[發明專利]一種海上風電組合式單樁基礎及其施工方法

有效

• 申請號: 202011260348.6
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112240030B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 王天鵬;張潔;肖詩豪
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: E02D27/42
• 分類號: E02D27/42;E02D27/12
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 劉燕武

本發明涉及一種海上風電組合式單樁基礎及其施工方法，該組合式單樁基礎包括鋼管樁、以及若干變截面T型翼板，所述的鋼管樁的外表面沿豎向設有數量匹配所述變截面T型翼板的卯槽，所述的變截面T型翼板上設有與所述卯槽匹配的榫頭，使得變截面T型翼板與鋼管樁之間通過由卯槽與榫頭組成的榫卯結構固定連接。與現有技術相比，本發明可一定程度上解決單樁基礎垂直糾偏問題，提高單樁基礎在深水海域的適用性，且具有抗傾覆能力高、承載力高、施工方便、經濟效益好等優點。

技術領域

本發明屬于海上風電基礎技術領域，涉及一種海上風電組合式單樁基礎及其施工方法。

背景技術

能源是現代社會和經濟發展的基礎，然而隨著人口數量的增長和社會經濟的日益發展，對能源的消耗也同樣飛速的增長，能源危機漸漸顯現。開發清潔高效的可再生能源是世界各國大力發展的戰略目標，風能作為一種可再生能源，是各國重點發展的新能源之一。海上風能發電作為風能利用的一種，在近些年來得到飛速的發展，其具有陸上風能發電的絕大部分優點，且具有發電量大、使用限制少、不占用陸上土地等優勢。

大直徑單樁基礎是海上風電基礎的主流，施工方便且經濟效益較好，但單樁基礎一般適用水深小于25m的海域，而隨著近海風電資源的逐漸開發，深水海域風電開發是大勢所趨，制約單樁基礎向深水海域應用的問題主要有：單樁基礎需具備較大的承載力和抗滑抗傾覆穩定性；施工船舶在沉樁施工時受波浪、海風等影響，難以控制單樁垂直度；大直徑單樁基礎材料使用量較大，運載不便等。

在海上風電項目的索賠事件中，單樁基礎相關問題占到了35％，其中絕大多數都發生在深水海域。這一定程度上是因為開發商在建設過程中為降低成本仍采用基本的單樁基礎，而忽略了其可靠性和適用性。目前，將多種類型的海上風電基礎進行可靠結合，使其具有多種類型基礎的組合優勢，是未來海上風電基礎發展的趨勢。因此，開發一種新型耐用的組合式單樁基礎具有重要意義。

發明內容

本發明的目的就是為了提供一種海上風電組合式單樁基礎及其施工方法，以解決基本的單樁基礎在深水海域可靠性和適用性較差、沉樁垂直度難以保證等問題。具有抗傾覆能力高、承載力高、施工方便、經濟效益好等優點。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一方面，一種海上風電組合式單樁基礎，包括鋼管樁、以及若干變截面T型翼板，所述的鋼管樁的外表面沿豎向設有數量匹配所述變截面T型翼板的卯槽，所述的變截面T型翼板上設有與所述卯槽匹配的榫頭，使得變截面T型翼板與鋼管樁之間通過由卯槽與榫頭組成的榫卯結構固定連接。

進一步的，所述的鋼管樁的底部還連接有樁尖。更進一步的，所述的樁尖呈開口型、十字型、四棱錐型、六棱錐型或圓錐型。樁尖與鋼管樁的底端要保證焊接密封，以免樁底進泥進水。

進一步的，鋼管樁的外徑可選為3-5m，壁厚為0.3-1mm，高度為20-50m，其外側設置的卯槽的縱向長度(即豎直方向)為10-30m，鋼管樁一般在陸地上預制而成，同時，卯槽一般預先焊接在鋼管樁上，并要保證焊接質量。一般的，卯槽設置成4個為宜，且均勻焊接在鋼管樁上。

進一步的，所述的鋼管樁內部還設置有通長的加勁肋，加勁肋可以為十字形，也可以為一字形，也可以為其他形狀，其作用為提高其抗彎剛度。

進一步的，所述的變截面T型翼板由相互垂直連接的腹板與翼緣組成，其中，所述腹板上設置有所述榫頭，且腹板的長度(即沿鋼管樁徑向的寬度)從上到下逐漸減小，實現T型翼緣從上到下的“變截面”，使得整個腹板呈上大下小的直角梯形或直角三角形等。

腹板可以有效地提高所述鋼管樁的抗彎剛度和承載力，減小鋼管樁的用料及尺寸，更進一步的，所述的腹板的厚度為0.2-0.5m，高度為0.2-2m，高厚比不宜過大，應滿足局部穩定要求。

所述的翼緣的厚度為0.2-0.5m，寬度為0.5-1m，寬厚比不宜過大，應滿足局部穩定要求。