[發明專利]一種拉索式帶翼緣多樁筒型基礎復合結構及其施工方法

無效

• 申請號: 201310217533.0
• 申請日: 2013-05-31
• 公開（公告）號: CN103290858A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 丁紅巖;樂叢歡;練繼建;張浦陽
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: E02D27/42
• 分類號: E02D27/42;E02D27/44;E02D27/52
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 琪琛

技術領域

本發明涉及建筑領域的基礎結構，具體的說，是涉及一種筒型基礎和多樁基礎組合受力的基礎結構及其施工方法。

背景技術

海上風電結構屬于垂向荷載相對較小、水平荷載及彎矩較大的海上高聳結構，抗傾覆能力要求高。目前，海上風電機組地基基礎采用的結構型式通常為單樁基礎、多樁基礎、重力式基礎。

單樁基礎是常見的海上風電基礎形式，其結構簡單、受力機制明確，用于1.5MW以下的風力機經濟性較好。然而，因單樁基礎存在抗傾覆能力差、水平向位移大等弱點，隨著海上風機單機容量增加到3MW、5MW或更大，必然導致單樁基礎的直徑、壁厚以及貫入深度急劇增大，致使海上打樁施工困難，建設成本大幅升高。多樁基礎可以有效地分散荷載，提高抗傾覆能力，但結構和施工工藝復雜，對海況條件要求高，導致施工周期長、建造成本高。筒型基礎施工速度快，但為了提供較大的抗傾覆能力，筒型基礎的直徑較大，建造成本較高。

采用以上傳統的海上風電機組基礎結構，其基礎建造成本及海上施工成本高昂，致使海上風電機組地基基礎的投資費用較陸上基礎大幅度增加，從而限制了海上風電的發展。

發明內容

本發明要解決的是海上風電機組基礎結構建造及海上成本高的技術問題，提供一種由筒型基礎和多個單樁組合的拉索式帶翼緣多樁筒型基礎復合結構及其施工方法，將單樁基礎與筒型基礎有效結合，發揮其各自的優勢，實現用較小筒型基礎筒徑及較少的單樁樁數及樁徑，達到承載要求，進而降低海上施工成本和材料成本，加快施工速度。

為了解決上述技術問題，本發明通過以下的技術方案予以實現：

一種拉索式帶翼緣多樁筒型基礎復合結構，包括頂部固定連接有過渡段的筒型基礎，所述過渡段用于與風機塔筒連接，所述筒型基礎四周均布有多根單樁基礎，所述單樁基礎入泥樁段外側對稱的設置有翼緣板，所述單樁基礎與所述過渡段之間連接有拉索，所述拉索的一端通過拉索固定裝置固接于所述過渡段，另一端通過拉索固定裝置固接于所述單樁基礎上部。

所述拉索與所述單樁的數量均為3～8個。

所述拉索相對于水平面的角度呈0°～60°。

所述拉索為鋼索、鋼絲或鋼絞線其中的一種。

所述拉索固定裝置位于水平面之上。

所述拉索固定裝置為夾片錨具、鐓頭錨具、螺絲端桿錨具中的一種。

所述翼緣板的數量為1～6塊。

每根所述單樁基礎所對應的拉索與其上任意一塊翼緣板之間的夾角大于0°、小于180°。

一種拉索式帶翼緣多樁筒型基礎復合結構的施工方法，包括如下步驟：

（1）預制頂部固定連接有過渡段的筒型基礎和多根單樁基礎，每根所述單樁基礎外側對稱的設置翼緣板；所述過渡段均布的設置與所述單樁基礎數量相同的拉索固定裝置，每根所述單樁基礎上分別設置拉索固定裝置；

（2）將所述筒型基礎和多根所述單樁基礎運至安裝地點；

（3）安裝地點定位；

（4）利用自重下沉和負壓下沉將所述筒型基礎下沉就位并調平；

（5）將多根所述單樁基礎分別安裝就位；

（6）以所述過渡段上的所述拉索固定裝置作為固定端，所述單樁基礎上的所述拉索固定裝置作為張拉端，對拉索進行預張拉。

過渡段將上部風電機組傳遞的豎向荷載全部傳遞到筒型基礎，并將上部風電機組傳遞的水平荷載和彎矩部分的傳遞到筒型基礎，大部分水平荷載和彎矩通過拉索拉力傳遞到所述的單樁基礎。單樁基礎主要承受拉索拉力，由于拉索拉力的力臂很大，具有很強的抗彎矩能力，因此單樁基礎的設計尺寸相比傳統單樁風電基礎大大降低。通過對單樁基礎入泥部分設置翼緣板，以增大樁體與土體的接觸面積，從而提高單樁基礎的水平承載力和抗拔力，因此翼緣板的使用可以大大降低樁體的總材料用量。由于拉索拉力抵抗了過渡段上大部分水平力和彎矩，使得過渡段傳遞到筒型基礎處的荷載主要為豎向荷載，從而位于筒型基礎上部的風電結構的水平位移也大幅減小，同時由于對筒型基礎的承載要求大大降低，筒型基礎設計尺寸相應減小，降低了材料成本和施工成本。

本發明的有益效果是：

本發明的拉索式帶翼緣多樁筒型基礎復合結構是將筒型基礎與單樁基礎組合而成的新型結構形式，其整體剛度、抗水平荷載及彎矩能力較單獨的單樁基礎或筒型基礎均有較大提高。