CN205000355U - 一种箱型重力式海上风电基础结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种箱型重力式海上风电基础结构。本实用新型的目的是提供一种适合岩质地基的箱型重力式海上风电基础结构，其施工便捷、周期短、可节省大量船机设备，且该基础结构能够利用自身的自浮稳定进行注水下沉，并利用缓慢注水方式控制下沉速度、减少下沉过程中对基床的冲击力。本实用新型的技术方案是：一种箱型重力式海上风电基础结构，其特征在于：所述基础结构的中心是混凝土预制的圆形空腔中立柱，该中立柱顶部连接风机塔筒，下部为大直径圆形空腔体，底部有基础底板，基础结构沉放完成后分别在圆形空腔中立柱的空腔内和大直径圆形空腔体内灌满砂土。本实用新型适用于海上风力发电行业，特别是混凝土重力式风机基础。

Description

一种箱型重力式海上风电基础结构

技术领域

本实用新型涉及一种箱型重力式海上风电基础结构，适用于海上风力发电行业，特别是混凝土重力式风机基础。

背景技术

目前，国内常见的海上风电基础结构型式为桩基基础，包括单桩基础、多桩导管架基础和高桩承台基础等。重力式基础在国外海上风电领域已有较多应用，在国内由于受到海上施工机械的限制，并没有得到很好的应用。

随着国内海上风电的大规模建设，发现在福建广东沿海地区，多为承载力较高的岩性地基，该类型地基对于桩基基础施工的打桩和钻孔设备要求较高，施工难度大且海上作业时间长，需要消耗大量的钢材而造成建设费用昂贵。在该区域采用重力式基础具有一定的优势，但是采用国外海上风电工程类似的普通重力式基础，基础重量较重，需要采用大型的起重船设备进行沉放施工，该规模起重船在国内市场较少，费用高。且有部分水深较浅的区域，在采用半潜驳船进行运输时，水深条件不能满足吃水深度的要求。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种适合岩质地基的箱型重力式海上风电基础结构，其施工便捷、周期短、可节省大量船机设备，且该基础结构能够利用自身的自浮稳定进行注水下沉，并利用缓慢注水方式控制下沉速度、减少下沉过程中对基床的冲击力。

本实用新型所采用的技术方案是：一种箱型重力式海上风电基础结构，其特征在于：所述基础结构的中心是混凝土预制的圆形空腔中立柱，该中立柱顶部连接风机塔筒，下部为大直径圆形空腔体，底部有基础底板，基础结构沉放完成后分别在圆形空腔中立柱的空腔内和大直径圆形空腔体内灌满砂土。

所述圆形空腔中立柱为等直径预应力构件，预应力钢绞线从圆形空腔中立柱的顶部一直贯穿到中立柱的底部并沿着中立柱的筒壁均匀布设。

所述圆形空腔中立柱外壁与大直径圆形空腔体内壁之间设有辐射状的隔舱板，使大直径圆形空腔体分隔成若干个大小一致的隔舱。

所述基础底板下面有一层抛填于开挖夯实平整的、基床之上的碎石垫层；基础底板的周边抛填块石防护。

所述大直径圆形空腔体和隔舱板的顶高程位于海平面附近或略低于海平面。

所述预应力钢绞线在圆形空腔中立柱的顶部通过螺栓与塔筒底部法兰连接。

本实用新型的有益效果是：1、本实用新型中大直径圆形空腔体的排水体积满足基础自浮的要求，基础本身定倾高度或压载砂石、水体后的定倾高度满足浮稳的要求，且当水深较浅不能采用半潜驳船运输时，可以采用拖航浮运的运输方式；2、由于该基础结构的自浮稳定的性能，使得基础下沉施工阶段不需采用大型起重船吊扶安装，只需利用基础自身的自浮稳定进行注水下沉，并利用小型起重机和定位驳船进行吊扶定位安装沉放。减少施工费用和难度；3、基础结构在下沉过程中使其缓慢注水，从而控制其下沉速度，减少了下沉过程中对基床的冲击力，且安装沉放完成后，隔舱板和大直径圆形空腔体顶高程在海平面位置或略低于海平面；4、本实用新型中对大直径圆形空腔体进行均匀分舱，提高了浮运和下沉过程中基础的稳定性；5、本实用新型整个基础结构是在陆上预制完成后，在海上一次性沉放的，施工便捷、周期短、节省了大量船机设备。

附图说明

图1是本实施例的立面布置图。

图2是本实施例的平面布置图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实施例为一种箱型重力式海上风电基础结构，包由圆形空腔中立柱1、隔舱板2、大直径圆形空腔体3、基础底板4、预应力钢绞线5组成，除预应力钢绞线5外其余均为全混凝土结构。

本实施例基础结构的中心是混凝土预制的圆形空腔中立柱1，该中立柱为等直径预应力构件，预应力钢绞线5从圆形空腔中立柱1的顶部一直贯穿到中立柱的底部并沿着中立柱的筒壁均匀布设；圆形空腔中立柱1的顶部连接风机塔筒、下部为大直径圆形空腔体3、底部设有基础底板4，并在该中立柱外壁与大直径圆形空腔体3内壁之间设置辐射状的隔舱板2，使大直径圆形空腔体3分隔成8个大小一致的隔舱；而在基础结构沉放完成后需分别在圆形空腔中立柱1的空腔内和大直径圆形空腔体3内灌满砂土6。

其中，圆形空腔中立柱1的中心直径可依据上部风机塔筒直径确定，壁厚和外直径需根据风机荷载、波浪荷载和水深情况确定；大直径圆形空腔体3和隔舱板2的顶高程在海平面位置或略低于海平面，大直径圆形空腔体的外直径、高度的确定需满足其排水量能够自浮的要求，且在其自浮状态下，自身定倾高度ρ＞0.2m、压载砂石等固体后ρ＞0.3m或者压载水体后ρ＞0.4m，以满足自浮稳定；基础底板4下面有一层抛填于开挖夯实平整的、基床之上的碎石垫层7，基础底板4的周边抛填块石8防护，且该基础底板直径的确定可根据基础整体稳定、承载力性能进行调整；预应力钢绞线5在圆形空腔中立柱1的顶部通过螺栓与塔筒底部法兰连接，该钢绞线的预应力筋张拉吨位、数量需根据荷载条件，混凝土强度等级和圆形空腔中立柱1截面尺寸确定。

本实施例中，基础结构顶高程根据潮位和波浪定位12m，基础结构底高程为-8m，即整个基础结构的高度为20m；圆形空腔中立柱1的中心直径根据塔筒直径确定为5m、壁厚和外径根据所受荷载大小确定为0.9m和5.8m；大直径圆形空腔体3外壁和隔舱板2的壁厚可取300～400mm，具体尺寸宜通过数值模拟优化计算结果适当调整；大直径圆形空腔体3高度根据浮稳要求和水位定为8m；基础底板4的直径根据承载力和稳定设计需要为28m。

本实施例的具体施工方法如下：

1、在陆地上完成整个基础结构的预制，包括底模安装、钢筋骨架安装支模、混凝土浇筑、养护、拆模预应力钢绞线张拉。

2、基础结构沉放前，需对基床进行处理，包括基槽开挖、基槽抛石、基床夯实和基床整平等工序，保证基床的承载力性能和平整度；基槽开挖高度和开挖坡度根据具体地质情况确定，需保证清除表层承载力较低的淤泥层和开挖边坡的稳定；并在基床之上抛填碎石垫层7，其厚度根据可根据开挖平整度调节。

3、基础结构拖运，远距离的运输可以利用半潜驳船，短距离运输可以利用基础自身浮力湿拖浮运，浮运过程中始终保证基础定倾大于零，满足自身浮稳的要求。

4、基础结构安装沉放，可以采用定位驳船进行定位，小型起重船控制下沉速度和稳定性；并使该基础在下沉过程中缓慢注水，从而控制其下沉速度，减少了下沉过程中对基床的冲击力，且安装沉放完成后，大直径圆形空腔体3和隔舱板2的顶高程在海平面位置或略低于海平面。

5、基础结构沉放完成后，分别在圆形空腔中立柱1的空腔内和大直径圆形空腔体3内灌满砂土6，以提高基础的稳定性；并在基础底板4的周边抛填块石8进行防护。

6、整个基础结构施工完成后，在圆形空腔中立柱1的顶部连接风机塔筒塔筒。

上述实施例主要应用于海上风电重力式基础，但并不以此为限，对于海洋工程结构所涉及的其它重力式基础结构也可运用本实用新型方案进行改良以提高基础本身或者压载一定水体、砂石后浮运和下沉的稳定性能；无论是何种型式的海洋工程重力基础结构，只要该基础结构的中立柱采用薄壁预应力结构，在基础的下部采用大尺寸空箱结构，空箱体内进行均匀分舱，空箱的上部高程位于海平面附近，则均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种箱型重力式海上风电基础结构，其特征在于：所述基础结构的中心是混凝土预制的圆形空腔中立柱(1)，该中立柱顶部连接风机塔筒，下部为大直径圆形空腔体(3)，底部有基础底板(4)，基础结构沉放完成后分别在圆形空腔中立柱(1)的空腔内和大直径圆形空腔体(3)内灌满砂土(6)。

2.根据权利要求1所述的箱型重力式海上风电基础结构，其特征在于：所述圆形空腔中立柱(1)为等直径预应力构件，预应力钢绞线(5)从圆形空腔中立柱(1)的顶部一直贯穿到中立柱的底部并沿着中立柱的筒壁均匀布设。

3.根据权利要求1或2所述的箱型重力式海上风电基础结构，其特征在于：所述圆形空腔中立柱(1)外壁与大直径圆形空腔体(3)内壁之间设有辐射状的隔舱板(2)，使大直径圆形空腔体(3)分隔成若干个大小一致的隔舱。

4.根据权利要求1或2所述的箱型重力式海上风电基础结构，其特征在于：所述基础底板(4)下面有一层抛填于开挖夯实平整的、基床之上的碎石垫层(7)；基础底板(4)的周边抛填块石(8)防护。

5.根据权利要求3所述的箱型重力式海上风电基础结构，其特征在于：所述大直径圆形空腔体(3)和隔舱板(2)的顶高程位于海平面附近或略低于海平面。

6.根据权利要求4所述的箱型重力式海上风电基础结构，其特征在于：所述大直径圆形空腔体(3)和隔舱板(2)的顶高程位于海平面附近或略低于海平面。

7.根据权利要求2所述的箱型重力式海上风电基础结构，其特征在于：所述预应力钢绞线(5)在圆形空腔中立柱(1)的顶部通过螺栓与塔筒底部法兰连接。