一种带桩墩的海上风电筒型基础结构

技术领域

本发明涉及海上技术装备领域，是一种适用于大容量海上风电的筒型基础结构。

背景技术

近年来，在碳达峰与碳中和背景下，我国海上风电的发展速度明显加快，筒型基础结构在风机基础结构中被越来越多地使用。然而，随着海上风电机组容量不断增大以及风电场越来越向深远海扩张，以往常规的筒型基础结构也需要通过加大筒裙高度和筒壁厚度等方式来加大基础稳定性，这样的方式不仅使风电开发成本大大增加，同时筒裙被设计得太高也将导致基础下沉入土难度加大。

发明内容

本发明的目的是提出一种带桩墩的海上风电筒型基础结构，可以在不增加筒型基础筒裙高度的前提下，提供更高的承载力以及基础倾斜度，该结构可降低风电开发成本、提高筒型基础结构的可靠性。

一种带桩墩的海上风电筒型基础结构，由筒裙1、套管2、分仓板3、上部结构4、钢桩5以及水泥墩6构成；筒裙1为圆柱形，高度为8-16m，筒裙圆柱外周面均匀安装六个套管2，将外周面等分为六个弧面，套管直径为1-2m，所述筒裙内部设有与其等高的分仓板3，所述分仓板共十二块，其中六块分仓板围成正六边形放置于筒裙圆柱内中心处，其余六块分仓板分别将所围成的正六边形六个角与对应的套管2相连；所述筒裙顶部设有上部结构4，上部结构包括顶盖、过渡段以及风机；钢桩5为圆柱形，共设六根，长度为16-24m，钢桩外径小于套管2的内径，所述钢桩内部设有灌浆孔，钢桩完全插入套筒后，通过钢桩5内的灌浆孔在钢桩底部浇筑水泥浆从而形成水泥墩6，所述水泥墩的直径为2-4m，高度为2-4m。

本发明具有如下有益效果：

本发明通过在筒裙边设置套筒，便于将钢桩顺着套筒打入地基土中，通过设置钢桩和水泥墩的组合，为筒型基础提供了更高的承载力和稳定性，从而在同样的承载要求下，可减小筒型基础的筒裙高度，进而降低海上风电开发成本，提高筒型基础性能参数；在同样条件下，所述筒型基础结构的泥面倾斜度大约仅为传统筒型基础结构一半(泥面倾斜度是指筒型基础下沉入土以后，所述筒裙顶部的平面与海底平面之间的夹角)，且所述筒型基础结构简单，便于施工，应用前景广阔。

附图说明

图1是一种带桩墩的海上风电筒型基础结构的筒裙三维示意图；

图2是一种带桩墩的海上风电筒型基础结构的立体示意图

图3是一种带桩墩的海上风电筒型基础结构之状态一示意图；

图4是一种带桩墩的海上风电筒型基础结构之状态二示意图；

图5是一种带桩墩的海上风电筒型基础结构之状态三示意图。

图中1、筒裙；2、套管；3、分仓板；4、上部结构；5、钢桩；6、水泥墩。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1-2所示，一种带桩墩的海上风电筒型基础结构，由筒裙1、套管2、分仓板3、上部结构4、钢桩5以及水泥墩6构成。筒裙1为圆柱形，高度取为8m，直径取为30m，其圆柱弧面被六个套管2等分为六份，套管内径2m，所述筒裙内部设有与其等高的分仓板3，所述分仓板共十二块，其中六块分仓板围成正六边形，其余六块分仓板将所围成的正六边形的六个角与套管2相连；所述筒裙顶部设有上部结构4，包括顶盖和过渡段以及风机；钢桩5为圆柱形，共设有六根根，长度设置为18m，外径略小于套管2的内径，所述钢桩内部设有灌浆孔，灌浆孔直径约10cm，钢桩完全插入套筒后，通过钢桩5内的灌浆孔在钢桩底部浇筑水泥浆从而形成六个水泥墩6，水泥墩直径为4m，高度为4m。

一种带桩墩的海上风电筒型基础结构在施工安装时主要存在3种状态：

如图3所示，状态一：筒裙1、套管2、分仓板3连同上部结构4下沉并完全入土；

如图4所示，状态二：六根钢桩5穿过套管2打入地基土中，可通过打桩船上的振动锤或其他成熟的技术完成；

如图5所示，状态三：通过六根钢桩5的灌浆孔向钢桩5底部注入水泥浆，浇筑成六块水泥墩6，形成筒裙-钢桩-水泥墩联合承载体系。

施工时首先采用传统的筒型基础下沉安装调平技术，将包括筒裙、分仓板、套筒以及上部结构在内的结构整体下沉入土，然后利用打桩船上的振动锤顺着套筒将钢桩全部打入地基土中，最后通过钢桩内的灌浆孔在钢桩底部浇筑水泥墩。