一种海上风电嵌岩单桩基础的制作方法

本实用新型涉及一种海上风电嵌岩单桩基础。

背景技术：

由于日益严峻的能源危机和环境污染问题的加重，可再生能源的利用逐渐成为人们研究与开发的重点。近年来陆上风电有了大规模的开发，但其具有许多缺点和限制条件，因此海上风力发电以其独特优势开始进入人们视线。海上风力发电的优点有：海上风能资源储存量大同时也更稳定，海面粗糙度小、海上风湍流强度小、风切边小、开发效率更高，不存在噪音干扰、景观破坏等环境污染问题，非常适合大规模的开发。

海上风电场风机基础的结构型式可分为重力式基础、单桩基础、多柱基础、吸力式基础等。风机基础的结构选型，需从基础结构特点、自然地质条件、海上施工技术与经验以及经济性方面进行分析比较。

单桩基础一般指单根钢管桩基础，其结构特点是施工方便快捷，经济性好；单桩基础由一根钢管桩构成，其埋入深度由水深和地质条件决定。单桩基础因为成本低、施工方便而在国外获得了广泛应用，在欧洲采用单桩基础的比例达70％以上。单桩基础主要承受风、浪等水平荷载作用，其水平承载性能是其适用与否的关键。由于整体刚度相对较小，桩身位移往往较大，在波浪、风荷载作用下的结构动力响应较大，容易产生疲劳损伤甚至失效。随着海上风电规模化的开发，风力机组单机容量越来越大，5MW及以上的机组已研发成功并投入使用，采用传统的单桩型式，桩的直径和壁厚将会显著增加，既增加了成本，也增加了施工难度。同时，对于福建等部分省份近海海床覆盖层浅，为了满足基础承载力，桩基往往需要嵌岩，对于大直径单桩，目前嵌岩施工设备缺乏，很难实现大直径全断面嵌岩。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种结构新颖的海上风电嵌岩单桩基础。

本实用新型采用以下方案实现：一种海上风电嵌岩单桩基础，包括位于中心且下端插入海床中上端位于海平面之上的钢管单桩，所述钢管单桩上端安装有风机塔筒，钢管单桩内周部或外周部间隔设置有多个固连于钢管单桩的钢管灌注桩，所述钢管灌注桩下端插入海床中上端位于海平面之上，所述钢管灌注桩下端内部灌注有混凝土嵌岩桩，所述混凝土嵌岩桩下端穿出钢管灌注桩下端并嵌固于海床基岩层中。

进一步的，所述风机塔筒经连接法兰安装于钢管单桩上端。

进一步的，所述钢管灌注桩通过焊接固定于钢管单桩上；所述钢管单桩的直径大于5m，长度为30~100m，所述钢管灌注桩直径为1.5~3m。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型海上风电嵌岩单桩基础结构新颖，设计合理，有效解决了目前国内无法实现大直径桩基全断面嵌岩施工的难题，同时在圆周上增加的小直径钢管灌注桩大大增强了基础结构的整体刚度，提高了桩基水平承载能力与抗倾覆能力，减小桩身位移，降低了基础结构的动力响应，提高了施工效率，扩大了单桩基础的适用范围，具有极高的应用价值。

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本实用新型作进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例1构造示意图；

图2是本实用新型实施例1截面图；

图3是本实用新型实施例2截面图；

图中标号说明：1-钢管单桩、2-风机塔筒、3-钢管灌注桩、4-混凝土嵌岩桩、5-连接法兰。

具体实施方式

如图1~2示出本实用新型实施例1，一种海上风电嵌岩单桩基础，包括位于中心且下端插入海床中上端位于海平面之上的钢管单桩1，所述钢管单桩1上端安装有风机塔筒2，钢管单桩1外周部间隔设置有多个固连于钢管单桩1的钢管灌注桩3，所述钢管灌注桩3下端插入海床中上端位于海平面之上，所述钢管灌注桩3下端内部灌注有混凝土嵌岩桩4，所述混凝土嵌岩桩4下端穿出钢管灌注桩3下端并嵌固于海床基岩层中，该基础由多个小直径钢管灌注桩3和大直径钢管单桩1组合成整体嵌岩式单桩，钢管灌注桩3和钢管单桩1通过焊接连为一体，有效地解决了目前国内无法实现大直径桩基全断面嵌岩施工的难题，同时在圆周上增加的小直径钢管灌注桩3大大增强了基础结构的整体刚度，提高了桩基水平承载能力与抗倾覆能力，减小桩身位移，降低了基础结构的动力响应，提高了施工效率，扩大了单桩基础的适用范围，具有极高的应用价值。

在本实施例中，所述风机塔筒2经连接法兰5安装于钢管单桩1上端。

在本实施例中，所述钢管灌注桩3通过焊接固定于钢管单桩1上；所述钢管单桩1的直径大于5m，长度为30~100m，所述钢管灌注桩直径为1.5~3m。

在本实施例中，钢管灌注桩3为圆形钢管结构，且数量至少三个，并且均布在钢管单桩外周部。

如图3示出本实用新型实施例2，本实施例与实施例1的区别在钢管灌注桩的焊接位置不同，在本实施例中，所述钢管灌注桩焊接在钢管单桩1的内周部，且截面为U形结构。

上列较佳实施例，对本实用新型的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。