[实用新型]适合淤泥层海床的大型风机组合桩基础

说明书

所属技术领域

本实用新型是在近海，水深5～15m，淤泥层海床条件下，一种安全可靠、施工方便，成本较低的大型风机组合桩基础。

背景技术

中国到目前为止，还没有建设海上大型风电场的经验。国外在建设海上大型电场时，采用单桩和四桩较多，但其基础多为砂层或砂质土层，承载力较高。对于砂层或砂质土层上的单桩基础，桩径4m，可用于2～3MW的风机，如丹麦的Vestas；对于砂层或砂质土层上的多桩基础，采用先安装四柱的支撑架，再利用联结在支撑架上的导管打入四根桩，支撑架与桩水下焊接并化学灌浆联结，可用于2～5MW的风机，如德国的Repower。

由于中国黄海和东海的近海相当范围由古黄河泥沙淤积而成，地质勘探表明，海床表面淤泥层厚度达5m，该层几乎不能持力。持力层约在海床以下20多m。在这样的地质条件下，如果采用国外已有的技术和方式，就遇到两方面的问题：对于单桩，桩径需要增大，对2～3MW的风机，桩径为4.8～5.0m，由于单桩需要整根打入，长约50m，重约260t～300t，国内尚无适合的打桩设备。对于多桩，虽然打桩能力可以解决，但安装支撑架时，由于表层淤泥过于软弱，支撑架易下沉且难以保证水平度。

由于海上风机的基础成本较高，技术比较复杂，迫切需要在这方面取得技术进展。

发明内容

本发明的目的是针对上述缺陷，提供一种施工方便、质量可靠且易于检测的适合于淤泥层海床的大型风机组合桩基础。

本发明的技术方案是：

一种适合淤泥层海床的大型风机组合桩基础，由主支撑桩、辅助支撑桩及支撑架组成，其中主支撑桩和辅助支撑桩截面为圆形，且主支撑桩直径大于辅助支撑桩；支撑架由导管、斜支撑和连接钢管组成，套于主支撑桩和辅助支撑桩外并连接固定。

主支撑桩为一根。

辅助支撑桩为两根，三根支撑桩呈直角三角形布置，主支撑桩位于三角形直角顶点。

辅助支撑桩为三根，三辅助支撑桩呈等边三角形布置，主支撑桩位于三角形重心位置。

辅助支撑桩为四根，四根辅助支撑桩呈正方形布置，主支撑桩位于正方形中心位置。

主支撑桩竖直向下，辅助支撑桩竖直或者倾斜，且倾斜度不小于8∶1；

支撑架与主支撑桩和辅助支撑桩通过焊接或螺栓连接；

使用时，操作平台和塔筒通过调节段即连接段钢管与主支撑桩连接。

该发明的有益效果是：

1、采用主支撑桩和辅助桩的组合。这样单个桩的直径减小，打桩设备易解决；

2、施工顺序改变。先打入垂直的主支撑桩，垂直度比较容易控制；然后将预制好的支撑架吊装，与主支撑桩连接(利用预留的上部孔，焊接或螺栓连接)；由主支撑桩承受支撑架的自重，既不会下沉也易于保持水平；

3、支撑架兼作导管架。一方面使辅助桩施工时控制方向更加容易，另一方面，导管架与主支撑桩的连接(焊接或螺栓连接)可在水上进行，质量更加可靠，也便于检测；

组合桩基础形式：

1、桩数：根据风机的要求，采用一主两辅，一主三辅，一主四辅三种类型；

2、支撑架：支撑架兼作导管架与支撑架不兼作导管架两种，前者避免了水下连接，连接质量更加可靠且易于检测，但要增加一定的钢材用量；后者需要水下连接，但节省一定的钢材用量；增减的钢材用量与水深有关；

3、辅助桩：辅助桩分垂直和微斜(倾斜度不小于8∶1)两种。前者易控制且施工时对主桩的影响小，但由于桩底支撑面积较小，稳定性较差；后者由于桩底支撑面积较大，稳定性较好；但施工时要严格控制辅助桩的倾斜度，减少对主桩的影响。

因此，可组合成12种形式，根据风场、风机、地质、地震、波浪海流等特性，经动、静结构分析，并根据施工装备、施工经验与造价选择。

附图说明

图1：一主二辅垂直水下连接风机基础结构示意图；

图2：图1中I-I剖面示意图；

图3：一主二辅倾斜水下连接风机基础结构示意图；

图4：图2中I-I剖面示意图；

图5：一主二辅垂直水上连接风机基础结构示意图；

图6：图5中I-I剖面示意图；

图7：一主二辅倾斜水上连接风机基础结构示意图；

图8：图7中I-I剖面示意图；

图9：一主三辅垂直水下连接风机基础结构示意图；

图10：图9中I-I剖面示意图；

图11：一主三辅倾斜水下连接风机基础结构示意图；

图12：图11中I-I剖面示意图；