CN201649118U - 导管架式海上风电机组基础结构 - Google Patents

导管架式海上风电机组基础结构 Download PDF

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郑永明
孙杏建
姜贞强
罗金平
韩伟
郇彩云
朱彬彬
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中国水电顾问集团华东勘测设计研究院
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Abstract

本实用新型涉及一种导管架式海上风电机组基础结构。本实用新型的目的是提供一种适用于水深5~50m范围内海域的导管架式海上风电机组基础结构,此结构可避免海上浇筑混凝土,具有海上施工量小,安装速度快,造价低,质量易保证的特点。本实用新型的技术方案是:导管架式海上风电机组基础结构,其特征在于:所述基础结构为3~6桩整体钢构架结构,包括外围竖直设置的导管和其内固结连接的钢管桩,钢管桩下端伸入至海床以下持力层;所述导管上部依次连有空间管架部分和检修维护平台部分。本实用新型适用于水深5~50m海域内的海上风力发电行业土木工程中。

Description

导管架式海上风电机组基础结构
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种导管架式海上风电机组基础结构,适用于水深5〜50m海域 内的海上风力发电行业土木工程中。
背景技术
[0002] 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。
[0003] 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,初步资料表明,我国陆上风 电可开发量为2. 5GW,近海风电可开发量为7. 5GW,近年来,海上风电得到快速的发展。
[0004] 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再适用,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,基础造价高。
发明内容
[0005] 本实用新型要解决的技术问题是:基于我国近海自然条件,提出一种适用于水深 5〜50m范围内海域的导管架式海上风电机组基础结构,此结构可避免海上浇筑混凝土,具 有海上施工量小,安装速度快,造价低,质量易保证的特点。
[0006] 本实用新型所采用的技术方案是:一种导管架式海上风电机组基础结构,其特征 在于:所述基础结构为3〜6桩整体钢构架结构,包括外围竖直设置的导管和其内固结连接 的钢管桩,钢管桩下端伸入至海床以下持力层;所述导管上部依次连有空间管架部分和检 修维护平台部分。
[0007] 所述空间管架部分包括竖直或斜向的主体钢管及水平向和斜向支撑于主体钢管 上的支撑钢管。
[0008] 所述检修维护平台部分包括与主体钢管上端连接的检修维护平台,该平台的中央 由下而上依次为相互连接的基础环、法兰和塔筒,基础环与主体钢管上端通过等管径或变 管径的斜撑钢管固定。
[0009] 所述导管通过钢板与主体钢管焊接固定。
[0010] 所述导管与钢管桩之间由灌浆材料粘结固定。
[0011] 所述导管底部焊接水平的防沉钢板。
[0012] 所述检修维护平台的高度高于最高潮位。
[0013] 钢管桩的直径为01000〜2500 mm;主体钢管的直径为0500〜1500 mm;支撑
3钢管的直径为0400〜1000 mm。
[0014] 本实用新型的有益效果是:1)钢构架在工厂预制,制作速度快,质量易保证,并采 用整体安装,海上作业量小、作业时间短。2)钢构架为圆形钢管组成,可较大限度地减小波 浪力;整体钢构架结构非常有利于空间受力,利用较少的材料即可获得较大的刚度,可解决 机组振动问题。3)单个基础打入3〜6根钢管桩,于基础外围均勻布置,受力均勻、稳定性 好;且设有防沉钢板,起防沉和调平作用;导管对打桩起定位作用,有利于打桩的精确。4) 钢管桩与导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
[0015] 图1是本实用新型应用于近海海域的立面图。
[0016] 图2是本实用新型实施例一(3桩)的平面图。
[0017] 图3是本实用新型实施例二(4桩)的平面图。
具体实施方式
[0018] 实施例一:如图1、图2所示,本例为应用于海上风电机组的3桩导管架式基础结 构,它包括3根竖直的导管2 (其底部设有防沉钢板3),呈等边三角形排列,导管内是与之通 过灌浆材料粘结固定的钢管桩1。本例中钢管桩1的直径均为2100mm,其下端打入至海床 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。导管 2通过钢板(管)9焊接三个向内倾斜的直径1400mm的主体钢管4,且主体钢管4之间焊接 (或采用螺栓连接)水平和斜向的直径500mm的支撑钢管5。本例中,主体钢管的底端和上 端的支撑钢管5水平布置,中间的支撑钢管5斜向布置。主体钢管4的上端设置检修维护 平台6,平台高度高于最高潮位,为风电机组的运行、维护和检修提供场所。该检修维护平台 6的中央由下而上依次为相互连接的基础环8、法兰和风电机组的塔筒10。且基础环8与主 体钢管4的上端通过三根直径07OO~22OOmm的变管径(也可采用等管径)的斜撑钢管 7固定连接。
[0019] 本实施例基础结构类似正三棱台,钢构架及钢管桩分别在工厂整体加工制作,运 到现场后,钢构架由起重船整体安装,安装时,导管底部设置的防沉钢板3可防止钢构架下 沉而且便于钢构架的调平,调平完毕后,沿导管孔位置由打桩船打入钢管桩1 (可采用柴油 打桩锤或液压振动锤)。导管与钢管桩间的间隙灌注灌浆材料,灌浆材料固化后钢管桩和导 管则牢固的粘接在一起。
[0020] 实施例二 :如图1、图3所示,本例为应用于海上风电机组的4桩导管架式基础结 构,它包括4根竖直的导管2,呈正方形排列。其余结构及施工方法与实施例一类似。区 别在于本例的基础结构类似正四棱台,本例的钢管桩1直径为1800mm,主体钢管4直径为 1200mm,支撑钢管5直径为600mm。
[0021] 5桩及6桩导管架式基础结构的构造与施工方法与以上实施例类似,不再重复描 述。
[0022] 本实用新型用于单机容量为1. 5〜6. OMW的海上风电机组基础结构,上述两个实 施例主要针对2. (MW典型的风电机组荷载情况提出,其相关尺寸可根据场址处的工程地质、海洋水文条件、水深、机组规模等有所调整。采用本实用新型后,风电机组基础可适应 5〜50m深度的海上环境,基础不均勻沉降和水平位移可以得到有效控制,较常规的混凝土 墩台结构,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,施工工期短。

Claims (10)

  1. 一种导管架式海上风电机组基础结构,其特征在于:所述基础结构为3~6桩整体钢构架结构,包括外围竖直设置的导管(2)和其内固结连接的钢管桩(1),钢管桩下端伸入至海床以下持力层;所述导管(2)上部依次连有空间管架部分和检修维护平台部分。
  2. 2.根据权利要求1所述的导管架式海上风电机组基础结构,其特征在于:所述空间管 架部分包括竖直或斜向的主体钢管(4)及水平向和斜向支撑于主体钢管(4)上的支撑钢管 (5)。
  3. 3.根据权利要求1所述的导管架式海上风电机组基础结构,其特征在于:所述检修维 护平台部分包括与主体钢管(4)上端连接的检修维护平台(6),该平台的中央由下而上依 次为相互连接的基础环(8)、法兰和塔筒(10),基础环与主体钢管(4)上端通过等管径或变 管径的斜撑钢管(7)固定。
  4. 4.根据权利要求1所述的导管架式海上风电机组基础结构,其特征在于:所述导管(2) 通过钢板(9)与主体钢管(4)焊接固定。
  5. 5.根据权利要求4所述的导管架式海上风电机组基础结构,其特征在于:所述导管(2) 与钢管桩(1)之间由灌浆材料粘结固定。
  6. 6.根据权利要求5所述的导管架式海上风电机组基础结构,其特征在于:所述导管(2) 底部焊接水平的防沉钢板(3)。
  7. 7.根据权利要求3所述的导管架式海上风电机组基础结构,其特征在于:所述检修维 护平台(6)的高度高于最高潮位。
  8. 8.根据权利要求1所述的导管架式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01000〜2500mm。
  9. 9.根据权利要求2所述的导管架式海上风电机组基础结构,其特征在于:所述主体钢 管⑷的直径为0500〜1500mm。
  10. 10.根据权利要求2所述的导管架式海上风电机组基础结构,其特征在于:所述支撑钢 管(5)的直径为0400〜1000mm。
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