[发明专利]一种利用锚索作反力的海上风力发电桩基及其施工方法

说明书

本发明涉及一种利用锚索作反力的海上风力发电桩基及其施工方法，解决海上风力发电基础遇到较厚的淤泥层时清淤困难，无法施工的问题。本桩基结构从下到上依次包括锚索、水下混凝土找平层以及混凝土筒身，所述水下混凝土找平层下方为淤泥层和岩层，所述锚索在水下混凝土找平层平面上均匀分布若干根，锚索下端锚入岩层深度10～30米，锚索上端穿过淤泥层以及水下混凝土找平层，锚索上端露出水下混凝土找平层上表面；所述混凝土筒身在水下混凝土找平层上居中浇筑，混凝土筒身下端环周设置斜拉索，斜拉索的下端与锚索上端固定。本发明无需清除海底大量淤泥就能为海上风力涡轮机提供足够的锚固力，大大减少了施工成本，提高施工效率。

技术领域

本发明属于桩基施工领域，涉及一种海上风力发电桩基，特别一种利用锚索作反力的海上风力发电桩基及其施工方法。

背景技术

常规海上风力发电基础多数采用单桩基础，利用钢导管进行水下基础施工，施工时需要清除施工位置的淤泥层，将混凝土找平层浇筑在水底的岩层上，而后在混凝土找平层上进行后续塔架或者筒身的施工，如果遇到较厚的淤泥层，清淤十分困难，无法进行发电基础施工。

另外现代海上风力涡轮机的塔架和地基太大，以致无法在公路或铁路上运输，而现有的一次性现场施工方法过于昂贵，并且对于大量制造桩基和塔架而言效率低，尤其是港口堆场的空间又非常紧张，长期占用港口堆场进行桩基和底座生产施工难以协调。且目前风力涡轮机塔架多使用钢材搭建，钢材的成本远高于混凝土，进一步导致了施工成本的增加。

发明内容

本发明的目的在于解决现有海上风力发电基础施工需要进行水底清淤至岩层，遇到较厚的淤泥层时清淤困难，无法施工的问题，提供一种利用锚索作反力的海上风力发电桩基及其施工方法，利用锚索反力来固定海上风力发电基础，无需清除海底大量淤泥就能为海上风力涡轮机提供足够的锚固力，大大减少了施工成本，提高施工效率。另外，本发明的风力涡轮机塔架使用3D打印的混凝土筒身结构，可以大大降低桩基和塔架的施工成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用锚索作反力的海上风力发电桩基，从下到上依次包括锚索、水下混凝土找平层以及混凝土筒身，所述水下混凝土找平层下方为淤泥层和岩层，所述锚索在水下混凝土找平层平面上均匀分布若干根，锚索下端锚入岩层深度10～30米，锚索上端穿过淤泥层以及水下混凝土找平层，锚索上端露出于水下混凝土找平层上表面；所述混凝土筒身在水下混凝土找平层上居中浇筑，混凝土筒身下端环周设置斜拉索，斜拉索的下端与锚索上端固定。

本结构适用于水深不超过15～25m的情况，适用于淤泥层较厚的海底基础平台施工，本装置利用锚索穿过淤泥层锚固于海底岩层，无需进行大量清淤，在淤泥层之上直接冲刷平整后浇筑水下混凝土找平层。利用锚索作反力来牵引锚固水下混凝土找平层，为海上风力发电桩基的提供足够的锚固力。

作为优选，混凝土筒身的底端设有浇筑在水下混凝土找平层上表面的底座；所述混凝土筒身直径3～7米，所述水下混凝土找平层厚度为2～5米，所述水下混凝土找平层为圆形或方形：水下混凝土找平层为圆形时、直径为混凝土筒身直径的3～4倍，水下混凝土找平层为方形时、边长为混凝土筒身直径的3～4倍。

作为优选，所述锚索呈多个同心圆分布，内外层同心圆的半径差1～3米，同一圆周的相邻锚索间距为1～1.5米，锚索上端露出水下混凝土找平层0.8～1.5米。

作为优选，所述混凝土筒身采用3D打印成型，混凝土筒身包括混凝土的内筒壁和外筒壁，内筒壁和外筒壁之间为连续往复蛇形的混凝土曲面壁。混凝土筒身及其基座可以直接在水下混凝土找平层上3D打印成型，无需在岸上生产预制件装配，施工占用场地小，只需运输散装原料而无需运输成品预制件，可将桩基和塔架的制造、运输、场地和安装成本降低80％之多，并通过自动化工序将生产速度提高多达20倍。

作为优选，所述混凝土筒身的内筒壁内侧填砂加固。

作为优选，所述水下混凝土找平层以及混凝土筒身的混凝土标号不低于C25。