[发明专利]海上风电单桩桶复合基础及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种海上风电基础，特别是涉及一种海上风电单桩桶复合基础及施工方法。

背景技术

如今全球的能源危机越来越严重，尤其是作为主要能源的煤和石油，不仅资源有限，不可再生，而且还会对环境造成严重污染。近年来温室效应、全球变暖已成为全球瞩目的环境危机，因此，清洁绿色能源必然成为未来趋势，而风能就是其中之一。我国幅员辽阔，海岸线长，海上风能资源十分丰富。海上风电场具有风速大、有效发电时间长、不占用陆地、距离负荷中心近等优点，具有很好的可开发前景。

海上风电场风机基础的结构型式可分为重力式基础、单桩基础、多柱基础、吸力式基础等。风机基础的结构选型，需从基础结构特点、自然地质条件、海上施工技术与经验以及经济性方面进行分析比较。

单桩基础一般指单根钢管桩基础，其结构特点是施工方便快捷，经济性好；单桩基础由一根钢管桩构成，其埋入深度由水深和地质条件决定。单桩基础因为成本低、施工方便而在国外获得了广泛应用，在欧洲采用单桩基础的比例达70％以上。单桩基础主要承受风、浪等水平荷载作用，其水平承载性能是其适用与否的关键。在淤泥层较厚的特殊地质中，传统的单桩基础不适合使用。目前国内最大的单桩基础，桩径为6.0-6.5m，而未来要发展6MW风机，单桩基础桩径将达8-10m的，而国内目前并无8-10m桩基的施工能力。因此缺乏一种能进一步提升单桩基础的承载能力的基础。

申请号为201510221582.0的中国发明专利说明书中公开了了一种由单桩与重力式联合的海上风电场风机基础，它包括竖直插入海床中的钢管桩，钢管桩的上端与过渡段连接，过渡段的上端与风机塔筒连接，钢管桩的下端穿过重力式基础锚固于海床上。上述基础在钢管桩靠近海床面的位置附加中空重力式基础，增强了靠近海床面处的单桩基础刚度，然而无法进一步提升单桩基础的承载能力。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种海上风电单桩桶复合基础，以克服现有技术的上述缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种海上风电单桩桶复合基础，包括钢管单桩和桶体，所述桶体的中间位置设有沿轴向贯通的连接套筒部，所述钢管单桩的下端穿过所述连接套筒部并插入海床中，所述钢管单桩与所述连接套筒部之间灌浆连接；所述钢管单桩上套设有止沉环，所述止沉环位于所述桶体的下方，所述桶体与所述止沉环密封连接。

优选地，所述桶体为钢制件，所述桶体的高度为H，且3m≤H≤10m。。

优选地，所述连接套筒部向上延伸出所述桶体。

优选地，所述止沉环焊接在所述钢管单桩上。

优选地，所述止沉环的上端面嵌设有密封圈，所述密封圈位于所述止沉环和所述桶体之间。

优选地，所述桶体内沿径向设有多个加强肋板，每个加强肋板的一端连接在所述连接套筒部的外壁上，另一端连接在所述桶体的内壁上。

优选地，所述加强肋板设有六块，沿所述桶体的周向均匀分布。

本发明要解决的第二个技术问题在于提供一种海上风电单桩桶复合基础的施工方法，包括以下步骤：S1，将钢管单桩沉至预定标高；S2，将桶体套入钢管单桩中，并下沉直至抵靠到止沉环上；S3，将桶体与钢管单桩之间间隙中的泥浆抽干；S4，在连接套筒与钢管单桩之间进行灌浆，使桶体与钢管单桩通过灌浆连接固定，形成整体。

优选地，在步骤S2中，桶体的下沉可采用振动下沉、自重下沉或负压下沉工艺。

如上所述，本发明涉及的海上风电单桩桶复合基础及施工方法，具有以下有益效果：本发明结构简单，设计新颖，设置钢管单桩和桶体，钢管单桩穿过桶体并插入海床中，这种复合基础能够增加泥面水平刚度，可适用于淤泥层较厚的特殊地质。

附图说明

图1为本发明插入海床时的结构示意图。

图2为钢管单桩插入海床时的结构示意图。

图3为本发明的立体结构示意图。

图4为图3的主视图。

图5为钢管单桩的立体结构示意图。

图6为图5的主视图。

图7为桶体的俯视图。

图8为桶体与止沉环密封连接的局部结构示意图。

元件标号说明

1 钢管单桩

11止沉环

12密封圈

2 桶体

21连接套筒部

22加强肋板

3 海床

具体实施方式