CN214219718U - 一种水面建造基础结构 - Google Patents

Abstract

一种水面建造基础结构，包括壳体结构，和连接到壳体结构的支撑连接板的结构，用于将水面以上的结构连接到基础结构，所述壳体结构是薄壳结构；还包括连接到壳体结构的环形脚，所述环形脚将在使用中紧贴水域底部放置起锚固作用；还包括连接到壳体结构的支架，所述壳体结构的至少一部分相对于所述支架垂直轴线斜坡状，并且斜坡表面位于所述水面的高度处；还包括混凝土或砂浆制成的基础结构的套环。本实用新型的海上基础结构可变，能够适应多种基建需求，且稳定性能优越，既节约了建筑成本，也减小了占地面积。

Description

一种水面建造基础结构

技术领域

本实用新型涉及用于近海区域建造的基础结构，或者涉及海上区域建造的其他结构。更具体地，本实用新型涉及内部有土壤的基础结构的壳体结构。

背景技术

在现有技术中，用于风力发电站、固定航标、灯塔、码头、石油装载结构、石油钻探结构或抗冰桥墩的结构的选择上，人们主要是通过将一个框架结构深入水底，并打桩固定近海区域基础结构。另外，人们也可以使用一个巨大的桩基结构来实现，其中该结构被锚定并被沉入海底。这类结构可以被锚固到软质海底，也可以锚固到硬质海底之上。其中，对于岩层底部，首先在其基岩上进行打孔处理，然后在其中焊接一根巨大钢桩。除此之外，第三种选择是将一个巨大基础结构运输到现场，或者直接在现场制造这一基础结构(钢和/或混凝土)，然后可以在其上安装一个结构，例如风力发电机，并且该等结构能够将连接到基础结构并延伸到部分在水面以下或完全在水面之上。同样这一方案既适用于软质海底，也既适用于硬质海底。其中，对于不同类型的海底，只需采用稍有不同的安装工艺来进行安装。

可以看出，对于上述方案的实现过程中，都需要使用重型专用设备对这些基础结构进行运输，并且这些设备的适应范围亦非常有限。除此之外，特殊设备成本非常昂贵(且时间成本较高)，尤其是在适合工作的天气窗口较短的近海环境中对该等基础结构进行准备时。例如，在北方的条件下，最适合作业的季节只持续夏季几个月。除此之外，如果海底床层条件较为恶劣，那么就需要进行非常庞大的桩基设置。并且在困难的海底环境中，所需时间会进一步增加，进而变得非常难以预测。除此之外，如果需要对海底环境进行相应处理(例如通过爆炸对冰碛土进行松动处理)，也会增加时间成本。并且海上条件变幻莫测，因此可能会造成基础工程中断，甚至需要临时拆下昂贵设备，然后再进行部署。如果要在同一区域安装多个基础结构，例如在建设风电场时要安装5个基础结构，可能就需要消耗大量的时间，进而限制了在批量生产方面的应用。

除此之外，当对岩石底部进行作业时，为混凝土灌注桩准备岩洞是一个非常昂贵和耗时的工作。它涉及与岩石条件相关的风险，以及上文提到的同样的时间延迟和恶劣天气风险。当岩底被厚厚的土层覆盖时，通常无法使用任何类型的桩基。

除此之外，混凝土灌注桩也可用作海上基础结构。由于具有建造船坞能力的船厂数量有限，并且与其他生产活动结合使用也是一个既昂贵又困难的过程。除此之外，为制造混凝土灌注桩而单独建造的储水池实际上往往是一个昂贵和耗时的手段。由于混凝土灌注桩无法锚定到条件恶劣的海底，因此使用时难度系数增加，而且成本也非常昂贵。

实用新型内容

本实用新型旨在能够达到上述目的的同时，又能够有效减少成本，并避免使用一些特殊设备，除此之外，本实用新型在进度的可预测性方面亦具有显著优势。在同一海域准备多个基础结构时，例如，当涉及到一个风电场时，作业所需的时间较短，而且与之相关的进度风险具有良好的可控性。在本实用新型中，所使用的设备应是价格适中的标准设备。不过，即使需要昂贵的特殊设备进行特定作业，可以以连续工作的方式进行，以便海上的单个工作阶段最好持续不到24小时，从而有效控制恶劣天气可能产生的风险。通过这种方式，整个风电场可以在一个夏天内完成安装和实现。

为了实现以上目的，提出本实用新型。

本实用新型的水面建造基础结构，采用以下技术方案：

一种水面建造基础结构，其特征在于，基础结构包括壳体结构(1)，和连接到壳体结构(1)的支撑连接板(2)的结构，用于将水面以上的结构连接到基础结构，所述壳体结构(1)是薄壳结构；还包括连接到壳体结构 (1)的环形脚(3)，所述环形脚(3)将在使用中紧贴水域底部放置起锚固作用，所述环形脚(3)可以设置均分式的或分段式的板状结构(31)；还包括连接到壳体结构(1)的支架(4)，所述壳体结构(1)的至少一部分相对于所述支架(4)垂直轴线呈斜坡状，并且斜坡表面(5)位于所述水面的高度处。

在一种具体的实施方式中，壳体结构(1)填充有土壤石(6)，基础结构通过桩或岩石锚连接到水域的底部。

在一种具体的实施方式中，所述环形脚(3)的壳体结构(1)的外部用泥土(7)覆盖。

在一种具体的实施方式中，所述壳体结构(1)的直径为5～35mm，厚度为10～50mm。

在一种具体的实施方式中，壳体结构(1)还包括混凝土或砂浆制成的基础结构的套环(8)，所述套环位于所述支架(4)的下方。

在一种具体的实施方式中，所述套环(8)被锚固在壳体结构(1)上。

在一种具体的实施方式中，所述套环(8)相对于所述基础结构的轴线对称，所述套环(8)以框架的方式由较小的，相互连接的土壤固结体(81) 构成，所述框架还包括仍未固结的土壤(82)作为填充物。

在一种具体的实施方式中，所述套环(8)的直径为所述壳体结构(1) 的直径的两倍至十倍，并且其厚度朝着壳体结构(1)增加。

本实用新型的有益效果在于：

(1)本申请的壳体结构，尤其是钢体薄壳结构，薄壳结构在被埋入例如天然无粘性土、碎石或混合爆破石之后，内部被填充土壤。其中，位于水线以上的斜坡表面和支撑环形脚构成了壳体结构的一部分。斜坡表面能够有效提高基础结构在苛刻条件中的适应性，对于存在稳定冰层的条件，或在边缘冰区或无冰区域，薄壳结构主体可以为一个直柱体。

(2)壳体结构可以通过使用传统设备进行提升，然后运输到安装位置，因此可以大大降低成本。

(3)壳体结构的组装在成本方面具有明显优势，并且其可以在码头边或安装区域附近的车间完成组装过程，进一步减少了工程成本，基础结构所需的海底作业可以在以低成本且较为准确的方式快速完成。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的基础结构的实施例的剖面图，基础结构由薄壁旋转对称壳体结构制造而成。

图2是本实用新型基础结构的另一个实施例的剖面图，基础结构的斜坡表面结构已做倒转处理。

图3是本实用新型的基础结构实施例的剖面图，基础结构通过套环稳定以防止倾斜。

图中：1.壳体结构，2.支撑连接板，3.环形脚，31.板状结构，4.支架， 5.斜坡表面，6，土壤石，7.泥土，8.套环，81.土壤固结体，82.未固结的土壤。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。

实施例1

图1给出了本实用新型所涉及的近海区域建造的基础结构的一个优选实施例。在该优选实施例中，所述基础结构由旋转对称的钢制壳体结构1 和连接到壳体结构的平面上的环形脚3组成。除了旋转对称之外，所述钢制壳体结构1还可以是另外一些形式。例如，所述钢制壳体结构可以为薄壳结构，并具有多边形结构；此外，壳体结构的直径可以为多段式分布，且各段部分的直径呈渐进式增加或者各段部分的直径先减少后增加或者各段部分的直径先增加后减少再增加，通过壳体结构直径的变化有助于根据不同的应用场景提高壳体结构的稳固性。所述钢制壳体结构1包含斜坡表面5，通过所述斜坡表面可以减小作用于所述结构上的动冰力，利用斜坡表面5能够有效提高该等风力发电站的运行时间和耐久性。斜坡表面5基本上位于水面水平之上，提高了基础结构对苛刻条件的适应性。但在稳定的冰层条件下，在边缘冰区或无冰区，钢制壳体结构1可以为一个直柱体结构。斜坡表面5能够通过附连到壳体结构1表面的水平和/或垂直支撑结构进行支撑，使得从上方部分或全部关闭壳体结构的支撑连接板2可以更为牢固地与壳体结构1相连接。支撑连接板2可以采用支撑钢板或钢筋混凝土板，通过支撑连接板，能够将风力发电站、固定航标、灯塔等水面以上的结构牢固的连接到所述基础结构之上。除此之外，壳体结构还可用于例如码头、石油装载结构、石油钻井结构或作为防冰桥墩。在这种情况下，钢制壳体结构1的形状也可以具有不同于旋转对称的形式。在相应的一个优选实施例中，钢制壳体结构1的直径为5～35mm，厚度为10～50mm。

从图1可以看出，连接到钢制壳体结构1的平面上的环形脚3可确保钢制壳体结构1和由泥土及石块组成的填充物7在风力等外力作用下协调控制。如果没有环形脚3，则该等基础结构就有可能在的动力荷载作用下发生逐渐倾斜。因此，对于该等基础结构而言，环形脚3能够起到锚固作用，进而有效抵消动态应力对该等基础结构稳定性的影响。环形脚3可以设置均分式的或分段式的板状结构31，板状结构31可以穿透到土壤之中，进而有效提高基础结构的稳定性。在将所述钢制壳体结构1嵌入到目标位置之前，需要时将安装位置与土层进行平整处理，进而为该等基础结构提供了尽可能好的地基。在该等基础结构安装的最后阶段，土壤材料7被带到壳体结构1的外部，用于所述钢制壳体结构1的外部的支撑环形脚3，以保护该等基础结构免受侵蚀端，进而提高该等结构的稳定性。

实施例2

如图2所示，所述斜坡表面5也可以倒转放置，以便于控制波浪力。在一个优选实施例中，通过使支撑连接板2具有比要安装到其上的覆盖结构更大的直径。使用泥土7对所述钢制薄壳结构1进行填充，最好是沿着钢制薄壳结构底部的圆锥面将泥土和石块滚动到环形脚3之上，因此，对于这一部分，泥土7能够起到防止侵蚀的作用，并能够有效增加该等基础结构的整体稳定性，还可以有效地抑制基础结构的振动，支撑钢制壳体结构抵抗局部载荷。

实施例3

图3给出了辅助使用套环的基础结构的示例，这使得可以使基础结构的一部分在承载能力小的土壤中也可以减小变形。基础结构包括围绕基础元件的套环8，该套环优选与基础壳体连接。套环8搁置在基础结构上或嵌入其表面中。

套环8可以有环形表面的形状，但是也可以为均匀或不均匀的三角形或多边形形状。套环8在其最大直径的值至少是壳体结构1在此点的直径的两倍，优选地是基础壳体的直径的大约三到五倍的值或更大。套环8也可以具有辐条轮的形状，该辐条轮的轴线形成壳体结构1。

套环8的平均厚度大约是壳体结构或壳体结构组在相应点的直径的五分之一至五倍。优选的是，套环8的厚度朝着壳体结构1增加并且因此将其更紧密地封闭并且使其稳定以抵抗倾斜运动。套环8的外边缘的加厚也具有优点，因为较长的杠杆臂上的较高重量也抵消了倾斜。可以使用混凝土作为套环8的材料。

通过喷射注浆工艺生产该基础结构，首先将壳体结构1放置在地下，同时制作了带有土壤加固的可连接到壳体的钻孔。为节省材料，套环可由彼此接触的射流体即土壤固结体81制成，在射流体之间还留有未磨损的底部区域即未固结的土壤82，从而得到一种相互加强的“蜂窝”框架。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种水面建造基础结构，其特征在于，基础结构包括壳体结构(1)，和连接到壳体结构(1)的支撑连接板(2)的结构，用于将水面以上的结构连接到基础结构，所述壳体结构(1)是薄壳结构；

还包括连接到壳体结构(1)的环形脚(3)，所述环形脚(3)将在使用中紧贴水域底部放置起锚固作用，所述环形脚(3)可以设置均分式的或分段式的板状结构(31)；

还包括连接到壳体结构(1)的支架(4)，所述壳体结构(1)的至少一部分相对于所述支架(4)垂直轴线呈斜坡状，并且斜坡表面(5)位于所述水面的高度处。

2.如权利要求1所述的水面建造基础结构，其特征在于，壳体结构(1)填充有土壤石(6)，基础结构通过桩或岩石锚连接到水域的底部。

3.如权利要求2所述的水面建造基础结构，其特征在于，所述环形脚(3)的壳体结构(1)的外部用泥土(7)覆盖。

4.如权利要求3所述的水面建造基础结构，其特征在于，所述壳体结构(1)的直径为5～35mm，厚度为10～50mm。

5.如权利要求1所述的水面建造基础结构，其特征在于，壳体结构(1)还包括混凝土或砂浆制成的基础结构的套环(8)，所述套环位于所述支架(4)的下方。

6.根据权利要求5所述的水面建造基础结构，其特征在于，所述套环(8)被锚固在壳体结构(1)上。

7.根据权利要求6所述的水面建造基础结构，其特征在于，所述套环(8) 相对于所述基础结构的轴线对称，所述套环(8)以框架的方式由相互连接的土壤固结体(81)构成，所述框架还包括仍未固结的土壤(82)作为填充物。

8.根据权利要求7所述的水面建造基础结构，其特征在于，所述套环(8)的直径为所述壳体结构(1)的直径的两倍至十倍，并且其厚度朝着壳体结构(1)增加。

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