[发明专利]一种海上风电单桩基础与外平台的连接装置及施工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种海上风电单桩基础与外平台的连接装置及施工工艺，属于海上风电机组施工技术领域。

背景技术

海上风能因其巨大的社会和环保效益成为能源发展的重点，而海上风电单桩基础因其受力明确、结构较简单、加工相对容易等优点应用越来越广泛。目前，海上风电单桩基础与外平台的连接形式通常在桩外壁焊接几个牛腿，套笼圈梁焊接几个燕尾扣，通过燕尾扣和牛腿将套笼与单桩基础连接在一起，如图1所示。但是海上风力发电与陆上风力发电并不相同，最大区别在于两者所处的位置不同，由于海上风电机组的基础处于海上，增加了许多额外的载荷和不确定因素，因而设计较为复杂。在单桩基础与外平台安装过程中，由于外平台有方向性，还需要将牛腿与燕尾扣一一配合，这种连接形式需要在沉桩时，把握单桩基础的方向，对打桩的精度要求比较高，施工难度较大，施工效率较低且工程造价高。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种海上风电单桩基础与外平台的连接装置及施工工艺，克服现有技术中海上风电单桩基础施工难度大、效率低且工程造价高的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

该种海上风电单桩基础与外平台的连接装置包括单桩基础、外平台和套笼，所述单桩基础的外部包覆有套笼，所述套笼的顶部固定有外平台。所述套笼包括若干个平行的套笼圈梁和若干个套笼立杆，套笼圈梁之间通过套笼立杆相连，套笼立杆与套笼圈梁所在平面垂直。该种连接装置还包括环形件和连接机构，所述单桩基础的外壁周圈上设有若干道环形件，所述套笼圈梁的底部设有若干组连接机构，所述环形件与连接机构通过螺栓固定。

前述的连接机构呈放射状布置于套笼圈梁底部，每组连接机构包括一个弧形立板和若干个加劲板，所述弧形立板和加劲板的顶面均固定于套笼圈梁的底面，所述加劲板呈放射状均匀布置于弧形立板的内侧面。通过加劲板能有效的将套笼圈梁上的荷载传递到单桩基础上，也能保证弧形立板不会发生局部屈曲。

前述的单桩基础的外壁周圈上设有两道环形件，其中一道环形件置于单桩基础顶部即靠近外平台的一端，另一道环形件置于单桩基础底部即远离外平台的一端。

前述的靠近外平台一端的顶层套笼圈梁底部设有至少五组连接机构，所述五组连接机构均在同一水平面上。所述远离外平台一端的底层套笼圈梁底部也设有至少五组连接机构，所述五组连接机构也在同一水平面上。

前述的每组连接机构包括一个弧形立板和五个加劲板，所述弧形立板上开设有若干个螺栓孔，所述螺栓穿过螺栓孔将弧形立板与环形件固定。

前述的环形件焊接于单桩基础外壁，厚度为40mm，高度为250mm。所述弧形立板和加劲板厚度均为30mm，高度均为250mm。

前述的加劲板为楔形板，采用楔形板传力更加合理，充分利用其强度。

进一步的，前述的单桩基础的外径为5.5～7米。

一种对前述的海上风电单桩基础与外平台连接装置的施工工艺，其包括以下步骤：

F001，在单桩基础外壁周圈焊接两道环形件，焊接位置根据套笼顶层、底层的套笼圈梁而定，环形件外表面刷防腐涂料，此加工焊接过程在工厂里进行；

F002，在顶层套笼圈梁、底层套笼圈梁的底部均焊接连接机构，即弧形立板和加劲板，在弧形立板上开螺栓孔，其中弧形立板周向长度、螺栓孔和加劲板数目根据单桩基础桩径大小而定，连接机构外表面刷防腐涂料，此加工焊接过程也在工厂里进行；

F003，将预制好的单桩基础、外平台和套笼运输至海上风电机组操作平台，通过专用打桩设备进行打桩施工，直到单桩基础达到设计深度；

F004，沉桩后，先吊装套笼置于单桩基础的外部，待其就位后，根据弧形立板的螺栓孔孔位，对环形件进行打孔，孔深为35mm，然后螺栓穿过螺栓孔将弧形立板与环形件固定，完成操作过程。

与现有技术相比，本发明通过环形件与连接机构之间的相互配合，使得打桩时不用考虑单桩基础的方向性，大大缩短了单桩基础在海上进行方向对正的时间，提高了24％的基础沉桩施工效率、节约了施工成本。

附图说明

图1是现有技术中海上风电单桩基础与外平台的连接装置结构示意图；

图2是本发明中海上风电单桩基础与外平台的连接装置结构示意图；

图3是本发明中外平台、顶层套笼圈梁与单桩基础的结构示意图；

图4是本发明中底层套笼圈梁与单桩基础的结构示意图；

图5是图3中的A-A向剖视图，即套笼圈梁与单桩基础连接示意图；

图6是图5的分解示意图；