CN219653750U - 一种外套管式海上风电单桩基础结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种外套管式海上风电单桩基础结构，包括单桩基础和外套管结构；其中，外套管结构包括中空圆柱状套管、水平环板、若干阻移板以及加劲板，套管穿过水平环板中心且下部分外壁与水平环板焊接；加劲板呈三角形且相邻两边分别与套管的外壁和水平环板的上表面贴合连接；各阻移板垂直连接在水平环板的下表面且呈直径不同的环状并同轴布置；套管、水平环板以及阻移板的轴线重合，套管套设在单桩基础外，水平环板开设有多个排水孔。本技术方案中的外套管结构可以事先在陆地上进行预制，整体结构构造简单。施工时，先将外套管结构打入海床，再进行沉桩作业，最后利用水下灌浆技术将二者结合成为整体。
Description
技术领域
本实用新型涉及海上风电技术领域，具体涉及一种外套管式的海上风电单桩基础。
背景技术
风能作为一种可再生能源，相较于太阳能、地热能等其他清洁能源，具有蕴藏量大、容易捕获等优点，因此目前在全世界范围内风力发电发展迅速，前景广阔。风力发电依据地理位置可分为陆上风力发电和海上风力发电。海上风力发电尽管起步较晚，但是具有如下的优势：海上的风能资源丰富，海上风电风速较高且稳定，不占用陆地的空间，靠近用电负荷中心；同时海面粗糙度小，风切变小，不需要很高的塔架；海上风湍流强度小，有稳定的主导向，机组运行稳定，寿命长，一般是陆上风力机组寿命的3倍；海上风电机组距离陆地较远，不会影响景观，噪音污染更小。所以近年来，我国海上风电发展速度非常快，装机容量已经跃居世界前列。
海上风电与陆上风电一个很大的区别在于基础不同。目前，海上风电基础的主流形式是单桩基础。单桩基础是一个细长薄壁的钢管桩，具有受力清晰、便于制作和施工等优点，但是由于其刚度也相对较低，承载力和稳定性方面存在一定的不足。同时，海上的环境相对恶劣，风力机所受到的荷载也更加复杂多样，这样容易造成单桩基础产生过大的位移，危及风力机运行安全。
基于以上背景，迫切需要提出本实用新型提出一种海上风机外套管式单桩基础结构，外套管结构可以事先在陆地上进行预制，整体结构构造简单。施工时，先将外套管结构打入海床，再进行沉桩作业，最后利用水下灌浆技术将二者结合成为整体。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种可靠度高、经济合理且具有稳定加固结构的海上风电单桩基础结构，从而能够有效提高海上风电单桩基础的承载力、稳定性和抗冲刷性能。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种外套管式海上风电单桩基础结构，包括单桩基础和外套管结构；其中，所述外套管结构包括中空圆柱状套管、水平环板、若干阻移板以及加劲板，所述套管穿过所述水平环板中心且下部分外壁与所述水平环板焊接；所述加劲板呈三角形且相邻两边分别与所述套管的外壁和所述水平环板的上表面贴合连接；各所述阻移板垂直连接在所述水平环板的下表面且呈直径不同的环状并同轴布置；所述套管、所述水平环板以及所述阻移板的轴线重合，所述套管套设在所述单桩基础外，所述水平环板开设有多个排水孔。
进一步的，所述外套管结构还包括若干支撑板，所述支撑板设置在所述水平环板下表面且与所述阻移板相交连接。
进一步的，所述加劲板呈直角三角形，第一直角边竖直地贴合所述套管外壁焊接，第二直角边沿所述水平环板的径向贴合焊接。
进一步的，所述第一直角边延伸至所述套管顶部边缘，所述第二直角边延伸至所述水平环板的外边缘。
进一步的，所述阻移板分别为从内向外布置的第一阻移板、第二阻移板以及外阻移板，各所述阻移板的高度相同且厚度均由上至下逐渐减小。
进一步的，所述外阻移板的外侧壁与所述水平环板的外边缘齐平。
进一步的，所述支撑板和所述加劲板均为4个且均间隔90°布置；所述排水孔一一对应地设置在所述支撑板和所述阻移板在所述水平环板上分隔成的区域内。
进一步的，所述外套管结构均为低合金高强钢板材料且外表面涂油耐腐蚀性镀膜，各钢板厚度不小于5mm。
进一步的，所述排水孔的直径为所述水平环板外径的1/25～1/20倍。
进一步的，所述水平环板的外径为所述单桩基础桩径的2～3倍。
本实用新型的有益效果：
(1)外套管结构可以有效保护单桩基础起到加固稳定作用，并且其特殊的各层阻移板结构在基础投入正常工作后，可以通过与土体之间较大的接触面积作用增大摩擦，从而减少钢管桩水平滑移，有效地提高单桩基础的水平承载力和竖直承载力，确保结构的安全运行。
(2)外套管结构可以在岸上事先进行焊接组装，降低了工程难度。单桩基础和外套管结构的配合再通过水下灌浆连接成为一个整体，可提高单桩基础的刚度，并能将单桩基础承受的部分荷载传递到土体中。
(3)水平环板上均匀分布的排水孔，可以在将外套管结构打入海床时排开结构内部的水，便于沉降。同时各层阻移板特殊的上厚下薄的厚度设计能够减小打入的阻力。
(4)配合单桩基础下沉后水平环板覆盖于单桩周围的土体表面，可有效地防止单桩基础周围土体的冲刷流失，从而辅助稳固单桩基础的牢固性。
附图说明
图1为本实用新型的立体图。
图2为本实用新型的俯视图。
图3为本实用新型的仰视图。
图4为本实用新型外套管结构的立体图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。
参照附图。本实施例的海上风电单桩基础结构，包括单桩基础1和外套管结构2。其中，外套管结构包括中空圆柱状套管21、水平环板22、若干阻移板23、支撑板24以及加劲板25，套管21穿过水平环板22中心圆孔且下部分外壁与水平环板22焊接，单桩基础1的外径应略小于套管21的内径，套管21套设在单桩基础1外，两者之间的间隙可通过水下灌浆技术填充，但需要注意的是两者间隙也不宜过大。加劲板25呈直角三角形，一共四块。具体的，加劲板25的第一直角边竖直地延伸至套管21顶部边缘且贴合套管21外壁焊接，加劲板25的第二直角边沿水平环板22的径向延伸至水平环板22的外边缘并且贴合水平环板22的上表面焊接。四块加劲板25彼此间隔90°布置从而将水平环板22的上表面划分为四个扇形区域，以提高外套管结构的刚度和稳定性，便于更好地传力。
阻移板23分别为从内向外布置的第一阻移板231、第二阻移板232以及外阻移板233。各阻移板23垂直地连接在水平环板22的下表面且呈直径不同的环状，各阻移板23同轴布置。特别的，各阻移板23的高度相同从而各阻移板23的底面处于同一水平面。各阻移板23的厚度从上至下逐渐减小，即各阻移板23的横截面呈倒梯形，从而能够减小打入的阻力。在本实施例中，外阻移板233顶部与水平环板22的外边缘相接，两相邻阻移板23之间的间距相同。多层阻移板23的设计可以更好地增加结构的刚度和稳定性。
为了保证结构稳定性，单桩基础1、套管21、水平环板22以及各层阻移板23同轴布置。
支撑板24焊接在水平环板22的底面且沿水平环板22的径向与各层阻移板23相交焊接。特别的，支撑板24也为4块且间隔均匀分布，从而与各层阻移板23形成隔间。
水平环板22设有排水孔26，具体的，每个隔间所在的水平环板22位置对应设有一个排水孔26且排水孔26均匀对称分布，排水孔26直径约为水平环板22直径的1/25～1/20。
本实施例中，外套管结构2均为低合金高强钢板材料且外表面涂油耐腐蚀性镀膜，各钢板厚度不小于5mm以保证基本强度。水平环板22的外径为单桩基础1桩径的2～3倍，便于将单桩基础1受到的荷载通过外套管结构2传递给土体。
整体结构施工时，先将外套管结构打入海床，直至外套管结构的水平环板22表面与海床泥面3平行；然后缓慢下沉单桩基础1至单桩套管21内部，之后进行沉桩，直到单桩基础1位置达到设计标高；最后利用水下灌浆技术在二者的间隙内进行灌浆，形成一个整体。
应当指出，上述描述了本实用新型的实施例。然而，本领域技术的技术人员应该理解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型范围的前提下本实用新型还会有多种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。
Claims (10)
1.一种外套管式海上风电单桩基础结构，其特征在于包括单桩基础和外套管结构；其中，所述外套管结构包括中空圆柱状套管、水平环板、若干阻移板以及加劲板，所述套管穿过所述水平环板中心且下部分外壁与所述水平环板焊接；所述加劲板呈三角形且相邻两边分别与所述套管的外壁和所述水平环板的上表面贴合连接；各所述阻移板垂直连接在所述水平环板的下表面且呈直径不同的环状并同轴布置；所述套管、所述水平环板以及所述阻移板的轴线重合，所述套管套设在所述单桩基础外，所述水平环板开设有多个排水孔。
2.如权利要求1所述的一种外套管式海上风电单桩基础结构，其特征在于所述外套管结构还包括若干支撑板，所述支撑板设置在所述水平环板下表面且与所述阻移板相交连接。
3.如权利要求2所述的一种外套管式海上风电单桩基础结构，其特征在于所述加劲板呈直角三角形，第一直角边竖直地贴合所述套管外壁焊接，第二直角边沿所述水平环板的径向贴合焊接。
4.如权利要求3所述的一种外套管式海上风电单桩基础结构，其特征在于所述第一直角边延伸至所述套管顶部边缘，所述第二直角边延伸至所述水平环板的外边缘。
5.如权利要求1-4任一所述的一种外套管式海上风电单桩基础结构，其特征在于所述阻移板分别为从内向外布置的第一阻移板、第二阻移板以及外阻移板，各所述阻移板的高度相同且厚度均由上至下逐渐减小。
6.如权利要求5所述的一种外套管式海上风电单桩基础结构，其特征在于所述外阻移板的外侧壁与所述水平环板的外边缘齐平。
7.如权利要求2所述的一种外套管式海上风电单桩基础结构，其特征在于所述支撑板和所述加劲板均为4个且均间隔90°布置；所述排水孔一一对应地设置在所述支撑板和所述阻移板在所述水平环板上分隔成的区域内。
8.如权利要求7所述的一种外套管式海上风电单桩基础结构，其特征在于所述外套管结构均为低合金高强钢板材料且外表面涂油耐腐蚀性镀膜，各钢板厚度不小于5mm。
9.如权利要求7所述的一种外套管式海上风电单桩基础结构，其特征在于所述排水孔的直径为所述水平环板外径的1/25～1/20倍。
10.如权利要求7所述的一种外套管式海上风电单桩基础结构，其特征在于所述水平环板的外径为所述单桩基础桩径的2～3倍。
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