CN110965570A - 海上风电复合筒型基础与塔筒连接结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海上风电复合筒型基础与塔筒连接结构及施工方法，本方案风机底节塔筒在港池中吊装，减少了陆上被吊结构物的高度，扩大了复合筒型基础适用水深的范围，减少了吊入港池时被吊结构物的重量，从而降低了施工难度。其包括钢垫板、底节塔筒底法兰、高强螺栓和锚垫板，底节塔筒底法兰设置于底节塔筒底部，钢垫板垫设于底节塔筒底法兰下方，锚垫板设置于预应力弧形钢筋混凝土结构顶部，所述高强螺栓连接底节塔筒底法兰、钢垫板和锚垫板。
Description
技术领域
本发明涉及一种海上风电复合筒型基础与塔筒连接结构及施工方法，属于海洋工程技术领域。
背景技术
海上风电复合筒型基础是一种通过抽出筒内水和气形成的内外压差使筒体插入海床的海上风机基础结构，由预应力弧形钢筋混凝土结构和宽浅型钢筒体组成，具有自重大、入土浅的特点。
复合筒型基础下部钢筒体插入海床土体，提供承载力；上部预应力弧形钢筋混凝土结构部分浸入水中承受海流、波浪、海生物生长等长期海洋环境作用；预应力弧形钢筋混凝土结构顶部通过高强螺栓与风机塔筒相连。复合筒型基础作为一种新型风机基础结构，与传统桩基础相比，可以进行海上整体安装，基础建设、风机吊装与整机调试等均在陆上完成，实现风机基础和上部风机的标准化、模块化制造，降低制造成本与缩短建设周期，具有显著的优势和广泛的应用前景。
复合筒型基础在陆上完成制造。通常，基础与塔筒的连接部分包括高强螺栓、钢垫板、螺母、锁紧半螺母、尼龙螺母、锚垫板、底节塔筒底法兰及高强灌浆段。目前的制造方法如下：制作基础顶部时，先安装高强螺栓、螺母、锁紧半螺母与锚垫板，将其浇筑于混凝土中；待混凝土强度达到要求后，安装尼龙螺母，采用起重设备起吊风机底节塔筒，放置在尼龙螺母上，同时通过拧转尼龙螺母进行调平。底节塔筒的水平度满足设计要求后，对底节塔筒以下部分填充高强灌浆料，最后张拉高强螺栓以及拧紧螺母。陆上建造完成后，通过龙门吊将复合筒型基础与风机底节塔筒的组合结构吊入港池，然后将其绑扎至风机安装船上，再吊装剩余的风机塔筒及机舱。风机与基础组装好之后，通过风机安装船运输至风电场，进行船舶定位以及整机风机与基础下沉安装，从而完成一个完整的发电单体工程。
若将风机底节塔筒在基础吊入港池之后安装，由于基础与船在港池里受到海水作用容易发生晃动，风机底节塔筒相对于基础的水平度无法得到保证，因此通常在陆地上吊装风机底节塔筒。目前能够起吊组合结构包括复合筒型基础与风机底节塔筒的龙门吊最大吊高为52m，风机底节塔筒的高度一般为12～18m。为确保上述组合结构高度不超过52m，则基础高度应限制在40m以内。随着海上风电场建设向更深的海域发展，当水深超过15m时，基础的高度就可能超过40m，从而导致复合筒型基础的运用受到限制。
因此，为了解决目前海上风电复合筒型基础高度限制的问题，本发明提出一种海上风电复合筒型基础与塔筒连接的施工方法。今后若建造具有更大吊高的龙门吊，以往制造方法仍然适用。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的海上风电复合筒型基础与塔筒连接结构及施工方式的上述不足之处，提供一种风机底节塔筒在港池中吊装，减少了陆上被吊结构物的高度，扩大了复合筒型基础适用水深的范围，减少了吊入港池时被吊结构物的重量，从而降低了施工难度的海上风电复合筒型基础与塔筒连接结构及施工方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的一种海上风电复合筒型基础与塔筒连接结构，所述连接结构用于连接风机底节塔筒和复合筒型基础，所述复合筒型基础包括宽浅型钢筒体和预应力弧形钢筋混凝土结构，所述连接结构设置在预应力弧形钢筋混凝土结构和风机底节塔筒之间，包括钢垫板、底节塔筒底法兰、高强螺栓和锚垫板，底节塔筒底法兰设置于底节塔筒底部，钢垫板垫设于底节塔筒底法兰下方，锚垫板设置于预应力弧形钢筋混凝土结构顶部，所述高强螺栓连接底节塔筒底法兰、钢垫板和锚垫板。
作为优选，钢垫板以下至预应力弧形钢筋混凝土结构顶面浇筑第一次灌浆层，第一次灌浆层以上浇筑第二次灌浆层。
作为优选，高强螺栓两端分别在底节塔筒底法兰上方和锚垫板下方套设螺母，高强螺栓在钢垫板下方的部分套设有尼龙螺母。
作为优选，所述钢垫板的开孔数量和孔径与底节塔筒底法兰开孔相对应，其宽度不小于底法兰宽度，厚度一般为50mm～100mm。
本发明同时提供一种海上风电复合筒型基础与塔筒连接结构的施工方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1，在预应力弧形钢筋混凝土结构制作完成后，采用起重设备将钢垫板吊至预应力弧形钢筋混凝土结构上方，完成高强螺栓和钢垫板的组装，钢垫板下方采用尼龙螺母固定和调平；
步骤2，钢垫板水平度满足设计要求后，对钢垫板以下部分填充高强灌浆料完成第一次灌浆层灌浆；
步骤3，陆上建造完成后，将复合筒型基础吊入港池；
步骤4，将高强螺栓取出，吊装风机底节塔筒，使底节塔筒底法兰与钢垫板缓慢贴合，安装并张拉高强螺栓；
步骤5，进行第二次灌浆层灌浆，最后完成剩余的风机塔筒以及机舱吊装。
所述钢垫板与底节塔筒底法兰通过高强螺栓连接，二者组装时采取面与面钢垫板上表面与底法兰下表面的对接，从而保证风机底节塔筒的水平度满足设计要求。因此，本发明的有益效果是：(1)风机底节塔筒在港池中吊装，减少了陆上被吊结构物的高度，扩大了复合筒型基础适用水深的范围；(2)本发明施工方法减少了吊入港池时被吊结构物的重量，从而降低了施工难度。
附图说明
图1为本发明的海上风电复合筒型基础与塔筒连接结构的立面图。
图2为本发明所涉及风机底塔筒与复合筒型基础连接部位的详图。
图3为本发明的钢垫板详图。
图中：
1、宽浅型钢筒体；2、预应力弧形钢筋混凝土结构；3、风机底节塔筒；4、钢垫板；5、底节塔筒底法兰；6、第一次灌浆层；7、第二次灌浆层；8、尼龙螺母；9、高强螺栓；10、螺母；11、锁紧半螺母；12、锚垫板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。
如图1、图2所示，本发明的一种海上风电复合筒型基础与塔筒连接结构，所述连接结构用于连接风机底节塔筒3和复合筒型基础，所述复合筒型基础包括宽浅型钢筒体1和预应力弧形钢筋混凝土结构2。所述连接结构设置在预应力弧形钢筋混凝土结构2和风机底节塔筒3之间，包括钢垫板4、底节塔筒底法兰5、高强螺栓9和锚垫板12，底节塔筒底法兰5设置于底节塔筒3底部，钢垫板4垫设于底节塔筒底法兰5下方，锚垫板12设置于预应力弧形钢筋混凝土结构2顶部，所述高强螺栓9连接底节塔筒底法兰5、钢垫板4和锚垫板12。
钢垫板4以下至预应力弧形钢筋混凝土结构2顶面浇筑第一次灌浆层6，第一次灌浆层6以上浇筑第二次灌浆层7。
高强螺栓9两端分别在底节塔筒底法兰5上方和锚垫板12下方套设螺母10，高强螺栓9在钢垫板4下方的部分套设有尼龙螺母8。
如图3所示，所述钢垫板的开孔数量和孔径与底节塔筒底法兰开孔相对应，其宽度不小于底法兰宽度，厚度一般为50mm～100mm。
本发明同时提供一种海上风电复合筒型基础与塔筒连接结构的施工方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1，在预应力弧形钢筋混凝土结构制作完成后，采用起重设备将钢垫板吊至预应力弧形钢筋混凝土结构上方，完成高强螺栓9和钢垫板4的组装，钢垫板4下方采用尼龙螺母8固定和调平；
步骤2，钢垫板4水平度满足设计要求后，对钢垫板4以下部分填充高强灌浆料完成第一次灌浆层6灌浆；
步骤3，陆上建造完成后，将复合筒型基础吊入港池；
步骤4，将高强螺栓9取出，吊装风机底节塔筒3，使底节塔筒底法兰5与钢垫板4缓慢贴合，安装并张拉高强螺栓9；
步骤5，进行第二次灌浆层7灌浆，最后完成剩余的风机塔筒以及机舱吊装。
所述钢垫板4与底节塔筒底法兰5通过高强螺栓9连接，二者组装时采取面与面(钢垫板上表面与底法兰下表面)的对接，从而保证风机底节塔筒的水平度满足设计要求。所述钢垫板安装在基础顶部，钢垫板的开孔数量和孔径与底节塔筒底法兰开孔相对应，其宽度不小于底法兰宽度，厚度一般为50mm～100mm。
本发明的技术方案中风机底节塔筒在港池中吊装，减少了陆上被吊结构物的高度，扩大了复合筒型基础适用水深的范围；本发明施工方法减少了吊入港池时被吊结构物的重量，从而降低了施工难度。
Claims (5)
1.一种海上风电复合筒型基础与塔筒连接结构，所述连接结构用于连接风机底节塔筒(3)和复合筒型基础，所述复合筒型基础包括宽浅型钢筒体(1)和预应力弧形钢筋混凝土结构(2)，所述连接结构设置在预应力弧形钢筋混凝土结构(2)和风机底节塔筒(3)之间，其特征是，包括钢垫板(4)、底节塔筒底法兰(5)、高强螺栓(9)和锚垫板(12)，底节塔筒底法兰(5)设置于底节塔筒(3)底部，钢垫板(4)垫设于底节塔筒底法兰(5)下方，锚垫板(12)设置于预应力弧形钢筋混凝土结构(2)顶部，所述高强螺栓(9)连接底节塔筒底法兰(5)、钢垫板(4)和锚垫板(12)。
2.根据权利要求1所述的一种海上风电复合筒型基础与塔筒连接结构，其特征是，钢垫板(4)以下至预应力弧形钢筋混凝土结构(2)顶面浇筑第一次灌浆层(6)，第一次灌浆层(6)以上浇筑第二次灌浆层(7)。
3.根据权利要求1所述的一种海上风电复合筒型基础与塔筒连接结构，其特征是，高强螺栓(9)两端分别在底节塔筒底法兰(5)上方和锚垫板(12)下方套设螺母(10)，高强螺栓(9)在钢垫板(4)下方的部分套设有尼龙螺母(8)。
4.根据权利要求1所述的一种海上风电复合筒型基础与塔筒连接结构，其特征是，所述钢垫板的开孔数量和孔径与底节塔筒底法兰开孔相对应，其宽度不小于底法兰宽度，厚度一般为50mm～100mm。
5.一种海上风电复合筒型基础与塔筒连接结构的施工方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：
步骤1，在预应力弧形钢筋混凝土结构制作完成后，采用起重设备将钢垫板吊至预应力弧形钢筋混凝土结构上方，完成高强螺栓(9)和钢垫板(4)的组装，钢垫板(4)下方采用尼龙螺母(8)固定和调平；
步骤2，钢垫板(4)水平度满足设计要求后，对钢垫板(4)以下部分填充高强灌浆料完成第一次灌浆层(6)灌浆；
步骤3，陆上建造完成后，将复合筒型基础吊入港池；
步骤4，将高强螺栓(9)取出，吊装风机底节塔筒(3)，使底节塔筒底法兰(5)与钢垫板(4)缓慢贴合，安装并张拉高强螺栓(9)；
步骤5，进行第二次灌浆层(7)灌浆，最后完成剩余的风机塔筒以及机舱吊装。
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