CN205857223U - 一种螺旋直桩型海上风机承台式基础结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种螺旋直桩型海上风机承台式基础结构。本实用新型的目的是：旨在增加基础结构抗倾覆力矩和抗拔能力，减小沉桩偏差，减小承台式基础结构的桩重与直径，节省工程量，减少施工噪声。本实用新型的技术方案是：该结构具有混凝土承台，承台顶部预埋有基础环，通过基础环顶部的对接法兰与上部的风机塔筒连接，在混凝土承台的底部以风机塔筒轴线为中心沿圆周布置直立的钢管桩，钢管桩的桩内上部设有桩内平台面板，桩内平台面板上部的钢管桩内通过灌浆材料与上部的混凝土承台浇筑成一体；每根钢管桩下部桩径外侧竖向间隔地焊接3～5个螺旋翼板，螺旋翼板包括顺时针螺旋板和逆时针螺旋板，旋向相反的螺旋板以180°对称布置。

Description

一种螺旋直桩型海上风机承台式基础结构

技术领域

本实用新型涉及一种螺旋直桩型海上风机承台式基础结构，适用于海上风电工程技术领域。

背景技术

伴随着海上风电工程的飞速发展，占总成本约20％左右的基础结构形式的设计研究也得到了足够重视。由于中国沿海地区海底浅表层多为淤泥质软土，且跨海大桥、码头工程等承台式基础成熟的施工工艺，承台式基础在海上风电中得到了广泛应用。已经建成的上海东海大桥海上风电场，正在建设的三峡响水风电场、福建南日岛海上风电场等项目都全部或部分采用了承台式基础结构。为了满足海上风电工程高耸结构的受力特性，一般承台式基础的结构多为斜钢管桩，且桩径相对较大，桩长相对较长。由于海上施工条件较难控制，一般斜桩沉桩偏差相对直桩施工要大很多，较大的沉桩偏差会造成结构本身的不对称性及基础抗拔、抗压作用值和允许值的变化和承台混凝土拉压应力和桩身应力的变化，甚至会造成整机频率的变化，这对海上风电工程极为致命。而且承台式传统钢管桩的施打过程会产生一定噪声，对周边海生物会有一定影响。

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，提供一种螺旋直桩型海上风机承台式基础结构，旨在增加基础结构抗倾覆力矩和抗拔能力，减小沉桩偏差，减小承台式基础结构的桩重与直径，节省工程量，减少施工噪声。

本实用新型所采用的技术方案是：一种螺旋直桩型海上风机承台式基础结构，该结构具有混凝土承台，承台顶部预埋有基础环，通过基础环顶部的对接法兰与上部的风机塔筒连接，其特征在于：在混凝土承台的底部以风机塔筒轴线为中心沿圆周布置直立的钢管桩，钢管桩的桩内上部设有桩内平台面板，桩内平台面板上部的钢管桩内通过灌浆材料与上部的混凝土承台浇筑成一体；

每根钢管桩下部桩径外侧竖向间隔地焊接3～5个螺旋翼板，螺旋翼板包括顺时针螺旋板和逆时针螺旋板，旋向相反的螺旋板以180°对称布置。

所述钢管桩的下端切割成圆锥角为30～60°的锥形桩尖。

所述钢管桩的直径为600～1500mm，壁厚为40～80mm。

所述螺旋翼板的直径D’与钢管桩的桩径D的比值为2～3，螺旋翼板的螺距р与其直径D’的比值为1/4～1/3，相邻螺旋翼板的中心垂向间距L与其直径D’的比值为2～6。

本实用新型的有益效果是：1、减小了钢管桩的沉桩偏差对结构受力、频率等影响；2、减小了钢管桩的桩长、直径，节约成本，经济效益明显；3、静力大扭矩液压马达降低了施工机械能的消耗，减少了施工机械噪声；4、减小了施工期相邻桩之间的土应力影响，降低了群桩效应；5、服役期满后的钢管桩方便拆除；6、通过钢管桩的对称布置解决了施工、运行期内弯矩的自平衡。

附图说明

图1为本实用新型的立面图。

图2为图1的I-I面俯视图。

图3是螺旋板式桩的局部图。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本实施例为一种螺旋直桩型海上风机承台式基础结构，该结构具有混凝土承台4，承台顶部预埋有基础环5，通过基础环顶部的对接法兰6与上部的风机塔筒7连接，在混凝土承台4的底部以风机塔筒7轴线为中心沿圆周布置直立的钢管桩1。

钢管桩1的下部桩径外侧均焊接有3～5个螺旋翼板2，螺旋翼板包括顺时针螺旋板2—1和逆时针螺旋板2—2，且旋向相反的螺旋板以180°对称布置；钢管桩1的桩管内上部焊接有桩内平台面板3，为加强锚固作用并提高钢管桩抗弯刚度，灌浆材料8灌入桩内平台面板3上方至钢管桩顶处。施工时，先通过大扭矩液压马达将钢管桩1旋转至设计高程，再利用整体钢套箱围堰模板在钢管桩1的上部进行立模浇筑圆形的混凝土承台4。

本实施例中，钢管桩1采用直立形式，其下端均切割成圆锥角为30°～60°的锥形桩尖1—1，其桩基沿周向呈双数对称分布(沿混凝土承台4的圆周向分布)，一侧钢管桩焊有顺时针螺旋板2—1，则其对称侧焊有逆时针螺旋板2—2；钢管桩1的直径为600～1500mm，壁厚为40～80mm。螺旋翼板2具体数量跟钢管桩1的桩长、所需承载力等有关，螺旋翼板2的直径D’与钢管桩1的桩径D的比值为2～3，螺旋翼板2的螺距р与其的直径D’的比值为1/4～1/3，相邻螺旋翼板2的中心垂向间距L与其的直径D’的比值为2～6。

本实用新型的沉桩施工方法区别于传统的打入式或者静压等方式，而是通过大扭矩液压马达旋转至海底到设计高程以抵抗上部荷载。施工过程中可同时施工对称的两根钢管桩1，相互可以提供反作用力避免施工船舶的旋转；同过风机运行过程中的内扭矩，通过钢管桩1的对称分布，在混凝土承台4内也可取得自平衡。

Claims (4)

1.一种螺旋直桩型海上风机承台式基础结构，该结构具有混凝土承台(4)，承台顶部预埋有基础环(5)，通过基础环顶部的对接法兰(6)与上部的风机塔筒(7)连接，其特征在于：在混凝土承台(4)的底部以风机塔筒(7)轴线为中心沿圆周布置直立的钢管桩(1)，钢管桩(1)的桩内上部设有桩内平台面板(3)，桩内平台面板(3)上部的钢管桩(1)内通过灌浆材料(8)与上部的混凝土承台(4)浇筑成一体；

每根钢管桩(1)下部桩径外侧竖向间隔地焊接3～5个螺旋翼板(2)，螺旋翼板包括顺时针螺旋板(2—1)和逆时针螺旋板(2—2)，旋向相反的螺旋板以180°对称布置。

2.根据权利要求1所述的螺旋直桩型海上风机承台式基础结构，其特征在于：所述钢管桩(1)的下端切割成圆锥角为30～60°的锥形桩尖(1—1)。

3.根据权利要求1或2所述的螺旋直桩型海上风机承台式基础结构，其特征在于：所述钢管桩(1)的直径为600～1500mm，壁厚为40～80mm。

4.根据权利要求3所述的螺旋直桩型海上风机承台式基础结构，其特征在于：所述螺旋翼板(2)的直径D’与钢管桩(1)的桩径D的比值为2～3，螺旋翼板的螺距р与其直径D’的比值为1/4～1/3，相邻螺旋翼板的中心垂向间距L与其直径D’的比值为2～6。