CN202767094U - 一种海上风机裙桩基础 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种海上风机裙桩基础，包括连接段钢筒、导管架支撑和裙桩，连接段钢筒的下端固定连接在导管架支撑上，上端与风机塔筒相固接；导管架支撑是由3根以上的腿管以及将腿管横向两两连接的支撑管组成的架体，每根腿管的下端均固接有1-4根中空的灌浆套管；裙桩套设在灌浆套管内，其上端与灌浆套管相固结，下端固定在海底持力层内。本实用新型的海上风机裙桩基础，大大提高了海上风机基础的承载能力，可以把海上风机安装到水深几十米甚至100米左右的海域，可以支撑几兆瓦甚至十几兆瓦的大型风电机组，大大提高发电效率；桩的直径小，施工安装方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种海上风力发电机组的基础，具体是涉及一种海上风机裙桩基础。
背景技术
海上风力资源丰富。通常离岸10km的海上风速要比沿岸陆上高出25％，深海区域的风力资源比近海区域更为丰富。据统计，美国海域在水深60～900m处的海上风力资源达到1533GW，而近海0～30m的水域只有430GW。据国家发展和改革委员会能源研究所等机构的研究，中国近海10m、20m和30m水深以内的海域风能资源分别约为1×108kW、3×108kW和4.9×108kW。按比例计算，深海60～900m处的海上风能资源将约有l 7.4×108KW。海上风力发电发展前景广阔。
海上风力发电的开发与陆地的显著区别之一就在于其基础的完全不同，海上风机基础处在风、浪、流和冰作用的环境下，且海上风机必须装备单机容量大的机组以降低成本，因此海上风机基础的设计不仅关系到投资成本，而且关系到整个结构在服役期内的安全。
海上风机基础是造成海上风电成本高的因素之一，设计时要考虑海床的地质结构情况，离岸距离，海上风浪载荷特性及海流、冰等的影响。海上风机基础结构有重力式结构，如上海东海大桥风电场，采用的是即是高桩承台基础的钢筋混凝土结构，靠自身质量稳固海床上，其不但体积庞大，质量需要随着水深的增加而增加，基础建设费用也相应增加，通常仅适用于水深为0-10m处，且其可承载的风电机组容量较小，仅为3MW。
海上风机基础还有桩基固定式结构，包括单立柱，单立柱三桩结构，四腿导管架结构等。已经建成的大部分海上风电场都采用了单立柱基础，单立柱基础桩体与塔架可直接连接，或通过过渡段连接，其对振动和垂直度较为敏感，设计和施工的要求较高；单立柱三桩结构与边际油田开发的简易平台相似，三根桩通过一个三角形钢架与中心立柱连接，风机塔架连接在立柱上形成一个结构整体；四腿导管架基础完全借鉴了固定式平台的概念，采用了刚度更大的结构形式，桩基固定式结构适用水深为0-50m。江苏如东潮间带风电场采用的是普通的三桩、四桩等基础，桩通过上部支撑腿管直接打入海底土壤，腿管与桩之间间隙灌注灌浆材料，风电机组容量都在3MW以下。
超大型海上风力发电机组的研制。5MW和6MW的大容量风电机组已经下线运行，多家风电企业都在研制10MW及以上超大容量风电机组，联合动力正在研发12MW高温超导海上风力发电机组。这些超大容量的风电机组，适合安装在深水海域。而可以承载大容量风电机组的海上风机基础就成为本领域亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提供一种适用于10-100米水深海域，3MW-12MW海上风机使用的海上风机裙桩基础。
为达上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：
一种海上风机裙桩基础，包括连接段钢筒、导管架支撑和裙桩，连接段钢筒的下端固定连接在导管架支撑上，上端与风机塔筒相固接；导管架支撑是由3根以上的腿管以及将腿管横向两两连接的支撑管组成的架体，每根腿管的下端均固接有1-4根中空的灌浆套管；裙桩套设在灌浆套管内，其上端与灌浆套管相固结，下端固定在海底持力层内。
本实用新型还可通过以下技术方案进一步实现：
所述的海上风机裙桩基础，其中，所述灌浆套管与导管架支撑的腿管通过连接板固定连接在一起，沿腿管外侧半圆周等角度等距离分布，腿管与灌浆套管间距离为腿管直径的三倍。
所述的海上风机裙桩基础，其中，所述灌浆套管与裙桩采用灌浆材料填充固结在一起。
所述的海上风机裙桩基础，其中，所述支撑管包括至少一层的水平撑管。
所述的海上风机裙桩基础，其中，所述支撑管还包括至少一层的斜撑管。
所述的海上风机裙桩基础，其中，所述水平撑管和/或倾斜撑管为剖切面呈圆形等直径或变直径的管体。
所述的海上风机裙桩基础，其中，所述连接钢筒上端通过法兰与塔筒固定连接，连接钢筒上部设有检修平台。
所述的海上风机裙桩基础，其中，所述腿管为3-6根，垂直设置或下部略向外侧倾斜。
所述的海上风机裙桩基础，其中，所述连接段钢筒为等直径圆形筒体或变直径圆形筒体，固定安装在导管架支撑的支撑管上，筒体顶面高于最高潮位加波高的1/2高度。
所述的海上风机裙桩基础，其中，所述裙桩的直径为Φ1000-Φ2000mm；所述腿管直径为Φ1200-Φ2500mm；所述支撑管直径为Φ300-Φ1500mm。
具体安装时，导管架支撑和裙桩可分别在陆上加工厂加工制作，导管架支撑与灌浆套管之间用钢板连接固定成一整体。用船舶运到现场海域，先放置导管架支撑，调平完毕，用打桩船将裙桩沿灌浆套管的中心打入海底土壤，然后在裙桩与灌浆套管的间隙灌注灌浆材料，灌浆材料固化后，导管架支撑与裙桩就牢固地粘结在一起。
由于采用了以上技术方案，本实用新型具备如下技术效果：
1）、本实用新型的海上风机裙桩基础，在每根腿管下部均设置有裙桩，多个裙桩通过灌浆材料与导管架支撑固结在一起，能够大大提高海上风机基础的承载能力，可以把海上风机安装到水深几十米甚至100米左右的海域，可以支撑几兆瓦甚至十几兆瓦的大型风电机组，大大提高发电效率；
2）、本实用新型的海上风机裙桩基础，与普通桩基础相比，桩的直径较小，施工、安装更加方便；
3）、本实用新型的海上风机裙桩基础，还可设置检修平台，方便工作人员的日常维护和检修工作。
附图说明
图1为本实用新型海上风机裙桩基础的结构示意图；
图2为本实用新型海上风机裙桩基础的俯视结构示意图。
具体实施方式
如图1-2所示，为应用于海上风电机组的三角型式的钢构架基础结构，它包括3根导管架支撑腿管3，支撑腿管间距25米，支撑腿管直径1.8米。每根腿管3外侧半圆周等角度等距离固接3个中空的灌浆套管2，灌浆套管2与腿管3通过钢板4连接在一起。水平支撑5和斜支撑6将腿管3两两相连形成架体。腿管3的上部通过水平支撑7和斜支撑8与连接段钢筒9连接。连接段钢筒9上部设有检修平台，上端通过法兰与塔筒连接。裙桩1的直径为1.5米，其上端与灌浆套管2相固结，下端固定在海底持力层内。
本实例的导管架支撑以及裙桩1分别在陆上加工厂加工制作，导管架支撑与灌浆套管2用钢板4连接固定成一整体。用船舶运到现场海域，先放置导管架支撑，调平完毕，用打桩船将裙桩1沿灌浆套管2的中心打入海底土壤，然后在裙桩1与灌浆套管2的间隙灌注灌浆材料，灌浆材料固化后，支撑结构与裙桩1就牢固地粘结在一起。
裙桩1打入海底土壤的深度根据具体海域的地质与水文条件、风电机组的大小等因素确定。
连接段钢筒9为大直径钢筒，可以按照等管径设计，也可以按照变管径设计。
根据现场的实际操作需要，支撑管可以仅为至少一层的水平撑管，也可以包括多层斜撑管。水平撑管和斜撑管均为剖切面呈圆形的管体。其直径为300-1500mm。腿管直径为1200-2500mm，裙桩直径为1000-2000mm。连接段钢筒为等直径筒体或变直径筒体，筒体顶面高于最高潮位加波高的1/2高度。
腿管3安装时可采用垂直方式安装或下部略向外倾斜的方式安装。腿管3的数目最佳为3-6根。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限定。凡本领域的技术人员利用本实用新型的技术方案对上述实施例做出的任何等同的变动、修饰或演变等，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种海上风机裙桩基础，其特征在于：
包括连接段钢筒、导管架支撑和裙桩，连接段钢筒的下端固定连接在导管架支撑上，上端与风机塔筒相固接；导管架支撑是由3根以上的腿管以及将腿管横向两两连接的支撑管组成的架体，每根腿管的下端均固接有1-4根中空的灌浆套管；裙桩套设在灌浆套管内，其上端与灌浆套管相固结，下端固定在海底持力层内。
2.根据权利要求1所述的海上风机裙桩基础，其特征在于：
所述灌浆套管与导管架支撑的腿管通过连接板固定连接在一起，沿腿管外侧半圆周等角度等距离分布，腿管与灌浆套管间距离为腿管直径的三倍。
3.根据权利要求2所述的海上风机裙桩基础，其特征在于：
所述灌浆套管与裙桩采用灌浆材料填充固结在一起。
4.根据权利要求1所述的海上风机裙桩基础，其特征在于：
所述支撑管包括至少一层的水平撑管。
5.根据权利要求4所述的海上风机裙桩基础，其特征在于：
所述支撑管还包括至少一层的斜撑管。
6.根据权利要求5所述的海上风机裙桩基础，其特征在于：
所述水平撑管和/或倾斜撑管为剖切面呈圆形等直径或变直径的管体。
7.根据权利要求1所述的海上风机裙桩基础，其特征在于：
所述连接钢筒上端通过法兰与塔筒固定连接，连接钢筒上部设有检修平台。
8.根据权利要求1所述的海上风机裙桩基础，其特征在于：
所述腿管为3-6根，垂直设置或下部略向外侧倾斜。
9.根据权利要求1所述的海上风机裙桩基础，其特征在于：
所述连接段钢筒为等直径圆形筒体或变直径圆形筒体，固定安装在导管架支撑的支撑管上，筒体顶面高于最高潮位加波高的1/2高度。
10.根据权利要求1-9中任一所述的海上风机裙桩基础，其特征在于：
所述裙桩的直径为Φ1000-Φ2000mm，所述腿管直径为Φ1200-Φ2500mm，所述支撑管直径为Φ300-Φ1500mm。
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