CN115341595A - 一种梁板式风电原址扩建基础及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种梁板式风电原址扩建基础,包括套在原基础台柱外的现浇扩展台柱、预制扩展环梁以及周向设置在扩展台柱、预制扩展环梁之间的多个预制扩展肋梁,预制扩展肋梁相间设置在原基础肋梁之间,扩展台柱上设置有便于对原风电基础增高扩容的双层钢板结构,双层钢板结构包括上层钢板、下层钢板以及周向布置在上层钢板、下层钢板之间的多个加劲肋,上层钢板上连接有扩容后的新塔筒,解决早期建设的风机发电场容量小,需要进行风电场扩容改造,或者已建成的风电场风机达到设计的使用寿命,需要进行更换,这类情况下可以通过这种方法在原址上扩建、加固改造原有基础,减少施工周期和施工成本的问题。
Description
技术领域
本发明属于风电基础结构设计施工技术领域,涉及一种梁板式风电原址扩建基础及其施工方法。
背景技术
风能是取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源,风力发电是世界上最具发展潜力的可持续项目之一,而要保证风力发电的可持续发展,用于安装固定风机塔筒的风机基础是其中的关键。然而,国土资源是有限的,在陆地或海上新建风力发电场也面临着土地资源紧缺、地质条件复杂等问题,早期建设的风机发电场容量小,需要进行风电场扩容改造,或者已建成的风电场风机达到设计的使用寿命,需要进行更换,这类情况下可以在原址对原风电场进行扩建、加固改造,这样可以充分有效利用原有基础,减少施工周期和施工成本。
因此,在现有风力发电装备使用受到限制的情况下,现有风机基础上修建扩展基础是十分必要的,亟待研发一种适用于现有风机的扩展基础结构及其配套的施工方法。
发明内容
有鉴于此,本发明为了解决早期建设的风机发电场容量小,需要进行风电场扩容改造,或者已建成的风电场风机达到设计的使用寿命,需要进行更换的问题,提供一种梁板式风电原址扩建基础及其施工方法,该方法实现在原址对原风电场进行扩建、加固改造,这样可以充分有效利用原有基础,减少施工周期和施工成本。
为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:一种梁板式风电原址扩建基础,包括套在原基础台柱外的现浇扩展台柱、预制扩展环梁以及周向设置在扩展台柱、预制扩展环梁之间的多个预制扩展肋梁,预制扩展肋梁相间设置在原基础肋梁之间,扩展台柱上设置有便于对原风电基础增高扩容的双层钢板结构,双层钢板结构包括上层钢板、下层钢板以及周向布置在上层钢板、下层钢板之间的多个加劲肋,上层钢板上连接有扩容后的新塔筒。
进一步,上层钢板、下层钢板的中部开设有通孔,通孔周侧的上层钢板上开设有便于与原基础台桩上预应力锚栓固定连接的第一竖向孔,上层钢板的外侧周向开设有第二竖向孔,新塔筒安装在第二竖向孔上,新塔筒底部上开设有与第二竖向孔相对应的贯穿孔,下层钢板的外侧周向开设有与扩展台柱相适配的第三竖向孔。
进一步,上层钢板与新塔筒底部通过螺栓固定连接,下层钢板与扩展台柱通过与下部钢筋焊接好的螺栓固定连接。
进一步,上层钢板的外侧周向的第二竖向孔为双排。
进一步,预制扩展环梁下部浇筑有环形扩展底板,扩展底板延申至预制扩展肋梁端部,扩展底板与原基础底板在同一水平面内。
进一步,扩展台柱外设置有若干根环向预应力钢绞线,对扩展台柱进行环向加固,预应力钢绞线的两个自由端通过端部开有锥形孔的锚头进行固定。
一种梁板式风电原址扩建基础的施工方法,包括以下步骤:
S1、按预制扩展肋梁尺寸浇筑扩展底板;
S2、将预制扩展肋梁定位装配在相邻原基础肋梁之间;
S3、定位装配好相邻预制扩展肋梁之间的预制扩展环梁;
S4、预制扩展肋梁靠近扩展台柱的端侧沿着高度均布纵向预埋钢筋,纵向预埋钢筋与现场上部搭接的扩展台柱中钢筋搭接形成整体后浇筑;扩展台柱水平方向也均布径向预埋钢筋,径向预埋钢筋与原基础台柱内部钢筋焊接;
S5、将双层钢板结构安装在原基础台柱和扩展台柱形成的台面上,通过原基础预应力锚栓实现双层钢板结构中上层钢板与原基础台柱,通过在螺栓紧固件实现上层钢板与新塔筒底部的固定以及下层钢板与扩展台柱的固定;
S6、浇筑新的混凝土台柱;
S7、在现浇扩展台柱外缠绕多根环向预应力钢绞线,端部通过锚头进行固定。
进一步,步骤S2中具体步骤为:将预制扩展肋梁底部开设的开槽放置在对应原基础肋梁之间的原基础环梁上,开槽处的预制扩展肋梁与原基础环梁不必连接,预制扩展肋梁上开设贯穿的开孔,便于穿过预埋钢筋后与原基础底板连接,预埋钢筋穿过底部原基础底板后浇筑灌浆料。
进一步,步骤S3中具体步骤为:预制扩展环梁通过两端的端部预埋钢筋与预制扩展肋梁两端的环梁连接钢筋进行焊接,预制扩展环梁两端的连接槽内浇筑填充,提高预制扩展肋梁与预制扩展环梁的连接稳定性,预制扩展环梁上开设贯穿的开孔,便于穿过预埋钢筋后与扩展底板连接,预埋钢筋穿过底部扩展底板后浇筑灌浆料。
进一步,步骤S5中具体步骤为:上层钢板通过第一竖向孔套装在原基础台桩的预应力锚栓上后通过螺栓紧固件进行固定,实现上层钢板与原基础台柱的固定连接;上层钢板外侧周向的第二竖向孔内插入合适的螺栓紧固件,并在新塔筒顶部和上层钢板的底部通过螺栓紧固件进行固定,实现新塔筒与上层钢板的固定连接;下层钢板外侧周向的第三竖向孔内插入合适的螺栓紧固件实现双层钢板结构中下层钢板与扩展台柱的固定连接。
本发明的有益效果在于:
1、本发明所公开的梁板式风电原址扩建基础,扩展台柱的设置便于对原基础台柱进行扩建,便于支撑扩建后的风电塔筒,加强原基础台柱的稳定性;扩展台柱外的预制扩展肋梁相间设置在原基础肋梁之间,在合理利用原基础肋梁的基础上提高扩展台柱的安装稳定性,相邻预制扩展肋梁之间定位装配预制扩展环梁,使得原基础底板扩展后形成的扩大后的新基础底板与预制扩展环梁形成为一个整体,提高其使用寿命,施工量少,有效解决早期建设的风机发电场容量小,需要进行风电场扩容改造,或者已建成的风电场风机达到设计的使用寿命,需要进行更换的问题。
2、本发明所公开的梁板式风电原址扩建基础,扩展台柱上设置双层钢板结构,双层钢板结构中上层钢板、下层钢板之间设置多个加劲肋,加劲肋的高度可以根据扩建后风电塔筒基础的拓展高度进行调节,选择不同形式的加劲肋。上层钢板、下层钢板的中部通孔,便于双层钢板结构装配在原基础台柱上后,向通孔内注浆,将双层钢板结构与原基础台柱连接为一个整体结构。通孔周侧上层钢板上的第一竖向孔有助于与原基础台桩上预应力锚栓固定连接,上层钢板套装在原基础台桩的预应力锚栓上后通过螺栓紧固件进行固定。上层钢板外侧周向的双排第二竖向孔与新塔筒下部的贯穿孔相对应,在贯穿孔和对应的第二竖向孔内插入合适的螺栓紧固件进行固定,将新塔筒底部和上层钢板的底部通过螺栓紧固件进行固定,实现新塔筒与上层钢板的固定连接。下层钢板的外侧周向第三竖向孔内插入合适的焊接好的螺栓实现双层钢板结构与扩展台柱的固定连接。通过双层钢板结构在实现扩建后风电塔筒基础高度调节的同时,也实现了扩建后风电塔筒基础径向的调节,适合装配不同直径的风电塔筒,实现风电机组基础位置不变的情况下进行容量扩增。
3、本发明所公开的梁板式风电原址扩建基础,扩展台柱外设置的环向预应力钢绞线,能够对扩展台柱进行环向加固,可快速便捷的对扩展台柱进行加固补强,提高扩建后风电塔筒基础的使用安全性。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述,并且在某种程度上,基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的,或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作优选的详细描述,其中:
图1为本发明梁板式风电原址扩建基础的结构示意图;
图2为本发明梁板式风电原址扩建基础的主视图;
图3为本发明梁板式风电原址扩建基础的剖视图;
图4为本发明图3中A处局部放大图;
图5为本发明梁板式风电原址扩建基础中双层钢板结构的结构示意图;
图6为本发明图3中双层钢板结构上安装新塔筒的结构示意图;
图7为现有风电塔筒基础的结构示意图;
图8为本发明图3中预制扩展肋梁的结构示意图;
图9为本发明图3中预制扩展环梁的结构示意图。
附图标记:基础台柱1、基础环梁2、基础肋梁3、基础底板4、基础环5、螺栓6、扩展台柱7、预制扩展环梁8、连接槽81、端部预埋钢筋82、预制扩展肋梁9、开槽91、径向预埋钢筋92、纵向预埋钢筋93、环梁连接钢筋94、扩展底板10、预应力钢绞线11、上层钢板12、下层钢板13、加劲肋14、第一竖向孔15、第二竖向孔16、第三竖向孔17、新塔筒18。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中,附图仅用于示例性说明,表示的仅是示意图,而非实物图,不能理解为对本发明的限制;为了更好地说明本发明的实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸;对本领域技术人员来说,附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件;在本发明的描述中,需要理解的是,若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明,不能理解为对本发明的限制,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
如图7所示的现有风电塔筒基础,包括用于连接风电塔筒的现浇基础台柱1、基础环梁2以及周向设置在基础台柱1、基础环梁2之间的多个基础肋梁3,基础台柱1底部的基础环梁2内浇筑为基础底板4,基础台柱1设置在基础底板4中央,基础台柱1的顶部和底部均为原基础的基础环5或者锚笼环,上下基础环5或锚笼环之间均布有预应力锚栓。
如图1~6和图8~9所示的梁板式风电原址扩建基础,包括套在原基础台柱1外的预制扩展台柱7、预制扩展环梁8以及周向设置在扩展台柱7、预制扩展环梁8之间的多个预制扩展肋梁9,预制扩展肋梁9相间设置在原基础肋梁3之间,预制扩展环梁8下部浇筑有环形扩展底板10,扩展底板延申至预制扩展肋梁9端部,扩展底板10与原基础底板4在同一水平面内。预制扩展肋梁9为预制肋梁,其靠近扩展台柱7的端侧沿着高度均布纵向预埋钢筋93,纵向预埋钢筋93与现场上部搭接的扩展台柱7中钢筋搭接形成整体后浇筑。
即:预制扩展肋梁9预埋的纵向预埋钢筋93和原基础肋梁3的纵向钢筋凿开露出后,通过焊接钢筋延长,再与穿过双层钢板结构下层钢板13周侧第三竖向孔17的螺栓焊接形成整体后再现浇扩展台柱7。原基础台柱1表面应该沿着高度都要适当凿开一点,下面凿开是用于露出钢筋进行焊接,上部凿开让原基础台柱形成凹凸不平的表面使得后面现浇的新的扩展台柱7与原基础台柱1的粘结力更强。
扩展台柱7水平方向也均布径向预埋钢筋94;其中径向预埋钢筋94通过凿开原基础台柱1外侧混凝土与原基础台柱内部钢筋焊接,纵向预埋钢筋与现场上部搭接的扩展台柱7中钢筋搭接形成整体后浇筑。
为了上部新旧台柱(新扩展台柱7与原基础台柱1)更好的粘结性能。考虑上部基础台柱侧表面也进行开凿,然后浇筑外面新的扩展台柱,最后再通过两条预应力钢绞线11将新旧部分贴合,钢绞线数量也不是确定的,可多可少,根据实际施工情况选择。浇筑完成后,通过预应力钢绞线11将上部台柱的新旧部分贴合。
预制扩展肋梁9底部与原基础环梁2对应位置处开设有开槽91,预制扩展肋梁9通过底部的开槽91放置在对应原基础肋梁3之间的原基础环梁2上,开槽91处的预制扩展肋梁9与原基础环梁2不必连接,预制扩展肋梁9上开设贯穿的开孔,便于穿过预埋钢筋后与原基础底板4连接,预埋钢筋穿过底部原基础底板4后浇筑灌浆料。
预制扩展肋梁9端部也应预留有用于和外部预制扩展环梁8连接的环梁连接钢筋94。
扩建的扩展台柱7下部与原基础肋梁3的上部或者预制扩展肋梁9的上部连接,上部通过端部焊连接钢筋,连接钢筋与螺栓紧固件再焊接,待螺栓紧固件与下层钢板连接完成后,再浇筑形成扩展台柱7。
扩展台柱7外设置有若干根环向预应力钢绞线11,对扩展台柱7进行环向加固,可快速便捷的对扩展台柱7进行加固补强,提高扩建后风电塔筒基础的使用安全性。环向预应力钢绞线11的两个自由端可以通过端部开有锥形孔的锚头进行固定。
扩展台柱7上设置有双层钢板结构,双层钢板结构包括上层钢板12、下层钢板13以及周向布置在上层钢板12、下层钢板13之间的多个加劲肋14,加劲肋14的高度可以根据扩建后风电塔筒基础的拓展高度进行调节,选择不同形式的加劲肋14。
上层钢板12、下层钢板13的中部开设有通孔,便于双层钢板结构装配在原基础台柱1上后,向通孔内注浆,将双层钢板结构与原基础台柱1连接为一个整体结构。
通孔周侧的上层钢板12上开设有便于与原基础台桩上预应力锚栓固定连接的第一竖向孔15,上层钢板12套装在原基础台桩的预应力锚栓上后通过螺栓紧固件进行固定。上层钢板12的外侧周向开设有双排第二竖向孔16,第二竖向孔16上连接扩建后的新塔筒18底部,新塔筒18底部开设有与第二竖向孔16相对应的贯穿孔,在贯穿孔和对应的第二竖向孔16内插入合适的螺栓6,将新塔筒18底部和上层钢板12的底部通过螺栓紧固件进行固定,实现新塔筒18与上层钢板12的固定连接。下层钢板13的外侧周向开设有第三竖向孔17,通过在第三竖向孔17内插入合适的螺栓紧固件实现双层钢板结构与扩展台柱7的固定连接。通过双层钢板结构在实现扩建后风电塔筒基础高度调节的同时,也实现了扩建后风电塔筒基础径向的调节,适合装配不同直径的风电塔筒,实现风电机组基础位置不变的情况下进行容量扩增。
该梁板式风电原址扩建基础的施工方法,包括以下步骤:
S1、按预制扩展肋梁9尺寸浇筑扩展底板10;
S2、将预制扩展肋梁9定位装配在相邻原基础肋梁3之间,即将预制扩展肋梁9底部开设的开槽91放置在对应原基础肋梁3之间的原基础环梁2上,开槽91处的预制扩展肋梁9与原基础环梁2不必连接,预制扩展肋梁9上开设贯穿的开孔,便于穿过预埋钢筋后与原基础底板4连接,预埋钢筋穿过底部原基础底板4后浇筑灌浆料,使得基础传力更加明确;
S3、定位装配好相邻预制扩展肋梁9之间的预制扩展环梁8,即预制扩展环梁8通过两端的端部预埋钢筋82与预制扩展肋梁9两端的环梁连接钢筋94进行焊接,预制扩展环梁8两端的连接槽81内浇筑填充,提高预制扩展肋梁9与预制扩展环梁8的连接稳定性,预制扩展环梁8上开设贯穿的开孔,便于穿过预埋钢筋后与扩展底板10连接,预埋钢筋穿过底部扩展底板10后浇筑灌浆料;
S4、预制扩展肋梁9靠近扩展台柱7的端侧沿着高度均布纵向预埋钢筋93,纵向预埋钢筋93与现场上部搭接的扩展台柱7中钢筋搭接形成整体后浇筑;扩展台柱7水平方向也均布径向预埋钢筋92;其中径向预埋钢筋92通过凿开原基础台柱1外侧混凝土与原基础台柱内部钢筋焊接,预制扩展肋梁9上纵向预埋钢筋93以及原基础肋梁3上开凿露出纵向钢筋通过焊接的方式延申后与现场上部搭接的扩展台柱7中钢筋搭接形成整体后浇筑;
S5、将双层钢板结构安装在原基础台柱1和扩展台柱7形成的台面上,通过原基础台柱1上预应力锚栓实现双层钢板结构中上层钢板12与原基础台柱1固定,通过在螺栓紧固件实现上层钢板12与新塔筒18底部的固定以及下层钢板13与扩展台柱7的固定。具体为:上层钢板12通过第一竖向孔15套装在原基础台桩的预应力锚栓上后通过螺栓紧固件进行固定,实现上层钢板12与原基础台柱1的固定连接;上层钢板12外侧周向的第二竖向孔16内插入合适的螺栓紧固件,并在新塔筒18顶部和上层钢板12的底部通过螺栓紧固件进行固定,实现新塔筒18与上层钢板12的固定连接;下层钢板13外侧周向的第三竖向孔17内插入合适的螺栓紧固件实现双层钢板结构中下层钢板13与扩展台柱7的固定连接。
S6、浇筑新的混凝土台柱;
S7、在现浇扩展台柱7外缠绕多根环向预应力钢绞线11,端部通过锚头进行固定,具体为:凿开部分原基础台柱1表面,通过支模现浇扩展台柱7,通过凿开后的凹凸不平的接触面一定程度上增强新旧混凝土台柱的粘结力。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种梁板式风电原址扩建基础,其特征在于,包括套在原基础台柱外的现浇扩展台柱、预制扩展环梁以及周向设置在扩展台柱、预制扩展环梁之间的多个预制扩展肋梁,预制扩展肋梁相间设置在原基础肋梁之间,扩展台柱上设置有便于对原风电基础增高扩容的双层钢板结构,双层钢板结构包括上层钢板、下层钢板以及周向布置在上层钢板、下层钢板之间的多个加劲肋,上层钢板上连接有扩容后的新塔筒。
2.如权利要求1所述的梁板式风电原址扩建基础,其特征在于,所述上层钢板、下层钢板的中部开设有通孔,通孔周侧的上层钢板上开设有便于与原基础台桩上预应力锚栓固定连接的第一竖向孔,上层钢板的外侧周向开设有第二竖向孔,新塔筒安装在第二竖向孔上,新塔筒底部上开设有与第二竖向孔相对应的贯穿孔,下层钢板的外侧周向开设有与扩展台柱相适配的第三竖向孔。
3.如权利要求2所述的梁板式风电原址扩建基础,其特征在于,所述上层钢板与新塔筒底部通过螺栓固定连接,下层钢板与扩展台柱通过与下部钢筋焊接好的螺栓固定连接。
4.如权利要求2所述的梁板式风电原址扩建基础,其特征在于,所述上层钢板的外侧周向的第二竖向孔为双排。
5.如权利要求1所述的梁板式风电原址扩建基础,其特征在于,所述预制扩展环梁下部浇筑有环形扩展底板,扩展底板延申至预制扩展肋梁端部,扩展底板与原基础底板在同一水平面内。
6.如权利要求1所述的梁板式风电原址扩建基础,其特征在于,所述扩展台柱外设置有若干根环向预应力钢绞线,对扩展台柱进行环向加固,预应力钢绞线的两个自由端通过端部开有锥形孔的锚头进行固定。
7.基于权利要求2~6任一所述梁板式风电原址扩建基础的施工方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、按预制扩展肋梁尺寸浇筑扩展底板;
S2、将预制扩展肋梁定位装配在相邻原基础肋梁之间;
S3、定位装配好相邻预制扩展肋梁之间的预制扩展环梁;
S4、预制扩展肋梁靠近扩展台柱的端侧沿着高度均布纵向预埋钢筋,纵向预埋钢筋与现场上部搭接的扩展台柱中钢筋搭接形成整体后浇筑;扩展台柱水平方向也均布径向预埋钢筋,径向预埋钢筋与原基础台柱内部钢筋焊接;
S5、将双层钢板结构安装在原基础台柱和扩展台柱形成的台面上,通过原基础预应力锚栓实现双层钢板结构中上层钢板与原基础台柱,通过在螺栓紧固件实现上层钢板与新塔筒底部的固定以及下层钢板与扩展台柱的固定;
S6、浇筑新的混凝土台柱;
S7、在现浇扩展台柱外缠绕多根环向预应力钢绞线,端部通过锚头进行固定。
8.如权利要求7所述梁板式风电原址扩建基础的施工方法,其特征在于,步骤S2中具体步骤为:将预制扩展肋梁底部开设的开槽放置在对应原基础肋梁之间的原基础环梁上,开槽处的预制扩展肋梁与原基础环梁不必连接,预制扩展肋梁上开设贯穿的开孔,便于穿过预埋钢筋后与原基础底板连接,预埋钢筋穿过底部原基础底板后浇筑灌浆料。
9.如权利要求7所述梁板式风电原址扩建基础的施工方法,其特征在于,步骤S3中具体步骤为:预制扩展环梁通过两端的端部预埋钢筋与预制扩展肋梁两端的环梁连接钢筋进行焊接,预制扩展环梁两端的连接槽内浇筑填充,提高预制扩展肋梁与预制扩展环梁的连接稳定性,预制扩展环梁上开设贯穿的开孔,便于穿过预埋钢筋后与扩展底板连接,预埋钢筋穿过底部扩展底板后浇筑灌浆料。
10.如权利要求7所述梁板式风电原址扩建基础的施工方法,其特征在于,步骤S5中具体步骤为:上层钢板通过第一竖向孔套装在原基础台桩的预应力锚栓上后通过螺栓紧固件进行固定,实现上层钢板与原基础台柱的固定连接;上层钢板外侧周向的第二竖向孔内插入合适的螺栓紧固件,并在新塔筒顶部和上层钢板的底部通过螺栓紧固件进行固定,实现新塔筒与上层钢板的固定连接;下层钢板外侧周向的第三竖向孔内插入合适的螺栓紧固件实现双层钢板结构中下层钢板与扩展台柱的固定连接。
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