CN201746849U - 海上风电场风机基础结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种海上风电场风机基础结构，包括一钢管桩，所述钢管桩的下端插在海床面以下，插在海床面以下的钢管桩的外周面上设有翼型结构，所述钢管桩的上端与一过渡段连接。该结构在海床面以下的钢管桩的外周面上设有翼型结构，通过此翼型结构的设置，增加了钢管桩与土的接触面积，可以较好的克服普通钢管桩水平刚度相对比较低，在海床地质条件比较差的地方难以满足风机对水平变形的要求的缺点。此种基础有较大的桩身刚度，可以提供较好的水平承载力，以适应风机基础对水平变位要求较严的特性。

Description

海上风电场风机基础结构

技术领域

本实用新型涉及一种风机基础结构，特别设计一种海上风电场用的风机基础结构。

背景技术

风电场按建设场地可分为陆上以及海上。与陆上风电场相比，海上风电场具有风速大、有效发电时间长和不占用陆地等优点。我国海上风电场建设正处于起步阶段，即将迎来快速发展阶段。风电机组基础设计和施工是海上风电场建设的关键工作，也是影响海上风电场投资的关键因素，受海洋潮汐、波浪、水流影响，以及风电机组安装和运行期间的特殊要求，海上风电机组基础设计和施工难度高，运行期间通航区域附近风机基础容易遭受船舶撞击等影响。因此，海上风机基础的设计需要考虑海洋环境下基础结构形式简单、施工便利、施工周期短、风机安装方便、造价合理等因素。

目前，已建海上风电场的风电机组基础结构型式主要有4种：

1、单桩基础

在海床中直接打入一根大直径钢管桩作为风电机组的基础。目前已建成的海上风电场中绝大部分都采用单桩基础。单桩基础的主要优点是结构形式简单、施工方便。主要缺点是适应性不强：随着风电机组制造技术的快速发展，单机容量不断增大，需要的单桩直径越来越大，桩基施工难度也随之增大；单桩基础水平刚度相对比较低，在海床地质条件比较差的地方难以满足风机对水平变形的要求。

2、多桩导管架平台基础

采用与海洋石油导管架平台类似的结构，先在海床中放置一个有钢构件组成的钢结构平台，然后通过平台上的桩腿套管打入钢管桩。多桩导管架基础是为了适应风电机组单机容量不断增大对基础刚度更高的要求而采用的一种基础结构型式，其优点是水平刚度大。主要缺点是由于采用钢结构导致造价昂贵，后期运行费用高；由于采用先放置导管架后打桩的方式，在打桩之前和打桩过程中，导管架受波浪水流作用难以精确调平定位，难以满足上部风机高耸结构吊装对基础提出的严格的平整度要求，需要采用附加的连接件进行二次调平，增加了施工难度和结构的复杂性。

3、混凝土重力式基础

在海床上直接放置一个大体积的混凝土结构作为风机基础，依靠基础自重在海床基础面产生的摩擦力来抵抗水平荷载，维持基础稳定。混凝土重力式基础的适应性比较差，其应用的水深有限，而且要求海床地基条件好，能够承受巨大的基底压力。另一方面，混凝土疲劳强度比较低，完全依靠混凝土承担上部风电机组长期循环荷载需要的结构截面比较大。

4、高桩承台基础

高桩承台基础是用多根桩打入海床面以下，其上面露出海面，利用桩顶作为支撑在其上端部先浇筑封底混凝土，以形成施工平台；桩的顶部用钢结构焊接连接过渡段，最后浇筑混凝土，使过渡段埋入混凝土承台。此种基础型式的优点是整体刚度较大、防撞优势明显、施工方便。但是它也存在许多缺点：施工周期长、现场焊接过多，施工质量不易保证等。

综上所述，由于海上风电场建设的复杂性以及对气象条件的高度依赖性，目前已提出的几种海上风电机组基础结构形式都存在不同的缺陷，为适应我国大规模海上风电场建设要求，需要提出一种结构型式简单、施工周期短、海床地基适应性强、有较好的水平承载力、能够较快产生经济效益的海上风电机组基础结构型式。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构形式简单、施工周期短、海床地基适应性强、有较好的水平承载力、安全可靠、能够较快产生经济效益的海上风电场基础结构。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种海上风电场风机基础结构，包括一钢管桩，所述钢管桩的下端插在海床面以下，插在海床面以下的钢管桩的外周面上设有翼型结构，所述钢管桩的上端与一过渡段连接。

优选的，所述翼型结构包括数块钢板，所述钢板沿所述钢管桩的径向焊接在所述钢管桩的外周面上。

优选的，所述钢管桩的上端插在所述过渡段内，所述钢管桩与所述过渡段之间通过灌浆连接件连接。

优选的，所述过渡段的底部与所述钢管桩之间设有模板或橡胶止水。

优选的，所述过渡段上设有转换平台和工作平台。

优选的，所述过渡段上设有靠泊装置。

优选的，所述过渡段上设有爬梯装置。

上述方案具有如下有益效果：

(1)该结构在海床面以下的钢管桩的外周面上设有翼型结构，通过此翼型结构的设置，增加了钢管桩与土的接触面积，可以较好的克服普通钢管桩水平刚度相对比较低，在海床地质条件比较差的地方难以满足风机对水平变形的要求的缺点。此种基础有较大的桩身刚度，可以提供较好的水平承载力，以适应风机基础对水平变位要求较严的特性。

(2)钢管桩、翼型结构以及过渡段都采用工厂预制连接，能较好的保证质量、有很好的抗疲劳性能。

(3)施工周期很短，施工工序简单，钢管桩以及翼型结构整体打入海床面以下之后，过渡段通过灌浆连接件和桩顶相连，天气允许的情况下几天时间就可以施工完毕。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图2为图1中A处的放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细介绍。

如图1、2所示，该海上风电场风机基础结构包括一钢管桩1，钢管桩1的下端插在海床面以下，插在海床面以下的钢管桩1的外周面上设有翼型结构2，翼型结构2包括有数块钢板，这些钢板沿钢管桩1的径向焊接在钢管桩1的外周面上形成翼型结构2。钢管桩1的上端与一过渡段4连接，钢管桩1的上端插在过渡段4内，钢管桩1与过渡段4之间通过灌浆连接件3连接，过渡段4的底部与钢管桩1之间设有模板或橡胶止水9。过渡段4上还设有转换平台7、工作平台8、靠泊装置5和爬梯装置6。

灌浆连接件3形成于钢管桩1与过渡段4之间的缝隙内，该缝隙形成灌浆区间。在过渡段4的底部与钢管桩1之间设置模板或者橡胶止水9可防止灌浆区间的灌浆材料外漏，同时能加快灌浆区间内灌浆连接件3的成型，模板或者橡胶止水9必须保证有足够强度。灌浆连接件3起到调平和连接过渡段4的双重作用，灌浆连接件3的位置应当是在过渡段4的底部稍上位置。

为了避免灌浆连接件3出现浇筑接缝，灌浆应当一次完成。在灌浆作业开始时，应保证供应足够的满足质量要求的灌浆材料，按消耗率建立一个可靠的、保证质量的灌浆材料补充系统，以使灌浆区间最大程度的得以灌浆。要确保灌浆系统有足够的通道容量，保证能从灌浆区间排出气体、水和多余的浆液，进而保证灌浆率超出实际需求率。灌浆时，通过灌浆连接位置的顶部或出口顶部来确认灌浆区间的填充是否完成。

钢管桩1、过渡段4的表面应当加以清洁，在钢管桩1、过渡段4定位之前，钢管桩1外表面及过渡段4的内表面应当检查是否有油脂，油，油漆，海生物等。灌浆实施期间，应进行定期的试验以确认下列特性：密度、空气含量、黏度、可使用性、渗析、灌浆的温度、压应力强度。

过渡段4宜与靠泊装置5、爬梯装置6、转换平台7、工作平台8一起整体吊装，此方法可以避免海上焊接，容易保证焊接质量以及节省时间。靠泊装置5、爬梯装置6、转换平台7、工作平台8的设置可便于风电场运行维护服务船舶靠泊以及人员攀登。

该海上风电场风机基础结构具有如下有益效果：

(1)该结构在海床面以下的钢管桩的外周面上设有翼型结构，通过此翼型结构的设置，增加了钢管桩与土的接触面积，可以较好的克服普通钢管桩水平刚度相对比较低，在海床地质条件比较差的地方难以满足风机对水平变形的要求的缺点。此种基础有较大的桩身刚度，可以提供较好的水平承载力，以适应风机基础对水平变位要求较严的特性。

(2)钢管桩、翼型结构以及过渡段都采用工厂预制连接，能较好的保证质量、有很好的抗疲劳性能。

(3)施工周期很短，施工工序简单，钢管桩以及翼型结构整体打入海床面以下之后，过渡段通过灌浆连接件和桩顶相连，天气允许的情况下几天时间就可以施工完毕。

以上对本实用新型实施例所提供的海上风电场风机基础结构进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制，凡依本实用新型设计思想所做的任何改变都在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种海上风电场风机基础结构，包括一钢管桩，所述钢管桩的下端插在海床面以下，其特征在于：插在海床面以下的钢管桩的外周面上设有翼型结构，所述钢管桩的上端与一过渡段连接。

2.根据权利要求1所述的海上风电场风机基础结构，其特征在于：所述翼型结构包括数块钢板，所述钢板沿所述钢管桩的径向焊接在所述钢管桩的外周面上。

3.根据权利要求1所述的海上风电场风机基础结构，其特征在于：所述钢管桩的上端插在所述过渡段内，所述钢管桩与所述过渡段之间通过灌浆连接件连接。

4.根据权利要求3所述的海上风电场风机基础结构，其特征在于：所述过渡段的底部与所述钢管桩之间设有模板或橡胶止水。

5.根据权利要求1所述的海上风电场风机基础结构，其特征在于：所述过渡段上设有转换平台和工作平台。

6.根据权利要求1所述的海上风电场风机基础结构，其特征在于：所述过渡段上设有靠泊装置。

7.根据权利要求1所述的海上风电场风机基础结构，其特征在于：所述过渡段上设有爬梯装置。

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