CN219952021U - 一种带过渡段的负压桶与水下单桩组合的海上风机基础 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带过渡段的负压桶与水下单桩组合的海上风机基础，其包括：上部结构和与上部结构相连接的下部结构；所述上部结构包括过渡段、两个以上的斜支撑件和负压桶件，两个以上的所述斜支撑件的一端分别与过渡段相连接，两个以上的斜支撑件的另一端分别连接有负压桶件；所述过渡段的下部设有过渡段连接部；所述下部结构为连接于海底上的水下单桩，所述水下单桩的上部设有与过渡段连接部相连接的单桩连接部；本实用新型摒弃了桩桶之间水下注浆的连接方式，采用斜支撑结合海床面以上灌浆过渡段的连接方案，可以更有效的传递荷载，连接可靠性高且便于施工；采用上下结构，优化结构设计，提高连接强度，减少海上施工工序。

Description

一种带过渡段的负压桶与水下单桩组合的海上风机基础

技术领域

本实用新型属于海洋工程结构范畴，在海上风力发电基础设计的技术领域，尤其涉及一种带过渡段的负压桶与水下单桩组合的海上风机基础。

背景技术

桩桶复合基础作为一种结合大直径单桩和负压桶的新型基础型式，可以有效减少管桩的入土深度，提高基础抗水平变形能力，得到一种承载力更高，海洋环境适应性更强的基础型式；该基础型式已经在福建海域成功应用。

目前市场上采用的桩桶复合基础，一般采用先打桩后沉桶或者先沉桶后打桩的施工工艺，然后在桩桶之间进行灌浆连接，桩和桶相对比较独立，荷载传递完全依靠桩桶之间的泥下注浆，附属构件需要单独安装，施工工序繁琐。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本实用新型提供一种带过渡段的负压桶与水下单桩组合的海上风机基础，摒弃了桩桶之间水下注浆的连接方式，采用斜支撑结合海床面以上灌浆过渡段的连接方案，可以更有效的传递荷载，连接可靠性高且便于施工。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：

一种带过渡段的负压桶与水下单桩组合的海上风机基础，其包括：上部结构和与上部结构相连接的下部结构；

所述上部结构包括过渡段、两个以上的斜支撑件和负压桶件，两个以上的所述斜支撑件的一端分别与过渡段相连接，两个以上的斜支撑件的另一端分别连接有负压桶件；所述过渡段的下部设有过渡段连接部；

所述下部结构为连接于海底上的水下单桩，所述水下单桩的上部设有与过渡段连接部相连接的单桩连接部。

进一步地，所述过渡段与水下单桩之间设有灌浆连接段，所述灌浆连接段包括所述过渡段的外壁与水下单桩的内壁之间形成有灌浆间隙，所述水下单桩内上部设有灌浆分隔板，所述过渡段的底部为封闭的倒锥形结构；所述过渡段的底部与灌浆分隔板之间形成灌浆区，所述灌浆间隙与灌浆区相连通。

进一步地，所述水下单桩内上部设有用于所述灌浆分隔板相连接的牛腿板，所述牛腿板上设有用于灌浆分隔板固定的分隔板固定钩；灌浆分隔板与分隔板固定钩之间有空间。

进一步地，位于灌浆间隙之间的过渡段的外壁和水下单桩的内壁上分别按间隔设有若干L形的剪力键。

进一步地，所述过渡段内按间隔设有若干灌浆连接管，灌浆连接管的出浆口与灌浆间隙相通。

进一步地，所述过渡段上设有海缆孔，所述海缆孔位于过渡段连接部的上方。

进一步地，所述斜支撑件为变直径钢管结构，其靠近过渡段一侧的直径大于靠近负压桶件一侧的直径；斜支撑件与负压桶件连接位置采用翼板相连接。

进一步地，所述负压桶件为倒扣的环形桶状结构；所述负压桶件由桶顶盖板、内桶件、外桶件和若干桶件分隔板组成，所述内桶件和外桶件分别连接于桶顶盖板的内侧和外侧上；所述桶件分隔板连接于内桶件和外桶件之间。

进一步地，所述负压桶件上连接有用于海缆连接的连接管件。

(三)有益效果

本实用新型的有益效果是：1、摒弃了桩桶之间水下注浆的连接方式，采用斜支撑结合海床面以上灌浆过渡段的连接方案，可以更有效的传递荷载，连接可靠性高且便于施工。

2、采用上下结构，附属构件同上部结构在陆上整体预制，可以优化结构设计，提高连接强度，减少海上施工工序。

3、结合桩桶基础结构特点，提出了J形的连接管件和管桩开海缆孔相结合海缆穿缆方案，可以有效降低基础周边冲刷对海缆造成的风险。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型一个实施例上部结构的结构主视图；

图2为本实用新型一个实施例上部结构的结构俯视图；

图3为本实用新型一个实施例下部结构的结构主视图；

图4为本实用新型一个实施例下部结构的结构俯视图；

图5为本实用新型一个实施例的结构示意图；

图6为本实用新型一个实施例的安装方法的第一状态示意图；

图7为本实用新型一个实施例的安装方法的第二状态示意图；

图8为本实用新型一个实施例的安装方法的第三状态示意图；

图9为本实用新型一个实施例的安装方法的第四状态示意图。

具体实施方式

为了更好地解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。

本实用新型一个实施例的一种带过渡段的负压桶与水下单桩组合的海上风机基础，如图1-图5所示，其包括：上部结构和与上部结构相连接的下部结构；

所述上部结构包括过渡段1、两个以上的斜支撑件2和负压桶件3，应当说明，所述过渡段1为筒状的管体，其为现有技术，不再赘述；本实施例中，所述斜支撑件2的数量为六个；两个以上的所述斜支撑件2的一端分别与过渡段1相连接，两个以上的斜支撑件2的另一端分别连接有负压桶件3；所述过渡段1的下部设有过渡段连接部7；

所述下部结构为连接于海底上的水下单桩4，所述水下单桩4的上部设有与过渡段连接部7相连接的单桩连接部6；作为示例，所述过渡段连接部7为上法兰盘，单桩连接部6为与上法兰盘相配合的下法兰盘，上法兰盘和下法兰盘之间通过紧固件相连接，使得上部结构和下部结构相连接。

作为进一步地说明，在本实施例中，如图5所示，所述过渡段1与水下单桩4之间设有灌浆连接段8，所述灌浆连接段8包括所述过渡段1的外壁与水下单桩4的内壁之间形成有灌浆间隙101，所述水下单桩4内上部设有灌浆分隔板17，所述过渡段1的底部为封闭的倒锥形结构，起到安装导向的作用，可以提高安装精度；所述过渡段1的底部与灌浆分隔板17之间形成灌浆区102，所述灌浆间隙101与灌浆区102相连通，进一步加强上部结构和下部结构之间的连接固定。

进一步地，在本实施例中，如图3-图4所示，所述水下单桩4内上部设有用于所述灌浆分隔板17相连接的牛腿板19，所述牛腿板19上设有用于灌浆分隔板17进一步固定的分隔板固定钩18，使灌浆分隔板17连接可靠，稳定性好。

灌浆分隔板17利用八个分隔板固定钩18固定在桩内环形的牛腿板19上；灌浆分隔板17与分隔板固定钩18之间有一定的空间，打桩过程中，水体可以自由进入灌浆分隔板17上部的桩内空间；而灌浆时可以起到很好的灌浆封堵作用。

进一步地说明，在本实施例中，如图1和图3所示，为了使灌浆连接更可靠，位于灌浆间隙101之间的过渡段1的外壁和水下单桩4的内壁上分别按间隔设有若干L形的剪力键12，以加强过渡段1和水下单桩4之间的灌浆连接。

进一步地说明，在本实施例中，如图1所示，为了方便灌浆，所述过渡段1内按间隔设有若干灌浆连接管14，作为示例，灌浆连接管14为6-8根，灌浆连接管14的出浆口与灌浆间隙101相通；所述过渡段1上设有靠船爬梯9和/或外平台10，方便使用。

进一步地说明，在本实施例中，所述过渡段1上设有海缆孔13，所述海缆孔13位于过渡段连接部7的上方。

进一步地说明，在本实施例中，如图1所示，所述斜支撑件2为变直径钢管结构，其靠近过渡段1一侧的直径大于靠近负压桶件3一侧的直径；斜支撑件2与负压桶件3连接位置采用弧形的翼板151进行加强；通过斜支撑件2可以有效的将水平力和弯矩传递给下部的负压桶件3，从而降低灌浆连接段8所受的载荷水平。

具体地说明，在本实施例中，如图1和图2所示，所述负压桶件3为倒扣的环形桶状结构；所述负压桶件3由桶顶盖板16、内桶件20、外桶件21和若干桶件分隔板22组成，所述内桶件20和外桶件21分别连接于桶顶盖板16的内侧和外侧上；所述桶件分隔板22连接于内桶件20和外桶件21之间，所述桶件分隔板22将负压桶件3均匀分为六个舱，桶件分隔板起到分舱作用，同时提高负压桶件3的整体刚度。

进一步地，所述负压桶件3的桶顶盖板16上连接有用于海缆15连接的J形的连接管件11，所述连接管件11与海缆孔13相配合，用于海缆15的穿设。

本实施例中，下部结构为水下单桩4，其桩顶位于水面以下，露出泥面5～8m高程，基础顶高程确定取决于过渡段所承受的水平和竖向承载需要。

水下单桩4在顶部位置设有单桩连接部6，该单桩连接部6在施工期间起到连接打钢管件5的作用，同时在运行阶段与过渡段连接部7连接，作为永久的传力结构。

作为另一方面，一种带过渡段的负压桶与水下单桩组合的海上风机基础的安装方法，具体步骤如下：

S1、先通过单桩连接部6将水下单桩4同替打钢管件5进行连接后，将水下单桩4沉入至设计标高；而后拆除替打钢管件5，完成水下单桩4的安装工作，如图6和图7所示；

S2、将过渡段1、斜支撑件2、负压桶件3以及基础附属构件包括靠船爬梯9、外平台10和连接管件11构件，在陆上组装完成后，进行整体吊装安装，无需进行附属构件的二次吊装和安装，可以有效提高施工效率；将过渡段1的倒锥形结构插入到水下单桩4内进行定位，负压桶件3开始在自重的作用下缓慢下沉，待自重贯入稳定后，通过预埋在负压桶件3内的管路进行抽水抽气，完成负压沉贯，如图8和图9所示；

S3、待沉贯调平完成后，在灌浆连接段8内灌入高压灌浆材料，然后将单桩连接部6和过渡段连接部7之间通过紧固件进行连接，如图9所示；

安装时，海缆孔13与连接管件11角度要保持一致，海缆15通过连接管件11以及海缆孔13，穿入过渡段1内，牵引至上部塔筒；海缆15穿出海缆孔13之后，通过连接管件11埋入到泥面以下，由于距离单桩基础较远，流态相对比较平稳，可以大大减少桩周冲刷对海缆15造成的危害。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：1、结构受力更加合理：相比于传统的桩桶复合基础，主要通过管桩和负压桶之间的泥下注浆进行连接。而本申请，传递给过渡段的载荷一部分通过斜支撑件传递给下部负压桶件，一部分通过外接法兰和灌浆连接段传递给水下桩体，载荷传递更加有效合理；采用外法兰形式，螺栓孔设于桩外，便于安装；同时通过螺栓法兰连接传递部分载荷，可以缩短灌浆连接段的长度，减少高强灌浆量的用量。

2、连接方式便于施工、可靠性高：传统的桩桶复合基础，需要在单桩基础和负压桶内壁之间的环形空间内进行泥下注浆，施工难度大，注浆连接强度有限。而本申请，过渡段和水下桩之间的灌浆连接段位于泥面以上，可以将注浆管预先埋设在过渡段内，利用预先安装在过渡段内外平台进行注浆，施工方便，灌浆连接强度更高。

3、改进了灌浆封堵方式，可以降低漏浆风险，节约工程造价。传统的海上灌浆连接结构一般采用灌浆封隔器，材料费用高且损坏概率大。本实用新型采用了一种新型的灌浆分隔板，分隔板利用8个固定钩固定在桩内环形牛腿板上；固定钩留有一定的空间，打桩过程中，水体可以自由进入分隔板上部的桩内空间；而灌浆时可以起到很好的灌浆封堵作用。

4、附属构件安装便利，结构牢固：由于上部带过渡段的负压桶结构，通过抽负压沉贯进行施工，无需打桩，可以将外平台、爬梯靠船以及J形管等附属构件提前焊接在过渡段以及负压桶结构上，随着上部结构同时安装，避免了附属构件的海上安装工序，可以有效提高施工效率。同时附属构件在陆上焊接，连接强度更有保障，结构安全性更高。

5、可以有效降低基础周边冲刷对海缆造成的风险：海缆穿出过渡段海缆孔之后，通过安装在负压桶上的J形管埋入到泥面以下，由于距离单桩基础较远，流态相对比较平稳，可以大大减少桩周冲刷对海缆造成的危害。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述做出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设有”、“连接”等，应作广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种带过渡段的负压桶与水下单桩组合的海上风机基础，其特征在于，其包括：上部结构和与上部结构相连接的下部结构；

所述上部结构包括过渡段(1)、两个以上的斜支撑件(2)和负压桶件(3)，两个以上的所述斜支撑件(2)的一端分别与过渡段(1)相连接，两个以上的斜支撑件(2)的另一端分别连接有负压桶件(3)；所述过渡段(1)的下部设有过渡段连接部(7)；

所述下部结构为连接于海底上的水下单桩(4)，所述水下单桩(4)的上部设有与过渡段连接部(7)相连接的单桩连接部(6)。

2.如权利要求1所述的一种带过渡段的负压桶与水下单桩组合的海上风机基础，其特征在于：所述过渡段(1)与水下单桩(4)之间设有灌浆连接段(8)，所述灌浆连接段(8)包括所述过渡段(1)的外壁与水下单桩(4)的内壁之间形成有灌浆间隙(101)，所述水下单桩(4)内上部设有灌浆分隔板(17)，所述过渡段(1)的底部为封闭的倒锥形结构；所述过渡段(1)的底部与灌浆分隔板(17)之间形成灌浆区(102)，所述灌浆间隙(101)与灌浆区(102)相连通。

3.如权利要求2所述的一种带过渡段的负压桶与水下单桩组合的海上风机基础，其特征在于：所述水下单桩(4)内上部设有用于所述灌浆分隔板(17)相连接的牛腿板(19)，所述牛腿板(19)上设有用于灌浆分隔板(17)固定的分隔板固定钩(18)；灌浆分隔板(17)与分隔板固定钩(18)之间有空间。

4.如权利要求2或3所述的一种带过渡段的负压桶与水下单桩组合的海上风机基础，其特征在于：位于灌浆间隙(101)之间的过渡段(1)的外壁和水下单桩(4)的内壁上分别按间隔设有若干剪力键(12)。

5.如权利要求2所述的一种带过渡段的负压桶与水下单桩组合的海上风机基础，其特征在于：所述过渡段(1)内按间隔设有若干灌浆连接管(14)，灌浆连接管(14)的出浆口与灌浆间隙(101)相通。

6.如权利要求2所述的一种带过渡段的负压桶与水下单桩组合的海上风机基础，其特征在于：所述过渡段(1)上设有海缆孔(13)，所述海缆孔(13)位于过渡段连接部(7)的上方。

7.如权利要求1或2所述的一种带过渡段的负压桶与水下单桩组合的海上风机基础，其特征在于：所述斜支撑件(2)为变直径钢管结构，其靠近过渡段(1)一侧的直径大于靠近负压桶件(3)一侧的直径。

8.如权利要求7所述的一种带过渡段的负压桶与水下单桩组合的海上风机基础，其特征在于：所述负压桶件(3)由桶顶盖板(16)、内桶件(20)、外桶件(21)和若干桶件分隔板(22)组成，所述内桶件(20)和外桶件(21)分别连接于桶顶盖板(16)的内侧和外侧上；所述桶件分隔板(22)连接于内桶件(20)和外桶件(21)之间。

9.如权利要求6所述的一种带过渡段的负压桶与水下单桩组合的海上风机基础，其特征在于：所述负压桶件(3)上连接有用于海缆(15)连接的连接管件(11)。

10.如权利要求1所述的一种带过渡段的负压桶与水下单桩组合的海上风机基础，其特征在于：所述斜支撑件(2)与负压桶件(3)连接位置采用翼板(151)相连接。