[发明专利]一种海上风电复合式单桩基础及其施工方法

说明书

一种海上风电复合式单桩基础及其施工方法，属于海上风力发电机组的基础结构及其施工方法。包括基础套筒，基础套筒为圆筒结构，底部与筒顶顶板相接，其内径大于普通预制钢管桩的外径并预留放置下沉施工套筒和抱桩器的空间；筒顶顶板上表面外缘设有配重仓围壁，设有首节下沉预制钢管桩，和普通预制钢管桩外径相同，首节下沉预制钢管桩内壁刻有下沉活塞的条形轨道以供下沉活塞竖直方向自由运动，设有下沉施工套筒连接圆环放置于基础套筒上表面圆环处，与上表面圆环大小相同，且连接圆环上留有用于与基础套筒螺栓连接的穿孔，从而与基础套筒螺栓连接；与现有的海上风机基础相比，具有施工难度低、地质条件适应力强、抗地震能力强、经济性优的特点。

技术领域

本发明属于海上风力发电机组的基础结构及其施工方法，该基础结构是以单桩基础形式为主，并复合了筒型基础及重力式基础的新型基础形式。

背景技术

近年来，全球能源危机日益严重，化石燃料等传统能源的不可再生性及污染性使其逐渐不能满足社会发展的需求。风力发电作为一种绿色清洁可再生能源发展迅速，而海上风电具有风场质量好、湍流度小、不占用耕地、年利用小时高，距离用电中心近等显著优势，具有巨大的发展潜力。

目前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、群桩基础、吸力式筒型基础等。以上各种风机基础的结构型式各有特点，也各有不足，对不同地质条件的适应性较差，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优选。提高风机基础的地质适应能力对海上风力发电具有重要意义。

海上风机单桩式基础多采用预制钢管桩，在施工时桩基础的倾斜度控制是施工难点，一旦桩基础的倾斜度不符合要求，在海上条件下纠偏方法有限，纠偏较为困难，甚至需要重新打桩。而采用过渡段形式解决垂直度问题则需要特制高粘结性高强度材料，该种材料技术要求高，成本高且粘结效果难以保证。

随着海上风机装机容量不断增大，所需单桩基础的桩径及打桩深度也不断加大，这对不仅对施工能力提出了更高的要求，而且影响了单桩基础方案的经济性，因此，在满足荷载要求的前提下，减小桩径及打桩深度对桩基础具有重要意义。

随着海上风机的发展，其选址越来越向深海进发，这将不可避免地面临在地震带选址问题。而地震导致的土壤液化是威胁海上风机基础的重要因素，海上风机基础对抗液化的需求越来越高。

发明内容

本发明旨在针对上述问题，提出一种由单桩、负压筒及配重仓组成的海上风电基础及施工方法，使该基础相对于传统单桩基础减小所需的桩径及打桩深度，并具有更强的地质适应能力及抗地基液化能力。提供一种桩基础纠偏方法及海上干地施工方法，降低桩基础施工难度，提高施工效率。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种海上风电复合式单桩基础，包括基础套筒，为圆筒结构，底部与筒顶顶板相接；

包括筒顶顶板，为圆盘状结构，圆盘中间开洞，洞径与首节下沉预制钢管桩的外径相同，筒顶顶板同时作为配重仓底板；筒顶顶板上表面外缘设有配重仓围壁；

包括肋板，为直角梯形截面四棱柱结构，分别和配重仓围壁内壁、基础套筒外壁、筒顶顶板相接；

包括分仓板，由中间的圆筒形钢板及周边放射状钢板组成，中间圆筒形钢板内径与首节下沉预制钢管桩外径相同，放射状钢板水平位置与肋板水平投影位置重合；

包括筒壁，为圆筒状钢环壁，其外径与筒顶顶板直径相同，与分仓板围出负压仓室；

包括首节下沉预制钢管桩和普通预制钢管桩，其外径相同，首节下沉预制钢管桩内壁刻有下沉活塞的条形轨道以供下沉活塞竖直方向自由运动；

包括密封圈，是截面为梯形的环状结构，与筒顶顶板预制为一体；