[發明專利]筒頂密梁筒內分倉單柱變截面負壓筒海上風電基礎及施工方法

在審

• 申請號: 202011063668.2
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112127381A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 鈕新強;鄒尤;劉海波;陶鐵鈴;曾斌;段斐;汪順吉;何杰;馬鵬程;吳司洲
• 申請（專利權）人: 長江勘測規劃設計研究有限責任公司
• 主分類號: E02D27/42
• 分類號: E02D27/42;E02D27/44
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 陳家安;田輝云

本發明涉及一種筒頂密梁筒內分倉單柱變截面負壓筒海上風電基礎，該風電基礎包括單柱和負壓筒，單柱頂部和風機底法蘭連接，單柱通過斜支撐與負壓筒連接；斜支撐上端通過上環板和下環板與單柱柱壁固定連接，下端與負壓筒頂板固定連接，構成一個整體，將單柱承受的荷載有效傳遞到負壓筒。本發明結合了單樁基礎施工簡單、傳力明確和筒型基礎穩定性好、海上安裝方便等優點，解決了傳統樁式基礎需要大型設備海上打樁作業以及嵌巖施工難度大、工期長、造價高等問題。本發明適用水深5～50m，且構造簡單、制作方便，可避免海上打樁和嵌巖作業，可縮短工期；耗鋼量少，重量輕，對海上施工設備要求相對較低，可降低基礎工程造價25％以上。

技術領域

本發明涉及一種海上風電基礎結構，具體涉及一種筒頂密梁筒內分倉單柱變截面負壓筒海上風電基礎及施工方法。

背景技術

基于我國近海區域較大部分是淤泥、淤泥質土、黏土、砂土等地質條件，為滿足地基承載力和基礎變形要求，通常采用單樁和導管架等樁式基礎，需要大型吊裝船和打樁船輔助施工，通過錘擊，將樁底打入較好的持力層，這種傳統樁式基礎造價較高且工期較長，如在福建、廣東等海域多為覆蓋層較淺的巖石地基，如采用樁式基礎需要進行嵌巖施工，難度大、工期長、工程造價高。

隨著海上風電機組單機容量的增大，采用傳統單樁及導管架基礎需要增大基礎的尺寸和材料用量，大直徑單樁和嵌巖均受大型海上施工設備限制成為不可逾越的問題，且風險大、工期長、工程造價高。

隨著技術的不斷進步，為解決以上問題，行業內進行了不斷的探索。如：

復合筒型基礎(專利CN107761755A、CN106759445)已用于海上風電和筒型基礎的負壓下沉安裝方式(專利CN105926661A)可避免海上打樁和嵌巖作業，但所述基礎適用水深淺、重量達5000噸，可利用的施工設備資源少，制作、運輸和吊裝難度大。

一種海上風電復合筒型基礎(專利CN207567801U)可避免海上打樁和嵌巖作業，但所述基礎中部單柱和鋼管斜撐連接處應力集中非常明顯，不利于基礎的疲勞和沖切，耗鋼量大；筒頂板需要設置鋼筋混凝土，斜撐內部需要灌注混凝土，施工工序多且復雜，基礎重量大，不利于基礎制作、運輸和吊裝；工程造價高。

海上風機單樁-吸力筒組合基礎及其施工方法(專利CN110016930A)可避免海上打樁和嵌巖作業，所述基礎由上下兩個筒組成，施工復雜，變形協調難度大，且中部單樁和筒連接處太薄弱，筒頂板無有效支撐體系，剛度較弱，不能將中部單樁承受的風機荷載有效傳遞到筒。

一種用于單柱和復合筒組合基礎的連接工裝(CN 110607802 A)可避免海上打樁和嵌巖作業,所述基礎斜撐和中部單柱連接處僅設置了上環板，此處應力集中會很明顯，不利疲勞，耗鋼量大；中部單柱直徑傳伸入筒內形成中間艙室，由于其直徑和筒相比較小，在負壓下沉過程中容易產生土塞效應，可能導致下沉失敗；由于中部單柱直徑較小，從而使筒內其他分倉板長度大大增加，在運輸和下沉過程中容易產生屈曲破壞；工程造價高。

發明內容

為解決以上問題，本發明提供一種筒頂密梁筒內分倉單柱變截面負壓筒海上風電基礎及施工方法。

本發明采用的技術方案是：一種筒頂密梁筒內分倉單柱變截面負壓筒海上風電基礎，包括豎直設置的單柱和設置在單柱底部的負壓筒，所述單柱頂部和風機底法蘭連接，其特征在于：所述單柱通過斜支撐與負壓筒連接；所述斜支撐上端通過上環板和下環板與單柱柱壁固定連接，下端與負壓筒頂板固定連接，構成一個整體，將單柱承受的荷載有效傳遞到負壓筒。

作為優選，斜支撐包括沿單柱周向均勻布置的多根斜柱和與斜柱連接的水平梁，多根所述斜柱上部均通過上環板和下環板與單柱連接，多根所述斜柱下部和水平梁之間通過直段相交或圓弧過渡連接；所述水平梁沿著負壓筒徑向貫通，和負壓筒的頂板連接。