[發明專利]用于海上風電的鋼砼-鋼構混合重力式基礎及其施工方法

有效

• 申請號: 201410633320.0
• 申請日: 2014-11-11
• 公開（公告）號: CN104389318A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 熊翱;張銳;溫文峰;潘曉亮;尤毅;嚴志娟
• 申請（專利權）人: 熊翱
• 主分類號: E02D27/42
• 分類號: E02D27/42;E02D27/52;E02D27/44
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司 44228
• 代理人: 劉媖

技術領域

本發明屬于海上風電基礎工程的技術領域，具體涉及一種用于海上風電的鋼砼-鋼構混合重力式基礎及其施工方法。

背景技術

海上風電基礎工程因在海上施工，受自然條件影響大，工況較惡劣，具有現場可施工作業時間短、施工難度大、效率底等特點。

目前，導管架及單根大直徑鋼管樁是海上風電常用的基礎結構類型。導管架為鋼桁架結構，具有剛度大、穩定性好、用材較節約等優點。但導管架以樁基作為支承結構，樁基施工需水下送樁，施工難度較大，對設備要求高；當采用先沉樁后安裝導管架的施工工藝時，導管架水下安裝對位相當困難；若樁基需嵌巖時，不但施工難度大，施工周期長，而且工程費用也相當高昂。

單根大直徑鋼管樁的結構形式簡單，施工速度快，水上工作量小。但單樁結構斷面大、壁厚大，自重大，鋼材用量大，對起吊、打樁設備要求較高，施工費用較高；此外，單樁結構目前并不適合在需要樁基嵌巖施工的地區，因為大直徑嵌巖樁施工難度大，且施工機械很少，施工費用奇高。

上述論述內容目的在于向讀者介紹可能與下面將被描述和/或主張的本發明的各個方面相關的技術的各個方面，相信該論述內容有助于為讀者提供背景信息，以有利于更好地理解本發明的內容。

發明內容

本發明的目的在于避免現有技術中的不足而提供一種用于海上風電的鋼砼-鋼構混合重力式基礎及其施工方法，其無需施工樁基，基礎在陸上整體制作，施工便利，節省工期，總體經濟性好，適用于基巖埋藏較淺的海域。

為了克服現有技術不足，本發明采用的技術方案是：提供一種用于海上風電的鋼砼-鋼構混合重力式基礎，包括沉箱底座和上部的鋼質支承結構，所述沉箱底座為重力式鋼筋砼空腔結構，所述鋼質支承結構固定于沉箱底座之上，鋼質支承結構頂端設置有與風機塔筒連接的基礎環，所述沉箱底座和/或鋼質支承結構上設置有連通至所述沉箱底座的空腔的灌水通道。

其中，所述鋼質支承結構為導管架，沉箱底座上設置有與導管架的支腿相對應的支腿固定底座，所述支腿固定在支腿固定支座上。

其中，所述支腿的下端埋設于支腿固定底座的內部，或，所述支腿與支腿固定底座上部的預埋鋼構件焊接連接。

其中，所述灌水通道由設置在所述沉箱底座的壁上的灌水管和支腿的內孔構成，所述灌水管一端與空腔連通，另一端與支腿的內孔下端連通。

其中，所述鋼質支承結構為單根大直徑鋼管，沉箱底座的頂蓋中央設置有鋼管固定底座，所述大直徑鋼管的下端埋設于鋼管固定底座內。

其中，所述灌水通道由所述大直徑鋼管的內孔構成，大直徑鋼管的內孔下端與所述沉箱底座的空腔連通。

其中，所述沉箱底座為圓形或正多邊形沉箱結構，其頂蓋為錐形斜面或球形曲面,和/或,所述沉箱底座上設置有加強肋。

其中，所述沉箱底座的底板設置有可封閉或拆開的基床灌漿孔,基床灌漿孔上端接有預留的灌漿導管；和/或,所述沉箱底座的頂蓋設置有可封閉或拆開的回填孔。

本發明還提供了一種用于海上風電的鋼砼-鋼構混合重力式基礎的施工方法，包括如下步驟：

S1、在工廠加工制作帶基礎環的鋼質支承結構，陸上預制沉箱底座，并將鋼質支承結構和沉箱底座組成整體結構；

S2、對海上風電基礎的地基進行挖泥等處理，形成達到預設平整度的基床；

S3、對沉箱底座預留的回填孔、基床灌漿孔進行封倉，和/或，外掛助浮氣囊，基礎下水，借助起重船及拖輪并利用半潛駁船或依靠基礎結構自身的浮力將基礎運至現場；

S4、半潛駁下沉拖出基礎結構定位或直接將已浮運至現場的基礎結構定位后，經灌水通道向沉箱底座空腔內部灌水沉放基礎，使基礎準確坐落于基床之上；

S5、通過頂蓋預留的回填孔或大直徑鋼管向沉箱底座腔內灌砂或碎石；

S6、通過鋼質支承結構頂部的基礎環安裝海上風電機組的塔筒。

其中，在步驟S4和S5之間，通過底板上設置的灌漿孔利用預留灌漿管對基床進行壓力灌漿。

本發明的有益效果：該基礎結構將鋼筋砼結構與鋼結構的優點有機結合起來，以鋼筋砼空腔結構作為可自浮的基礎底座、鋼結構作為上部支承結構，無需施工樁基，避免了樁基沉樁、嵌巖等繁雜的施工工序。整個基礎在陸上制作組裝，整體性好，可借助半潛駁或依靠自身浮力運輸，無需大型起重船，只需挖除地基表層軟土及施工基床后便可沉放安裝，現場施工作業簡單，工藝成熟，施工難度較小，工期省，適用于持力層埋藏較淺的海洋區域。總之，該基礎結構工廠化程度高、集成性好、施工簡易快捷、經濟性好，在海洋工程中具有廣闊的應用前景。

附圖說明