CN201599157U - 无周边连接管的多桩钢构架海上风电机组基础结构 - Google Patents

无周边连接管的多桩钢构架海上风电机组基础结构 Download PDF

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俞华锋
罗金平
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Abstract

本实用新型涉及一种无周边连接管的多桩钢构架海上风电机组基础结构。本实用新型所要解决的技术问题是提供一种适合于近海及潮间带海域的无周边连接管的多桩钢构架海上风电机组基础结构，具有廉价、可靠、施工快速、简便的特点。解决该问题的技术方案是：所述基础结构为4～7桩整体钢构架结构，包括竖直设置的外围的钢套管和基础结构中央的连接段钢管，所述钢套管内固结钢管桩，连接段钢管底部也固结连接1根钢管桩，钢管桩下端伸入至海床以下持力层；钢套管通过斜撑的上部钢管和水平的下部钢管与连接段钢管固定连接，该连接段钢管的上端通过法兰与塔筒固定连接。本实用新型适用于海上风力发电行业。

Description

无周边连接管的多桩钢构架海上风电机组基础结构
技术领域
本实用新型涉及一种无周边连接管的多桩钢构架海上风电机组基础结构，属于海上风力发电行业土木工程技术领域。
背景技术
在我国，风力发电行业是一个新兴的行业。上世纪八十年代起，我国引进国外技术逐步在国内建设风力发电场，2000年以后，由于国家鼓励对可再生能源的开发和利用，使国内风力发电行业得到迅速发展。
到目前为止，我国已经在内蒙古、新疆、河北及东部沿海地区建成了一大批陆上风电场。但随着风电产业的大规模发展，土地资源紧张、与当地其它产业的予盾等问题已日渐显现，而我国拥有漫长的海岸线，海域蕴藏有丰富的风能资源，近年来，海上风电得到快速的发展。
由于海上自然环境的特殊性，普通的陆上施工机械和施工方法将不能使用，陆上常规的风电机组基础结构不便于用在海上。海上的风电机组基础要解决防潮水、防海浪、软弱地基、海水腐蚀、快速施工等一系列问题。因为目前缺乏海上风电场的建设经验，尚没有找到一种廉价、可靠的基础解决方案，常规的混凝土承台浇筑方式海上施工作业量大，受天气影响大，施工周期长。尤其对于东南沿海潮间带海域，传统的陆上和海上设备较难进场，海床面潮汐涨落频繁，可供施工作业的时间更短。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：基于我国沿海的近海及潮间带环境条件，提供一种适合于近海及潮间带海域的无周边连接管的多桩钢构架海上风电机组基础结构，具有廉价、可靠、施工快速、简便的特点。
本实用新型所采用的技术方案是：无周边连接管的多桩钢构架海上风电机组基础结构，其特征在于所述基础结构为4～7桩整体钢构架结构，包括竖直设置的外围的钢套管和基础结构中央的连接段钢管，所述钢套管内固结钢管桩，连接段钢管底部也固结连接1根钢管桩，钢管桩下端伸入至海床以下持力层；钢套管通过斜撑的上部钢管和水平的下部钢管与连接段钢管固定连接，该连接段钢管的上端通过法兰与塔筒固定连接。
所述钢套管与钢管桩之间由灌浆材料粘结固定。
所述连接段钢管为等管径或变管径，直径为
Figure G2009202919617D00021
4000～5000mm，其顶面高于最高潮位。连接段钢管的顶部设置检修平台。
所述钢管桩的直径为800～2700mm；上部钢管的直径为
Figure G2009202919617D00023
600～2200mm；下部钢管的直径为
Figure G2009202919617D00024
500～1600mm。
本实用新型的有益效果是：(1)钢构架在工厂预制，质量易保证，并采用整体安装，海上作业量小、作业时间短；(2)单个基础打入4～7根钢管桩，具有外围桩和中心桩，受力均匀，稳定性好，利用国内现有设备沉桩，施工工艺成熟；(3)钢构架均为圆形钢管组成，波浪力较小，尤其对近海海域，钢构架位于水下，波浪荷载较大的区域仅为单根钢管，可较大限度的减少浪压力的作用；(4)钢管桩与钢套管间采用灌浆材料连接，施工简便，并且可以适应现场施工误差；(5)基础为全钢结构，结合牺牲阳极的阴极保护与涂层防护的防腐蚀措施，施工工艺成熟，质量易保证。
附图说明
图1是本实用新型应用于近海或潮间带海域的立面图。
图2是本实用新型实施例1(4桩)应用于近海或潮间带海域的平面图。
图3是本实用新型实施例2(5桩)应用于近海或潮间带海域的平面图。
图4是本实用新型实施例3(6桩)应用于近海或潮间带海域的平面图。
图5是本实用新型实施例4(7桩)应用于近海或潮间带海域的平面图。
具体实施方式
(1)实施例1：
如图1、图2所示，本例为应用于海上风电机组的4桩钢构架基础结构，4桩指的是外围的呈等三角形布置的3根桩和中央的1根桩。所述钢构架基础结构包括3根竖直的钢套管2，相邻套管间距为18000mm，其内是与钢套管通过灌浆材料粘结固定的钢管桩1，基础结构的中央为竖直的连接段钢管5，其底部固定连接1根钢管桩，连接方式有螺栓、灌浆或焊接等。本例钢管桩1的直径为
Figure G2009202919617D00031
2100mm，钢管桩下端打入至海床以下持力层，桩长需根据风电机组基础所处的地质与水文条件、风电机组的大小而定。钢套管2与连接段钢管5之间，焊有3根直径为
Figure G2009202919617D00032
1600mm的上部钢管3，上部钢管为斜撑，并焊有3根直径为
Figure G2009202919617D00033
1300mm的下部钢管4，下部钢管可根据需要设置为斜撑或水平向，本例按水平向设计。下部钢管4和上部钢管3的里端均与中间竖直的连接段钢管5焊接固定，连接段钢管的上端通过法兰与塔筒7固定连接。
所述连接段钢管5为大直径钢管，可按等管径或变管径设计，图1即是按等管径设计的，直径
Figure G2009202919617D00034
4300，当采用等径大管径钢管时，与钢管桩1的连接部位需设置加强和定位的部件。连接段钢管5的顶面应高于最高潮位，以保证风电机组的电气设备不受海浪影响。连接段钢管的顶部设置检修平台6，检修平台用于运行期维护和检修。
本实施例的钢构架及钢管桩1分别在工厂整体加工制作，运到现场后钢构架由起重设备整体安装，钢管桩由打桩船打桩。根据水深情况，可先安装钢构架，调平完毕后，沿钢套管位置进行打桩；也可先打桩，之后将钢构架整体套接在钢管桩上，再进行调平。钢套管与钢管桩间的间隙采用灌注灌浆材料，灌浆材料固化后即钢管桩和钢套管牢固的粘接在一起。
(2)实施例2：
如图1、图3所示，本例为应用于海上风电机组的5桩钢构架基础结构，5桩分别是外围的呈四方形的4根桩和中央的1根桩。所述钢构架基础结构具有4根竖直的钢套管2，相邻套管间距为15000mm，其内是与钢套管通过灌浆材料粘结固定的钢管桩1，基础结构的中央为一竖直的连接段钢管5，其底部也固定连接1根钢管桩，钢管桩的直径为
Figure G2009202919617D00035
1700mm，钢管桩下端打入至海床以下持力层。钢套管2与连接段钢管5之间，焊有4根直径为
Figure G2009202919617D00036
1400mm的斜撑的上部钢管3，并焊有4根直径为
Figure G2009202919617D00037
1200mm的水平的下部钢管4。
其余结构及施工方式和例1相同，不再重复描述。
(3)实施例3：
如图1、图4所示，本例为应用于海上风电机组的6桩钢构架基础结构，6桩分别是外围的呈五角形状的5根桩和中央的1根桩。所述钢构架基础结构具有5根竖直的钢套管2，相邻套管间距为12000mm，其内是与钢套管通过灌浆材料粘结固定的钢管桩1，基础结构中央的连接段钢管5底部也固结连接1根钢管桩，钢管桩的直径为
Figure G2009202919617D00041
1300mm，钢管桩下端打入至海床以下持力层。钢套管2与连接段钢管5之间，斜向焊有5根直径为
Figure G2009202919617D00042
1200mm的上部钢管3，并水平焊有5根直径为1000mm的下部钢管4。
其余结构及施工方式和例1相同，不再重复描述。
(4)实施例4
如图1、图5所示，本例为应用于海上风电机组的7桩钢构架基础结构，7桩分别是外围的呈六角形布置的6根桩和中央的1根桩。钢构架基础结构包括6根竖直的钢套管2，相邻套管间距为10000mm，其内是与钢套管通过灌浆材料粘结固定的钢管桩1，基础结构中央的连接段钢管5底部也固结连接1根钢管桩，钢管桩的直径为
Figure G2009202919617D00044
1100mm，钢管桩下端打入至海床以下持力层。钢套管2与连接段钢管5之间，斜向焊有6根直径为
Figure G2009202919617D00045
900mm的上部钢管3，并水平焊有6根直径为
Figure G2009202919617D00046
700mm的下部钢管4。
其余结构及施工方式和例1相同，不再重复描述。
本实用新型用于单机容量为1.5～6.0MW的海上风电机组基础结构，上述四个实施例重点针对2.0MW风电机组荷载情况提出，其相关尺寸还可根据实际海床地质、海洋水文条件、施工能力等有所调整。采用本结构后，风电机组基础可适应0～30m深度的海上环境，基础不均匀沉降和水平位移都可以得到有效控制，且海上施工作业量小，受天气影响小，施工质量易保证，造价较低，施工工期较短。

Claims (7)

1.一种无周边连接管的多桩钢构架海上风电机组基础结构，其特征在于：所述基础结构为4～7桩整体钢构架结构，包括竖直设置的外围的钢套管(2)和基础结构中央的连接段钢管(5)，所述钢套管(2)内固结钢管桩(1)，连接段钢管(5)底部也固结连接1根钢管桩(1)，钢管桩下端伸入至海床以下持力层；钢套管(2)通过斜撑的上部钢管(3)和水平的下部钢管(4)与连接段钢管(5)固定连接，该连接段钢管的上端通过法兰与塔筒(7)固定连接。
2.根据权利要求1所述的无周边连接管的多桩钢构架海上风电机组基础结构，其特征在于：所述钢套管(2)与钢管桩(1)之间由灌浆材料粘结固定。
3.根据权利要求1所述的无周边连接管的多桩钢构架海上风电机组基础结构，其特征在于：所述连接段钢管(5)为等管径或变管径，直径为
Figure F2009202919617C00011
4000～5000mm，其顶面高于最高潮位。
4.根据权利要求3所述的无周边连接管的多桩钢构架海上风电机组基础结构，其特征在于：所述连接段钢管(5)的顶部设置检修平台(6)。
5.根据权利要求1或2所述的无周边连接管的多桩钢构架海上风电机组基础结构，其特征在于：所述钢管桩(1)的直径为
Figure F2009202919617C00012
800～2700mm。
6.根据权利要求1或2所述的无周边连接管的多桩钢构架海上风电机组基础结构，其特征在于：所述上部钢管(3)的直径为
Figure F2009202919617C00013
600～2200mm。
7.根据权利要求1或2所述的无周边连接管的多桩钢构架海上风电机组基础结构，其特征在于：所述下部钢管(4)的直径为500～1600mm。
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