適合深厚軟弱土層的海上風電場風機單樁基礎的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種適合深厚軟弱土層的海上風電場風機單樁基礎，它包括豎直插入海床中的鋼管樁，鋼管樁的上端與過渡段的下端連接，過渡段的上端與風機塔筒連接，鋼管樁上固定套有樁基局部擴大段，樁基局部擴大段位于海床面下方。該海上風電場風機單樁基礎，通過在鋼管樁靠近海床面的位置增加樁基局部擴大段，局部加大了靠近海床面處的單樁基礎的直徑，很好地解決了變位與施工限制的矛盾，擴大了單樁基礎的使用范圍，為在深厚軟弱土層地區使用單樁基礎提供了可能。
【專利說明】適合深厚軟弱土層的海上風電場風機單粧基礎
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種海上風電場風機單樁基礎，可適用于深厚軟弱土層。
【背景技術】
[0002]如今全球的能源危機越來越嚴重，尤其是作為主要能源的煤和石油，不僅資源有限，不可再生，而且還會對環境造成嚴重污染。近年來溫室效應、全球變暖已成為全球矚目的環境危機，因此，清潔綠色能源必然成為未來趨勢，而風能就是其中之一。我國幅員遼闊，海岸線長，海上風能資源十分豐富。海上風電場具有風速大、有效發電時間長、不占用陸地、距離負荷中心近等優點，具有很好的可開發前景。目前，世界上海上風電建設正方興未艾，國內海上風電建設也已正式起步，急需趕超國際先進水平。
[0003]海上風電場風機基礎的結構型式可分為重力式基礎、單樁基礎、多柱基礎、吸力式基礎等。風機基礎的結構選型，需從基礎結構特點、適用自然條件、海上施工技術與經驗以及經濟性方面進行比較。
[0004]單樁基礎即單根鋼管樁基礎，其結構特點是施工方便快捷，經濟性好。單樁基礎由一個鋼管樁構成，鋼管樁安裝在海床下30?60m的地方，其埋入深度由水深條件和地質條件決定。單樁基礎有力地將風塔延伸到水下及海床內。單樁基礎因為成本低、施工方便而在國外獲得了廣泛應用，在歐洲單樁基礎占比達70%以上。歐洲單樁基礎的鋼管樁直徑通常在4?6m之間。然而國內單樁應用受到了較大限制，主要是受兩個方便因素的制約。一是沉樁設備，二是國內海床多為軟弱土層(歐洲使用單樁較多地區地層多為性質較好的砂土)，單樁基礎變位遠遠超過允許值。目前隨著國內多家單位購買大型打樁錘，前一個制約因素逐漸得到解決。后一個因素成為制約單樁應用的唯一因素。解決這個問題的方法有使用更大直徑的單樁直徑和進行地基處理。然而受施工能力和費用的限制，單樁直徑一般不超過6.5m，而進行地基處理費用高昂且施工質量不易控制。
實用新型內容
[0005]鑒于以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種適用于深厚軟弱土層上的海上風電場風機單樁基礎，通過擴大對水平位移起控制作用的表層土的樁基直徑(可以輕松超過6.5m)，提高了單樁基礎的水平承載性能，大大降低了單樁水平位移值，相對于全長增大直徑或厚度，以及采用地基處理的方法，不至于增加太多費用，使在我國沿海廣泛存在的深厚軟弱土層地區使用單樁基礎成為可能。
[0006]為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種海上風電場風機單樁基礎，它包括豎直插入海床中的鋼管樁，鋼管樁的上端與過渡段的下端連接，過渡段的上端與風機塔筒連接，鋼管樁上固定套有樁基局部擴大段，樁基局部擴大段位于海床面下方。
[0007]優選的，樁基局部擴大段為圓筒形空心結構，樁基局部擴大段的軸線與鋼管樁的軸線重合。
[0008]優選的，樁基局部擴大段與鋼管樁之間通過多個連接件連接。
[0009]進一步的優選，連接件為鋼板或型鋼，連接件沿鋼管樁的徑向放置。
[0010]進一步的優選，連接件沿鋼管樁的周向均勻分布。
[0011]如上所述，本實用新型適合深厚軟弱土層的海上風電場風機單樁基礎，具有以下有益效果:
[0012]該海上風電場風機單樁基礎，通過在鋼管樁靠近海床面的位置增加樁基局部擴大段，局部加大了靠近海床面處的單樁基礎的直徑，大大增加了深厚軟弱土層地區單樁的水平承載力和降低了樁基水平位移，很好地解決了深厚軟土地區使用單樁基礎的制約因素，為在我國廣泛存在的深厚軟土地區采用單樁基礎這一結構型式簡單、經濟性好的風機基礎型式提供了可能，具有顯著的經濟效益。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1顯示為本實用新型海上風電場風機單樁基礎的結構示意圖。
[0014]圖2顯示為圖1所示的海上風電場風機單樁基礎的A-A向剖視圖。
[0015]元件標號說明
[0016]I鋼管樁
[0017]2灌漿連接段
[0018]3過渡段
[0019]4樁基局部擴大段
[0020]5連接件
【具體實施方式】
[0021]以下由特定的具體實施例說明本實用新型的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優點及功效。
[0022]請參閱圖1至圖2。須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，并非用以限定本實用新型可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調整，在不影響本實用新型所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本實用新型所揭示的技術內容得能涵蓋的范圍內。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實用新型可實施的范圍，其相對關系的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本實用新型可實施的范疇。
[0023]如圖1所示，本實用新型提供一種適合深厚軟弱土層的海上風電場風機單樁基礎，它包括豎直插入海床中的鋼管樁1，鋼管樁I的上端與過渡段3的下端連接，過渡段3的上端與風機塔筒連接，鋼管樁I上固定套有樁基局部擴大段4，樁基局部擴大段4位于海床面下方。其中，過渡段3與鋼管樁I可通過連接段2連接，連接方式采用灌漿或法蘭直接連接。
[0024]本實用新型通過增加樁基局部擴大段4的方式提高了深厚軟土地區單樁基礎的水平承載力，減小了位移，同時施工還可以采用傳統單樁基礎的施工方法，從而擴大了單樁基礎的使用范圍，為在深厚軟弱土層地區使用單樁基礎提供了可能。
[0025]如圖2所示，樁基局部擴大段4可為圓筒形空心結構，樁基局部擴大段4的軸線與鋼管樁I的軸線重合。
[0026]如圖2所示，樁基局部擴大段4與鋼管樁I之間通過多個連接件5連接。其中，連接件5的一種優選的結構為鋼板或型鋼，連接件5沿鋼管樁I的徑向放置。連接件5的數量為八個，沿鋼管樁I的周向均勻分布。
[0027]上述樁基局部擴大段4與連接件5的連接結構可以在一定程度上改善連接件5的應力條件。
[0028]本實用新型的實施過程如下:
[0029]I)在工廠內將樁基局部擴大段4通過連接件5連接在鋼管樁I上；
[0030]2)工程現場打樁，將樁基局部擴大段4和鋼管樁I 一起打入海床內，樁基局部擴大段4的頂部接近海床面；
[0031]3)將過渡段3與鋼管樁I連接，在過渡段3的上端安裝風機上部結構。
[0032]綜上所述，本實用新型適合深厚軟弱土層的海上風電場風機單樁基礎，通過在鋼管樁靠近海床面的位置增加樁基局部擴大段，局部加大了靠近海床面處的單樁基礎的直徑，很好地解決了變位與施工限制的矛盾，擴大了單樁基礎的使用范圍，為在深厚軟弱土層地區使用單樁基礎提供了可能。所以，本實用新型有效克服了深厚軟土地區使用單樁基礎的限制而具有高度產業利用價值。
[0033]上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術領域】中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1.一種海上風電場風機單樁基礎，它包括豎直插入海床中的鋼管樁，所述鋼管樁的上端與過渡段的下端連接，所述過渡段的上端與風機塔筒連接，其特征在于:所述鋼管樁上固定套有樁基局部擴大段，所述樁基局部擴大段位于海床面下方。
2.根據權利要求1所述的海上風電場風機單樁基礎，其特征在于:所述樁基局部擴大段為圓筒形空心結構，所述樁基局部擴大段的軸線與所述鋼管樁的軸線重合。
3.根據權利要求1或2所述的海上風電場風機單樁基礎，其特征在于:所述樁基局部擴大段與鋼管樁之間通過多個連接件連接。
4.根據權利要求3所述的海上風電場風機單樁基礎，其特征在于:所述連接件為鋼板或型鋼，所述連接件沿所述鋼管樁的徑向放置。
5.根據權利要求3所述的海上風電場風機單樁基礎，其特征在于:所述連接件沿所述鋼管樁的周向均勻分布。
6.根據權利要求1所述的海上風電場風機單樁基礎，其特征在于:所述過渡段與鋼管樁通過灌漿連接段連接或通過法蘭直接連接。
【文檔編號】E02D27/42GK204059342SQ201420456564
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年8月13日 優先權日:2014年8月13日
【發明者】林毅峰, 樂治濟 申請人:上海勘測設計研究院有限公司