[實用新型]一種海上風電工程的品字形鋼樁基礎

有效

• 申請號: 201720413106.3
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN206971248U
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 劉潔群;劉金龍;肖新國
• 申請（專利權）人: 合肥學院
• 主分類號: E02D27/42
• 分類號: E02D27/42
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司34112
• 代理人: 余成俊

技術領域：

本實用新型涉及海上風電工程技術領域，尤其涉及一種海上風電工程的品字形鋼樁基礎。

背景技術：

海上風電作為一種綠色清潔能源，由于其資源豐富、風速穩定、對環境的負面影響較少、視覺干擾小、可大規模開發等優勢，一直受到各國的青睞。海上風電場的基礎類型主要有：重力式基礎、單樁基礎、三腳架式基礎、導管架式基礎、多樁式基礎等，其中單樁基礎是應用最多的基礎形式。歐洲海上風電工程的近2000臺基礎中，有70%為單樁基礎。

海上風電單樁基礎具有制造簡單、不需整理海床的特點，該類基礎由焊接鋼管組成，樁和塔架之間可以是法蘭連接，也可以是通過轉換平臺調平后再連接，通過塔筒和鋼樁傳遞風機荷載。樁的直徑根據負荷的大小而定，一般為3~5m，壁厚約為樁直徑的1%。在我國江蘇的如東潮間帶風電場工程的海上樁基礎采用了質量285t、直徑5m、高度42m的單樁鋼管樁基礎，完成鋼管樁加工后，將其運至碼頭上用600t起重船裝上2000t駁船，運至風電場場址，根據潮間帶的水文情況，需要在高潮位時趕潮運至風場。

可見，傳統的單樁基礎具有直徑大、長度大、重量大的特點，需要大型起重與運輸設備，施工難度大。而海上大型起重與運輸設備資源非常有限，且潮間帶水位無法供大型施工船進入，使得單樁基礎的施工受到諸多因素的限制，施工效率較低。

一般地，上部風機的豎向荷載由單樁基礎與土體之間的摩擦力承擔，故單樁基礎需要足夠的長度；風機的水平荷載由單樁基礎與海床土體共同提供的強度與剛度控制，故單樁基礎需要足夠的截面積與直徑。較大的豎向荷載、水平荷載、彎矩的組合作用下，傳統單樁基礎的直徑、長度取值需較大才能滿足要求。

若能改變樁基礎的受力途徑，使上部結構的豎向荷載由海床土體直接承擔，而水平荷載與彎矩由多個樁基礎組合在一起共同承擔，則可以大大減少單個樁基礎的直徑與長度尺寸，進而降低其總重量，方便海上施工。

可見，有必要探討海上風電工程中簡單、實用的鋼樁基礎，促進現有技術的革新與進步。

實用新型內容：

為了彌補現有技術問題的不足，本實用新型的目的是提供一種海上風電工程的品字形鋼樁基礎，其豎向荷載由海床土體直接承擔，而水平荷載由品字形分布的三根鋼樁與海床共同承擔，單個構件重量小、施工方便，為海上風電工程的樁基礎提供一種新構型。

本實用新型的技術方案如下：

海上風電工程的品字形鋼樁基礎，其特征在于，包括三根打入指定海域的、呈品字形分布的鋼樁，三根鋼樁上套入固定架并沉入海底，每根鋼樁上依次套入托板、樁外套筒，托板沉入海中壓在固定架上，樁外套筒由一個套筒底部節、多個套筒標準節、一個套筒頂部節依次連接構成，樁外套筒的套筒底部節壓在托板上，樁外套筒的套筒頂部節上端連接有風機塔筒。

所述的海上風電工程的品字形鋼樁基礎，其特征在于，所述的固定架包括分布在鋼板上與三根鋼樁位置相對應的三個限位套筒一，限位套筒一上端面與三角形鋼板上端面平齊，相鄰兩個限位套筒一外壁與鋼板下端面之間設有肋板。

所述的海上風電工程的品字形鋼樁基礎，其特征在于，所述的套筒底部節由鋼管外均勻、對稱的焊接六個條形板構成，整體呈軸對稱狀態，鋼管頂部焊接有法蘭盤，法蘭盤上均勻設有螺栓孔，鋼管底部焊接有擴展盤，任意兩個相鄰條形板中部相對應位置留設一對條形螺栓孔。

所述的海上風電工程的品字形鋼樁基礎，其特征在于，所述的套筒標準節由鋼管外均勻、對稱的焊接六個條形板構成，整體呈軸對稱狀態，套筒標準節的兩端焊接有法蘭盤，法蘭盤上均勻設有螺栓孔，任意兩個相鄰條形板中部相對應位置留設一對條形螺栓孔。

所述的海上風電工程的品字形鋼樁基礎，其特征在于，所述的三根鋼樁上等高度處相鄰套筒底部節外壁條形板之間、相鄰套筒標準節外壁條形板之間連接有連接板。

所述的海上風電工程的品字形鋼樁基礎，其特征在于，所述的套筒頂部節包括與三根鋼樁位置相對應的三個限位套筒二，相鄰兩個限位套筒二外壁對應位置焊接鋼板連接，整體呈軸對稱狀態，每個限位套筒二底部焊接有法蘭盤，法蘭盤上均勻設有螺栓孔，三個限位套筒二之間的鋼板頂部焊接有連接風機塔筒的基礎環。

所述的海上風電工程的品字形鋼樁基礎，其特征在于，所述的套筒底部節、套筒標準節上的鋼管與套筒頂部節上限位套筒二的橫截面尺寸完全相同，其中空內徑大于鋼樁的外徑1~2cm；套筒底部節、套筒標準節、套筒頂部節可基于法蘭盤上的螺栓孔用螺栓進行相互固定與連接。