一種可自浮拖航的重力式海上風電基礎及其施工方法
【專利摘要】一種可自浮拖航的重力式海上風電基礎，由連接段、基礎主體、內部堆載和外部堆載構成，基礎主體包括鋼筋混凝土錐筒、底板、邊墻和肋板，錐筒底部位于底板中心，邊墻位于圓形底板的邊緣，錐筒與邊墻之間的環形空間內徑向輻射狀均布肋板；底板通過灌漿與巖石地基固定；錐筒內填加內部堆載，邊墻、肋板和底板之間形成的空腔填加外部堆載；錐筒和連接段的筒壁內均設有預應力鋼筋并通過澆注混凝土連接一體，連接段鋼筋混凝土圓筒的頂部通過法蘭與風機塔筒連接。本發明的優點是：該基礎結構新穎、施工方便、預制安裝快捷、可自行漂浮進行拖航作業、施工周期短、操控能力強、可顯著降低施工成本，減少施工工程量，具有良好的經濟性與適用性。
【專利說明】—種可自浮拖航的重力式海上風電基礎及其施工方法【技術領域】
[0001]本發明涉及海上風電基礎結構型式及其施工方法，特別是一種可自浮拖航的重力式海上風電基礎及其施工方法。
【背景技術】
[0002]近年來，世界各國的海上風電發展迅猛，但海上環境復雜多變，基礎施工的靈活性與適應性越來越受到風電開發者的重視。現階段，海上風電基礎主要有單樁基礎、多樁基礎、重力式基礎、筒形基礎和浮式基礎。其中，使用最多的是單樁基礎和重力式基礎。重力式基礎以其自身重量維持結構穩定，設計簡單，易于批量制作，一般適用于地質情況較好的海域，水深范圍0-30m。
[0003]然而，目前所使用的重力式基礎在施工方面存在顯著的缺陷，對于不可拖航的重力式基礎，其結構自身重量大、制造成本高，施工方式一般只能采用吊裝方法，施工難度大、危險性高、安全性差且成本高；而對于可拖航的重力式基礎，一般需要輔助的漂浮設備如氣浮箱，但制造額外的漂浮設備又會增大基礎施工的成本并增加基礎施工的工程量。為此，本發明提出了一種可自浮拖航的重力式海上風電基礎結構型式，該基礎型式可在不需要輔助漂浮設備的前提下自行漂浮進行拖航作業，且工程量小、適應能力強、經濟性好。
【發明內容】
[0004]本發明的目的旨在針對上述存在問題，提供一種可自浮拖航的重力式海上風電基礎及其施工方法，該重力式結構可在不需要外界漂浮設備的情況下自行漂浮，進行拖航作業；其體型簡單，便于設計與制造，經濟效益好。
[0005]本發明的技術方案:
一種可自浮拖航的重力式海上風電基礎，由連接段、基礎主體、內部堆載和外部堆載構成，連接段為鋼筋混凝土圓筒；基礎主體位于水平面以下，包括鋼筋混凝土錐筒、底板、邊墻和肋板，底板、邊墻和肋板均為鋼筋混凝土結構，鋼筋混凝土錐筒底部位于底板中心，邊墻為圓筒形結構，位于圓形底板的邊緣，鋼筋混凝土錐筒與邊墻之間的環形空間內徑向輻射狀均布4-8塊肋板，使得邊墻、肋板和底板之間形成多個獨立的空腔，底板、肋板、邊墻和鋼筋混凝土錐筒澆筑為一整體；底板通過灌漿與巖石地基固定；鋼筋混凝土錐筒內填加內部堆載，邊墻、肋板和底板之間形成的空腔填加外部堆載；鋼筋混凝土錐筒頂部的直徑與連接段鋼筋混凝土圓筒的直徑相同，鋼筋混凝土錐筒和連接段鋼筋混凝土圓筒的筒壁內均設有預應力鋼筋并通過澆注混凝土連接一體，連接段鋼筋混凝土圓筒的頂部通過法蘭與風機塔筒連接。
[0006]所述底板的直徑為鋼筋混凝土錐筒底部直徑的1.5-3倍，厚度為0.8-1.2m ;邊墻和肋板的高度^由下式確定:
【權利要求】
1.一種可自浮拖航的重力式海上風電基礎，其特征在于:由連接段、基礎主體、內部堆載和外部堆載構成，連接段為鋼筋混凝土圓筒；基礎主體位于水平面以下，包括鋼筋混凝土錐筒、底板、邊墻和肋板，底板、邊墻和肋板均為鋼筋混凝土結構，鋼筋混凝土錐筒底部位于底板中心，邊墻為圓筒形結構，位于圓形底板的邊緣，鋼筋混凝土錐筒與邊墻之間的環形空間內徑向輻射狀均布4-8塊肋板，使得邊墻、肋板和底板之間形成多個獨立的空腔，底板、肋板、邊墻和鋼筋混凝土錐筒澆筑為一整體；底板通過灌漿與巖石地基固定；鋼筋混凝土錐筒內填加內部堆載,邊墻、肋板和底板之間形成的空腔填加外部堆載；鋼筋混凝土錐筒頂部的直徑與連接段鋼筋混凝土圓筒的直徑相同，鋼筋混凝土錐筒和連接段鋼筋混凝土圓筒的筒壁內均設有預應力鋼筋并通過澆注混凝土連接一體，連接段鋼筋混凝土圓筒的頂部通過法蘭與風機塔筒連接。
2.根據權利要求1所述可自浮拖航的重力式海上風電基礎，其特征在于:所述底板的直徑為鋼筋混凝土錐筒底部直徑的1.5-3倍，厚度為0.8-1.2m ;邊墻和肋板的高度h由下式確定:
3.—種如權利要求1所述可自浮拖航的重力式海上風電基礎的施工方法，其特征在于步驟如下: 1)在近岸船塢將整體重力式海上風電基礎預制成型，并進行預應力張拉； 2)重力式海上風電基礎完成后，將船塢內部注水以抬升船塢水面高度，錐筒空腔和邊墻、肋板和底板之間形成的空腔可提供浮力，隨水位升高，該浮力會迫使基礎逐漸漂浮，當船塢水位與外海水位平齊且基礎漂浮穩定后，打開船塢閘門，駛入拖航船只，將拖航船只與基礎連接，進行拖航作業； 3 )基礎拖航到指定地點后，基礎與船只斷開連接，在基礎的外堆載區內注入水體開始下沉作業，由于重量增加，結構開始緩慢下沉，下沉過程中需要船舶吊機輔助，確保基礎結構緩慢下沉，船舶吊機的起吊能力不低于基礎重力與錐筒空腔提供的浮力之差； 4)基礎與巖石地基固定后即完成下沉作業，最后在內、外堆載區填入內部堆載和外部堆載以保證基礎的穩定性。
【文檔編號】E02D27/44GK103758148SQ201410049409
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年2月13日 優先權日:2014年2月13日
【發明者】練繼建, 吳慕丹, 燕翔, 王海軍 申請人:天津大學前沿技術研究院有限公司