CN205205848U - 一种空腔重力式海上风电基础 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种空腔重力式海上风电基础。本实用新型的目的是提供一种适用于覆盖层较薄、基岩埋藏较浅甚至裸露的岩质基地，且对水深的适应性较强的空腔重力式海上风电基础，旨在提高施工效率、缩短海上施工作业周期并增加其经济效益。本实用新型的技术方案是：一种空腔重力式海上风电基础，其特征在于：该基础包括一竖直坐立在水平基础底板上、圆形中空变径的中立柱，所述中立柱为薄壁预应力混凝土结构，沿中立柱的筒壁均匀布置一组预应力钢绞线且钢绞线贯穿中立柱的全长，在中立柱的圆形空腔内填满砂土，基础底板上部与中立柱外壁之间以辐射状均布一组底板梁。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

一种空腔重力式海上风电基础

技术领域

本实用新型涉及一种空腔重力式海上风电基础，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，在国内海上风电基础建设中，桩基基础结构型式为主流方向，而重力式基础在国内海上风电领域还没有得到实际应用。

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，风机基础主要受力特点为较大的水平力和弯矩，桩基基础通过将管桩打入一定的埋深来抵抗基础受到的水平力和弯矩，而重力式基础一般是通过基础本身的自重来抵抗水平力和弯矩，所以结构设计上要求重力式基础体型大、重量重，一般采用大型的混凝土结构；而巨大的体型和重量又会给施工造成一定的难度，同时，增加波浪和水流对基础的作用力。

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，提供一种适用于覆盖层较薄、基岩埋藏较浅甚至裸露的岩质基地，且对水深的适应性较强的空腔重力式海上风电基础，旨在提高施工效率、缩短海上施工作业周期并增加其经济效益。

本实用新型所采用的技术方案是：一种空腔重力式海上风电基础，其特征在于：该基础包括一竖直坐立在水平基础底板上、圆形中空变径的中立柱，所述中立柱为薄壁预应力混凝土结构，沿中立柱的筒壁均匀布置一组预应力钢绞线且钢绞线贯穿中立柱的全长，在中立柱的圆形空腔内填满砂土，基础底板上部与中立柱外壁之间以辐射状均布一组底板梁。

所述中立柱由上部的中立柱直段、中部的中立柱圆弧过渡段和下部的中立柱斜段组成，所述预应力钢绞线一头固定在中立柱直段：所述基础底板下面设有碎石垫层。

所述底板梁布设12～20个。

本实用新型的有益效果是：1、本实用新型的空腔重力式海上风电基础，适用于覆盖层较薄、基岩埋藏较浅甚至裸露的岩质地基，对于该类型地质条件，采用嵌岩桩基基础，空腔重力式基础，施工方便、周期短且经济上具有较大优势；2、本实用新型的中立柱采用薄壁预应力混凝土结构，提高基础结构的抗拉和抗弯性能，减少结构尺寸，降低基础重量；且圆形中空变径的中立柱符合基础随着水深增加截面弯矩变大的受力特点，根据需要设置截面直径，减少波浪和水流对基础的作用力；3、本实用新型的基础本身重量较轻，便于施工，可以通过在空腔内灌注砂土，基础底上抛填块石来增加运行期基础重量，降低了基础的造价和施工难度。

附图说明

图1是本发明实施例的立面布置图。

图2是本发明实施例的平面布置图。

图3是本发明实施例底板梁截面尺寸图。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，本实施例的空腔重力式海上风电基础为全混凝土结构，由圆形空腔的中立柱直段1、中立柱圆弧过渡段2、中立柱斜段3、基础底板4、底板梁5、预应力钢绞线6组成。

本实施例中，圆形中空变径的中立柱由上部的中立柱直段1、中部的中立柱圆弧过渡段2和下部的中立柱斜段3组成，该中立柱竖直坐立在水平基础底板4上，且中立柱为薄壁预应力混凝土结构，沿中立柱的筒壁均匀布置一组预应力钢绞线6且钢绞线贯穿中立柱的全长，在中立柱的圆形空腔内填满砂土7；基础底板4下面设有碎石垫层8，上部与中立柱外壁之间以辐射状均布布设12～20个底板梁5；预应力钢绞线6一头固定在中立柱直段1的顶部，另一头锚固在中立柱斜段3底部。

本实施例的基础高度根据水深、潮位、波浪和开挖深度综合确定。中立柱直段1中心直径可依据上部风机塔筒直径确定。中立柱圆弧过渡段2和中立柱斜段3为变径段，厚度同中立柱直段1保持一致，为了降低波浪水流对基础的作用力，各个截面直径尽量小，同时抗弯、抗剪验算需满足要求，中立柱圆弧过渡段2的高度、半径、角度θ根据荷载确定。中立柱为薄壁预应力混凝土结构，沿中立柱的筒壁均匀布置一定数量的预应力钢绞线6，应力筋的张拉吨位、数量需根据荷载条件，混凝土强度等级和中立柱截面尺寸确定。基础底板4的直径需满足基础整体稳定的要求，基础底板4上部与中立柱外壁之间以辐射状均布一组底板梁5，底板梁的数量可根据需要布设12～20个，底板梁5高度的确定综合梁的抗剪、抗弯承载力要求和抛石量的需求，具体取值宜通过数值模拟优化计算结果进行确定。本实施例中，中立柱直段1的直径为5m；基础顶高程根据潮位和波浪定位12m，基础底高程为-17m，所以基础高度为29m，基础底板4的直径根据承载力和稳定设计需要设为28m。

本实施例的具体施工方法如下：

1、基础整体结构在陆上预制完成，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；抛填碎石垫层8的厚度可根据开挖平整度调节。

3、基础的运输采用半潜驳船，沉放安装采用起重船吊扶安装，安装过程中可充分利用基础本身的浮力，减少基础吊重。

4、沉放完成后，若稳定性不满足要求，可以在中立柱的空腔内灌满砂土7，以提高基础的稳定性；在基础底板4上部和周边抛填块石9，增加基础自重的同时起到防冲刷保护的作用。

5、整个基础结构施工完成后，将塔筒法兰通过预埋在基础内的螺栓连接。

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他重力式基础结构也可运用本发明技术方案以适应覆盖层较薄，持力层埋藏较浅的地质情况，并通过薄壁预应力混凝土和变径空腔结构进行改良以减少基础的结构尺寸和重量，降低施工限制条件，减少波浪水流的作用力。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“主要采用曲线变径的预应力混凝土空腔薄壁结构”，则均落在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种空腔重力式海上风电基础，其特征在于：该基础包括一竖直坐立在水平基础底板(4)上、圆形中空变径的中立柱，所述中立柱为薄壁预应力混凝土结构，沿中立柱的筒壁均匀布置一组预应力钢绞线(6)且钢绞线贯穿中立柱的全长，在中立柱的圆形空腔内填满砂土(7)，基础底板(4)上部与中立柱外壁之间以辐射状均布一组底板梁(5)；

所述中立柱由上部的中立柱直段(1)、中部的中立柱圆弧过渡段(2)和下部的中立柱斜段(3)组成，所述预应力钢绞线(6)一头固定在中立柱直段(1)的顶部，预应力钢绞线(6)另一头锚固在中立柱斜段(3)底部。

2.根据权利要求1所述的空腔重力式海上风电基础，其特征在于：所述基础底板(4)下面设有碎石垫层(8)。

3.根据权利要求1或2所述的空腔重力式海上风电基础，其特征在于：所述底板梁(5)布设12～20个。