一种复合型式的海上风电基础及施工安装方法

技术领域

本发明属于海上风电设备技术领域，具体涉及一种复合型式的海上风电基础及施工安装方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

风能作为绿色清洁可再生能源已受到各国能源开发者的青睐，在海上风电场的建设中，基础结构是重中之重。海上环境复杂多变，基础结构的安全性、经济性与适应性是制约海上风电开发的关键因素。

海上风电基础结构型式多种多样，包括多桩导管架、单桩、三脚架基础、重力式基础、吸力式基础以及漂浮式基础等。由于单桩结构简单，受力明确，施工周期短，是实际工程中最广泛使用的基础型式。

单桩基础通常由单根大直径钢管构成，下部深入土中，提供承载力。适用于覆盖层较厚且表层土较好的海域，浅覆盖层需要嵌岩施工。单桩基础施工周期短，施工受天气影响小，但对于超大直径单桩就位施打必须具备大型沉桩设备，且单桩对垂直度要求很高，特别是嵌岩施工时，难施工度较大，施工周期长，大大增加了成本造价。

发明内容

本发明为了解决上述问题，根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种复合型式的海上风电基础，包括：单桩、重力式基础、吸力式基础和浮体；所述重力式基础上表面安装单桩，重力式基础下表面安装吸力式基础，所述重力式基础四周安装若干个浮体，单桩的顶部用于安装风机机组。

第二方面，本发明提供了一种复合型式的海上风电基础的施工安装方法，包括：

将所述海上风电基础浮运至风场，对重力式基础四周的浮体进行注水，使海上风电基础缓慢入水；

待吸力式基础切入海床后，及时对基础下沉姿态进行调整，并控制基础倾斜度；

基础自重下沉完成后，使用吸力泵逐渐抽出吸力式基础中的海水，使吸力式基础产生内外压差继续进行基础沉贯；

当吸力式基础的顶板与土体接触时，基础沉贯终止，施工安装完成。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明采用所述重力式基础上表面安装单桩，重力式基础下表面安装吸力式基础，所述重力式基础四周安装若干个浮体的结构形式，将海上风电基础运输至海域的设定位置，通过向浮体注水使得海上风电基础下沉，下沉至指定位置后通过抽出吸力桩基础内海水进行基础沉贯，直至吸力式基础与土体接触，完成对海上风电基础的安装，充分利用单桩基础的施工和制造优势、重力式基础的稳定性优势以及吸力式基础无需打桩、嵌岩的优势，可有效避免桩式基础嵌岩施工引发的塌孔风险、施工工期延长、造价高和施工船机设备资源紧缺等一系列问题，可降低工程造价，减少施工工期，提高经济效益。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明的海上风电基础整体构造三维示意图；

图2是本发明的海上风电基础的整体结构立面图；

图3是本发明的海上风电基础的整体结构俯视图；

其中：1-吸力桩；2-钢筋混凝土块体；3-浮体；4-单桩；5-塔筒；6-机舱；7-叶片。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一：

如图1所示，本实施例提供了一种复合型式的海上风电基础，包括：单桩、重力式基础、吸力式基础和浮体；

所述重力式基础上表面安装单桩，重力式基础下表面安装吸力式基础，所述重力式基础四周安装若干个浮体，单桩用于安装风机机组；

将海上风电基础运输至海域的设定位置，通过向浮体注水使得海上风电基础下沉，下沉至指定位置后通过抽出吸力桩基础内海水进行基础沉贯，直至吸力式基础与土体接触，完成对海上风电基础的安装。

所述重力式基础采用钢筋混凝土块体，呈矩形结构。

所述单桩为圆柱体结构桩，单桩的底端安装在重力式基础的中心，单桩的顶端安装风电机机组。作为一种实施方式，所述单桩上还安装有靠船构件、爬梯和工作平台。

作为一种实施方式，所述风电机组包括塔筒、机舱和叶片，塔筒安装在单桩顶端，机舱安装在塔筒顶端，叶片安装在机舱一端。

作为一种实施方式，所述吸力式基础为吸力桩，吸力桩为圆柱体结构，吸力桩设有多个，分别阵列式排布在重力式基础桩的下表面。具体的，所述吸力桩设有四个，四个吸力桩呈矩形排布，所述吸力桩是长圆柱体，顶部有桩帽，并使用阀门来协助将其沉贯入土体中。

作为一种实施方式，所述浮体设有32个，重力式基础的每个边均布8个浮体。

所述单桩上设置有法兰，法兰用于连接风机塔筒；所述单桩下部埋在钢筋混凝土块体中。

所述钢筋混凝土块体四周有多个所述浮体。

所述吸力桩顶部与所述钢筋混凝土块体相连。

所述海上风电基础通过钢筋混凝土块体外侧的浮体漂浮在海面上。

具体的，所述复合型式的海上风电基础是由吸力桩(筒)1、钢筋混凝土块体2、单桩4组合的结构；所述的钢筋混凝土块体2四周设置有多个浮体3；所述单桩上部与塔筒5相连，形成一个整体风机机组结构，其中还包括靠船构件、爬梯和工作平台作为附属构件焊接在单桩4上。

在本实施例中，所述单桩4上部设置有法兰，用以连接风机塔筒5；所述单桩4下部埋在钢筋混凝土块体2中。

在本实施例中，所述钢筋混凝土块体2四周有多个所述浮体3。

在本实施例中，所述吸力桩1顶部与所述钢筋混凝土块体2相连。

在本实施例中，所述海上风电基础通过钢筋混凝土块体外侧的浮体漂浮在海面上。

实施例二：

本实施例提供了一种复合型式的海上风电基础的施工安装方法，包括：

将所述海上风电基础浮运至风场，对重力式基础四周的浮体进行注水，使海上风电基础缓慢入水；

待吸力式基础切入海床后，及时对基础下沉姿态进行调整，并控制基础倾斜度；

基础自重下沉完成后，使用吸力泵逐渐抽出吸力式基础中的海水，使吸力式基础产生内外压差继续进行基础沉贯；

当吸力式基础的顶板与土体接触时，基础沉贯终止，施工安装完成。

具体的，将所述海上风电基础(包括所述风机机组)浮运至风场；对所述钢筋混凝土块体2四周的浮体3进行注水，使之缓慢入水；待基础下部吸力桩1切入海床后，应控制下沉速率，在下沉过程中注意及时对基础下沉姿态进行调整，并控制基础倾斜度；基础自重下沉完成后，使用吸力泵逐渐抽出吸力桩中的海水，使基础产生内外压差(即吸力)继续贯入；当吸力桩1顶板与土体接触时，基础沉贯终止。充分利用单桩基础的施工和制造优势、重力式基础的稳定性优势以及吸力式基础无需打桩、嵌岩的优势，避免了施工工期延长，施工造价成本高和施工船机设备资源紧缺等一系列问题，可降低工程造价，提高经济效益。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。