CN209011149U - 一种海上高桩承台风机基础 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种海上高桩承台风机基础，其包括混凝土承台和用于支撑混凝土承台的钢管桩，混凝土承台和钢管桩通过连接钢管相连，混凝土承台为预制构件，连接钢管的上段位于混凝土承台的内部，连接钢管的下段位于钢管桩顶端的内部，且连接钢管和钢管桩通过灌浆相连接。本实用新型将海上绑扎钢筋和浇筑砼施工转移到陆上，不仅大量节省了海上作业时间，而且在陆上进行的混凝土承台预制工作可以多面铺开，多个承台同时浇筑，从而确保以海上作业为关键线路的施工紧凑进行。此外，混凝土承台的陆上浇筑和养护也更有利于保障钢筋混凝土结构的质量，可谓一举多得。

Description

一种海上高桩承台风机基础

技术领域

本实用新型涉及的是一种海上高桩承台风机基础，特别是一种水上灌浆连接式高桩承台型风机基础，属于海上风电基础技术领域。

背景技术

在海上风电场基础设计领域，高桩承台是一种应用于近海风电场的风机基础型式。该型基础主要由钢管桩和混凝土承台两部分组成。在施工时，无需围堰，通常采用打桩船进行沉桩，然后借助于已施打的钢管桩在海面上架设施工平台，现场浇筑钢筋混凝土承台，承台位于水面以上。总体而言，该型风机基础对施工设备要求较高，混凝土承台浇筑及养护施工工艺较为繁琐，其总体施工流程如下：

沉桩→吊装钢套箱→安装封孔板→浇筑混凝土封底板→桩芯灌混凝土→承台钢筋绑扎及过渡段预埋→混凝土浇筑→钢套箱拆除→混凝土养护。

经过对每一道工序的进度分析，参考类似项目的施工经验，施工关键线路的平均有效作业时间如下：

船机设备抛锚就位，1个有效工作日；钢管桩沉桩，3个有效工作日；搭建施工平台，4个有效工作日；钻孔、取土、灌注填芯混凝土施工，16个有效工作日；施工平台及设备拆除，2个有效工作日；混凝土承台工程包括从钢套箱安装至混凝土浇筑完成共计12个有效工作日；准备工作己经考虑在各单项工作中不另行计算时间，船舶移船定位1个有效工作日。

因此单个基础的土建施工时间总共约为39个有效工作日。在考虑风浪影响的条件下，单个基础的施工时间大约为66个自然日（不考虑混凝土养护时间）。

对于一个中等规模的海上风电场，暂按60台风机考虑，同时风机基础土建施工工期要求控制在18个月以内，按上述施工效率进行计算，则至少要采用8套海上施工设备同时展开作业。如果再考虑台风以及冰期停工等因素，则需要同时投入的施工设备更多。一方面，施工设备太多，不利于控制施工成本；另一方面，在风电场有限的空间里同时容纳大量船机设备同时作业，现场调度难度极大，工程风险极大。

我国首座海上风电场——东海大桥风电场，风机基础即采用的高桩承台型式。工程经验表明，这种传统的现浇式海上高桩承台风机基础施工工期较长，且由于全程在海上作业，有效施工时间短，施工难度大，施工成本高。

随着海上风电设计和施工技术的逐步提高，降低风机基础建设成本是降低风电场总体建设成本的重要组成部分。对于高桩承台基础，缩短海上作业时间是提高风电场土建工程建设成本最直接、最有效的办法。因为缩短海上作业时间可以大幅降低船机设备的实际租用时间，大幅提高施工效率，当然也就可以大幅降低施工成本；同时由于缩短了必要的连续海上作业时间，这对于变化无常的海上施工条件而言，也降低了海上施工的风险。因此，如何提高高桩承台风机基础的施工效率，减少海上施工时间，是海上风电基础施工急需要解决的技术难题。

实用新型内容

为了克服现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种高桩承台风机基础，具体技术方案如下。

一种海上高桩承台风机基础，其包括混凝土承台和用于支撑所述混凝土承台的钢管桩，其特征在于，所述混凝土承台和所述钢管桩通过连接钢管相连，所述混凝土承台为预制构件，所述连接钢管的上段位于所述混凝土承台的内部，所述连接钢管的下段位于所述钢管桩顶端的内部，且所述连接钢管和所述钢管桩通过灌浆连接固定。

本实用新型将海上高桩承台风机基础由传统的海上现浇式改进成陆上预制+海上灌浆连接式，也就是将传统的高桩承台基础方案中占用工期较长、工序较繁琐的混凝土承台由海上现浇改为陆上预制。对于这种改进型高桩承台基础的施工，先进行钢管桩沉桩施工，同时在陆上进行混凝土承台预制，并根据钢管桩的数量和相对位置预埋连接钢管。混凝土承台预制并养护完成后即可采用驳船将其整体运输至海上机位点，进行整体起吊，将连接钢管***钢管桩内，并通过高强灌浆连接起来。本实用新型与传统的高桩承台基础的区别在于混凝土承台与下部钢管桩的连接方式不同。对于传统的高桩承台基础，其承台与钢管桩在现场浇筑形成整体；而对于本实用新型，海上现场作业只包含沉桩和灌浆施工，混凝土承台和爬梯栏杆以及防撞等附属构件全部在陆上整体预制。本实用新型将大部分海上施工转为陆上施工，不仅大量节省了海上作业时间，而且在陆上进行的混凝土承台预制工作就可以多面铺开，多个承台同时浇筑，从而确保以海上作业为关键线路的施工紧凑进行。此外，混凝土承台的陆上浇筑和养护也更有利于保障钢筋混凝土结构的质量，可谓一举多得。

根据上述技术方案，还可以对本实用新型作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案。

进一步地，所述连接钢管数量与钢管桩(2)相同且一一对应，所述连接钢管(3)上段呈圆形均匀预埋于混凝土承台（1）内，所述连接钢管(3)的斜度与钢管桩(2)相同；所述钢管桩(2)的数量优选为6-8。

进一步地，所述连接钢管的底部设置有底部封板，所述钢管桩的内部设置有内封板，所述内封板位于所述底部封板的下方。钢管桩的内封板以上部分为连接段，通过设置底部封板和内封板，可以防止灌浆时灌浆料进入连接钢管内，以及防止灌浆料落入钢管桩的非连接段。

进一步地，所述钢管桩顶端的内壁上设置有剪力键，所述连接钢管底端的外表面上设置有剪力键。剪力键不仅可以增强钢管桩顶端和连接钢管底端的结构强度，还能增强钢管桩和连接钢管的连接强度，防止连接钢管从钢管桩中脱落。优选地，所述剪力键为钢筋。采用钢筋做剪力键取材便捷，可直接焊接在钢管桩或连接钢管上。

进一步地，为了便于安装时连接钢管能够顺利***钢管桩内，且延伸连接钢管和钢管桩的连接段的长度，所述连接钢管的底端设置有一竖直切口，该竖直切口位于所述连接钢管的外侧。

进一步地，所述连接钢管的外表面上还设置有用于限定所述连接钢管***所述钢管桩内深度的限位件，所述限位件支撑于所述钢管桩的顶部。优选地，所述限位件包括焊接在所述连接钢管上的水平限位钢板和位于所述水平限位钢板上方的竖向加劲钢板，水平限位钢板支撑于所述钢管桩的顶部，所述竖向加劲钢板和所述水平限位钢板固定连接用于提高稳定性。

本实用新型的海上高桩承台风机基础的施工方法主要包括以下步骤：

1）、对钢管桩进行沉桩施工；

2）、预制混凝土承台：混凝土承台的预制在步骤1）之前或者与步骤1）同时进行，混凝土承台预埋有连接钢管，所述连接钢管的数量与所述钢管桩的数量相同且一一对应，所述连接钢管的上段位于所述混凝土承台的内部；

3）、吊装混凝土承台：将混凝土承台吊装至所述钢管桩的上方，将所述连接钢管的下段***所述钢管桩顶端的内部，并使限位件架设在钢管桩顶部；

4）、调整混凝土承台的位置达到设计要求后，将限位件与钢管桩焊接起来，作为临时固定措施；

5）、向所述连接钢管和所述钢管桩的连接段内注入灌浆料，并对其进行养护，待其强度达到规定指标后即完成混凝土承台的安装。

本实用新型将大部分海上施工转为陆上施工，不仅大量节省了海上作业时间，而且在陆上进行的混凝土承台预制工作就可以多面铺开，多个承台同时浇筑，从而确保以海上作业为关键线路的施工紧凑进行。此外，混凝土承台的陆上浇筑和养护也更有利于保障钢筋混凝土结构的质量，可谓一举多得。

附图说明

图1为本实用新型高桩承台风机基础的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为灌浆连接段结构示意图。

图中：混凝土承台1、钢管桩2、内封板21、连接钢管3、底部封板31、剪力键4、竖直切口5、限位件6、水平限位钢板61、竖向加劲钢板62、平台栏杆7、锚栓8、风机塔筒9。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

参见图1-3，一种高桩承台风机基础，其包括混凝土承台1和用于支撑所述混凝土承台的钢管桩（2），所述混凝土承台1和所述钢管桩2通过连接钢管3相连，所述混凝土承台1为预制构件，所述连接钢管3的顶端位于所述混凝土承台1的内部，所述连接钢管3的底端位于所述钢管桩2顶端的内部，且所述连接钢管3和所述钢管桩2通过灌浆相连接。混凝土承台1中预埋锚栓8用于连接风机塔筒9；钢管桩2的下端位于泥面以下，上端通常高于平均海平面（水面）。

所述钢管桩2的数量大于等于3，全部的钢管桩2整体上呈圆锥台形状；连接钢管3的数量与钢管桩2的数量相同且一一对应连接，连接钢管3与对应的钢管桩2具有相同的倾斜度。优选地，所述钢管桩2的数量为6-8，这样能够增大风机基础的承载力。

连接钢管3的底部设置有底部封板31，钢管桩2的内部设置有内封板21，内封板21位于底部封板31的下方；钢管桩2顶端的内壁上设置有剪力键4，连接钢管3底端的外表面上也设置有剪力键4。优选地，剪力键4为钢丝，钢丝成环状或者螺旋状，可直接将钢丝焊接在钢管桩2或连接钢管3上形成相应的剪力键4。当然剪力键也可以采用其他形式，比如焊接在钢管桩2或连接钢管3上钢钉或钢板等。剪力键4不仅可以增强钢管桩2顶端和连接钢管3底端的结构强度，还能增强钢管桩2和连接钢管3的连接强度，防止连接钢管从钢管桩中脱落。钢管桩2的内封板21以上部分为连接段，通过设置底部封板31和内封板21，可以防止灌浆时灌浆料进入连接钢管3内，以及防止灌浆料落入钢管桩2的非连接段。

为了便于安装时连接钢管3能够顺利***钢管桩2内，且延伸连接钢管3和钢管桩2的连接段的长度，连接钢管3的底端设置有竖直切口5，该竖直切口5位于所述连接钢管的外侧。该竖直切口5可以是平面或者曲面。

进一步地，连接钢管3的外表面上还设置有用于限定连接钢管3***钢管桩2内深度的限位件6，限位件6支撑于钢管桩2的顶部。优选地，限位件6包括焊接在所述连接钢管上的水平限位钢板61和位于水平限位钢板61上方的竖向加劲钢板62，水平限位钢板61支撑于所述钢管桩2的顶部，所述竖向加劲钢板62和所述水平限位钢板61固定连接用于提高稳定性。

本实用新型的海上高桩承台风机基础的施工方法朱主要包括以下步骤：

1）、对钢管桩2进行沉桩施工；

2）、预制混凝土承台1：混凝土承台1的预制在步骤1）之前或者与步骤1同时进行，混凝土承台1连接有连接钢管3，所述连接钢管3的数量与所述钢管桩2的数量相同且一一对应，所述连接钢管3的上段位于所述混凝土承台的内部；

3）、吊装混凝土承台：将混凝土承台通过驳船运输至海上施工地点，采用起重船吊装至所述钢管桩2的上方，将每根所述连接钢管3的底端***对应的所述钢管桩2顶端的内部，并使限位件（6）架设在钢管桩顶部；

4）、调整混凝土承台(1)的位置达到设计要求后，将限位件（6）焊接在钢管桩顶部进行临时固定；

5）、向所述连接钢管3和所述钢管桩2的连接段内注入灌浆料，并对灌浆段进行养护，待其强度达到规定指标后即完成混凝土承台的安装。

本实用新型将海上高桩承台风机基础由海上现浇式改进成陆上预制+海上灌浆连接式基础，也就是将传统的高桩承台基础方案中占用工期较长、工序较繁琐的混凝土承台由海上现浇改为陆上预制。对于这种改进型高桩承台基础的施工，先进行钢管桩2沉桩施工，同时根据钢管桩2的数量和相对位置在陆上进行混凝土承台预制。混凝土承台底部安装连接钢管3，混凝土承台预制并养护完成后即可采用驳船将其整体运输至海上机位点，进行整体起吊，将连接钢管3***钢管桩2内，在进行混凝土承台吊装时，最好将所有的连接钢管同时***对应的钢管桩内，调整承台位置达到设计要求后将限位板与钢管桩顶部焊接起来作为临时固定措施，最后向连接段内注入高强灌浆料，将连接钢管和钢管桩连接固定。本实用新型与传统的高桩承台基础的区别在于混凝土承台与下部钢管桩的连接方式不同。对于传统的高桩承台基础，其承台与钢管桩在现场浇筑形成整体；而对于本实用新型，海上现场作业只包含沉桩和灌浆施工，混凝土承台和平台栏杆7以及防撞等构件全部在陆上整体预制。本实用新型将大部分海上施工转为陆上施工，不仅大量节省了海上作业时间，而且在陆上进行的混凝土承台预制工作就可以多面铺开，多个承台同时浇筑，从而确保以海上作业为关键线路的施工紧凑进行。此外，混凝土承台的陆上浇筑和养护也更有利于保障钢筋混凝土结构的质量，可谓一举多得。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，上文中出现的“上”、“下”字样，仅表示与附图本身的上、下方向一致，并不对结构起限定作用。本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是局限性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种海上高桩承台风机基础，其包括混凝土承台(1)和用于支撑所述混凝土承台（1）的钢管桩（2），其特征在于，所述混凝土承台（1）和所述钢管桩（2）通过连接钢管（3）相连，所述混凝土承台(1)为预制构件，所述连接钢管(3)的上段位于所述混凝土承台（1）的内部，所述连接钢管(3)的下段位于所述钢管桩（2）顶端的内部，且所述连接钢管（3）和所述钢管桩（2）通过灌浆连接固定。

2.根据权利要求1所述的一种海上高桩承台风机基础，其特征在于，所述混凝土承台(1)为陆上预制结构，所述连接钢管数量与钢管桩(2)相同且一一对应，所述连接钢管(3)上段呈圆形均匀预埋于混凝土承台（1）内，所述连接钢管(3)的斜度与钢管桩(2)相同。

3.根据权利要求2所述的一种海上高桩承台风机基础，其特征在于，所述钢管桩(2)的数量为6-8。

4.根据权利要求2所述的一种海上高桩承台风机基础，其特征在于，所述连接钢管(3)的底部设置有底部封板(31)，所述钢管桩(2)的内部设置有内封板(21)，所述内封板(21)位于所述底部封板(31)的下方。

5.根据权利要求2所述的一种海上高桩承台风机基础，其特征在于，每根所述钢管桩(2)的顶端标高相同，所述钢管桩(2)上段的内壁上设置有剪力键(4)，所述连接钢管(3)下段的外表面上设置有剪力键(4)。

6.根据权利要求5所述的一种海上高桩承台风机基础，其特征在于，所述剪力键(4)为钢筋，所述剪力键(4)与钢管桩(2)之间通过焊接固定。

7.根据权利要求2所述的一种海上高桩承台风机基础，其特征在于，所述连接钢管(3)的底端设置有一竖直切口(5)，该竖直切口(5)位于所述连接钢管(3)的外侧。

8.根据权利要求2所述的一种海上高桩承台风机基础，其特征在于，所述连接钢管(3)的外表面上还设置有用于限定所述连接钢管(3)***所述钢管桩(2)内深度的限位件(6)，所述限位件(6)支撑于所述钢管桩(2)的顶部，所有连接钢管（3）上的限位件处于同一水平高度。

9.根据权利要求8所述的一种海上高桩承台风机基础，其特征在于，所述限位件(6)包括焊接在所述连接钢管(3)上的水平限位钢板(61)和位于所述水平限位钢板(61)上方的竖向加劲钢板(62)，水平限位钢板(61)支撑于所述钢管桩(2)的顶部，所述竖向加劲钢板(62)和所述水平限位钢板(61)固定连接。