本发明涉及基础建筑结构技术领域，尤其涉及一种可用于软土地区的后张预应力管状风机基础结构。
背景技术：
随着我国风电装机容量的快速增长，风机大型化趋势加快，风电场的建设过程中风机基础的安全性、风电场建设的造价成本、风电场建设周期已经严重的影响了风电场的经济性，昂贵的传统风机基础形式已经严重制约了风电场地健康发展，采用新型的风机基础是风电行业发展的必然趋势。
在软土地区目前行业只有预应力筒型基础和传统桩基础，这两种风机基础都具有施工时间长和成本较贵的缺点。管状基础埋深较大，便于更换元件、整体性和稳定性好，具有较大的承载面积，能承受较大的垂直和水平荷载，目前没有将管状基础引入风机基础行业。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种可用于软土地区的后张预应力管状风机基础结构，以实现更为有效的加固混凝土支撑基础，进一步提高支撑力的目的。
为实现上述目的，本发明采用了一种技术方案：一种可用于软土地区的后张预应力管状风机基础结构，所述管状风机基础结构为上、下敞口的筒状结构，包括内筒、外筒；所述内筒、外筒的底部设有用于防止地下水渗入内部的垫层底塞；在所述内筒、外筒的顶部设有顶板，在所述顶板的周围设有粘土帷幕；在所述顶板的内部预埋有若干个螺栓，所述螺栓包括第一螺母、上锚固板、下锚固板和受拉构件；所述受拉构件的上端固定有所述上锚固板和设在所述上锚固板上的第一螺母，且所述上锚固板和第一螺母位于所述顶板上部；所述受拉构件的上端通过所述第一螺母连接风机的塔筒。
进一步地，在所述外筒的外围包围有混凝土结构。
进一步地，所述内筒由镀锌钢板压制而成，所述外筒由钢板压制而成。
进一步地，所述内筒、外筒的截面均为折线型或直线型。
进一步地，所述垫层底塞的材料为混凝土材料。
进一步地，所述顶板的材料为混凝土材料，所述内筒、外筒与顶板均通过钢筋混凝土连接固定密封。
进一步地，所述受拉构件受拉构件是实体高合金钢材或钢绞线。
进一步地，所有螺栓以所述顶板中心为圆心排列成两同心圆结构，且两同心圆上的所有螺栓均匀分布。
进一步地，所述受拉构件受拉构件的外表面从内到外依次设有防腐层和外包层。
进一步地，所述下锚固板和垫层底塞之间形成用于充气或加压的空洞，且所述空洞通过泡沫塑料或模压塑料进行填充。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：(1)可用于软土地区的管状风机基础结构施工方便周期短、造价低、安全性高，当管状基础足够大时，适用于砂土、粘土、湿陷性黄土、淤泥、淤泥质土等软土地基条件；(2)埋置深度可以很大，整体性强、稳定性好、便于更换元件，有较大的承载面积，能承受较大的垂直荷载和水平荷载，管状基础施工时对邻近建筑物影响较小。
附图说明
图1是本发明的一种可用于软土地区的后张预应力管状风机基础结构的主视剖视图；
图2是本发明的一种可用于软土地区的后张预应力管状风机基础结构的俯视图。
图中：1-内筒，2-外筒，3-垫层底塞，4-顶板，5-螺栓，6-第一螺母，7-上锚固板，8-下锚固板，9-泡沫塑料，10-粘土帷幕，11-受拉构件，12-混凝土结构，13-第二螺母，14-入口。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
如图1-2所示，本发明的实施例提供了一种可用于软土地区的后张预应力管状风机基础结构，用以支撑风力涡轮机塔、输电线路塔或其他高层结构。所述管状风机基础结构为上、下敞口的空心或实心的筒状结构，包括内筒1、外筒2，所述内筒1、外筒2之间的空隙形成管的环形空间，在管的环形空间内可填充混凝土。所述内筒1、外筒2均由钢板(例如厚度为2.8-3毫米)压制而成，其截面均为折线型或直线型。优选的，所述内筒1为镀锌波纹钢筒。所述外筒2的底部做刷漆防腐处理，在所述内筒1的内部可设置爬梯，以方便施工人员进入其中施工。在所述内筒1、外筒2的底部设有垫层底塞3，以防止地下水渗入所述管状风机基础结构的内部，也即所述垫层底塞3位于所述管状风机基础结构的底部，确保了所述管状风机基础结构的完整性。所述垫层底塞3的材料为混凝土材料，优选的，所述垫层底塞3为c15～c40混凝土材料。
在所述内筒1、外筒2之间的环形空间中预埋有若干个螺栓5，所述螺栓5在环形空间中排列成两同心圆结构，且两同心圆上的所有螺栓5均匀分布。所述螺栓5包括第一螺母6、上锚固板7、下锚固板8、受拉构件11和第二螺母13，所述受拉构件11可以是实体高合金钢材或钢绞线，可实现张拉时的伸长。所述上锚固板7位于所述受拉构件11的上端，所述下锚固板8位于所述受拉构件11的下端，在所述上锚固板7的上面设有所述第一螺母6，在所述下锚固板8的上面和下面分别设有第二螺母13。所述受拉构件11的外表面从内到外依次设有防腐层和外包层，防腐层可以是氟碳漆，外包层可以是pe管(聚乙烯塑料)或同等材料。优选的，所述受拉构件11的材料为42crmo合金钢，型号为m36～m64，以保证所述螺栓5的使用寿命不低于20年。所述受拉构件11的上端通过所述第一螺母6连接风机的塔筒。
所述下锚固板8和所述垫层底塞3之间形成用于充气或加压的空洞9，所述空洞9为可充气或加压的囊腔，可通过泡沫塑料或模压塑料(例如聚苯乙烯泡沫塑料、膨胀聚氨酯等)进行填充，在所述内筒1、外筒2之间的环形空间中预埋所述螺栓5时，可使得所述下锚固板8搁置在泡沫塑料或模压塑料上，也即所述下锚固板8和所述垫层底塞3之间形成用于充气或加压的空洞9用泡沫塑料或模压塑料进行填充。施工过程中，向上张拉所述螺栓5，反过来所述内筒1、外筒2之间混凝土被压缩，当施工操作不当、张拉力过大或材料质量问题，从而使得螺栓5断裂，施工人员通过爬梯进入所述内筒1的底部进行施工，更换螺栓5。
在所述内筒1、外筒2之间的环形空间以及所述内筒1、外筒2的顶部用材料(例如混凝土)进行填充以形成完整的结构，在所述内筒1、外筒2的顶部填充形成的圆板结构即为顶板4，也即所述顶板4位于所述管状风机基础结构的顶部。所述顶板4上设有入口14，所述入口14位于所述内筒1的边缘上方(参见图2)，爬梯设置在所述入口14的下方，以方便施工人员通过所述入口14，利用爬梯进入所述内筒1的内部进行施工。在填充材料以形成所述顶板4时，可在所述内筒1、外筒2的上部支起模具，也即通过向模具中填充材料(例如，混凝土)以形成所述顶板4，待所述顶板4固定成型后再拆卸下模具。优选的，所述顶板4的材料为混凝土材料，更优选的，所述顶板4的材料为钢筋混凝土。所述内筒1、外筒2支撑所述顶板4，所述内筒1、外筒2与顶板4通过钢筋混凝土连接固定密封。当所述内筒1、外筒2之间的环形空间以及所述内筒1、外筒2的顶部被填充满后，所有螺栓5以所述顶板4的中心为圆心排列成两同心圆结构，且两同心圆上的所有螺栓5均匀分布。
在所述外筒2的外围包围有混凝土结构12，所述混凝土结构12可进一步稳定所述管状风机基础结构。优选的，所述混凝土结构12为锥形的。在所述顶板4的周围设有粘土帷幕10，以为渗水创造积极的排水条件。优选的，所述粘土帷幕10为c35-c40的混凝土材料。所述螺栓5上端的风机传来巨大的弯矩时，首先可以充分、反复地利用钢材弹性强度幅值，所述螺栓5依次经过负应力→零应力→正应力→设计强度应力的过程，达到结构承载力终值，从而提高结构承载能力。所述管状风机基础结构能够更容易的抵抗由上部风机高耸结构传来的巨大弯矩，进一步提高所述管状风机基础结构的支撑力及抵抗弯矩的效果，在地基承载特性方面，所述受拉构件11的存在能够增加局部地基的刚度，对所述受拉构件11施加的预拉力增加了所述管状风机基础结构与地基的接触压力，从而增强了地基整体性并提高了地基承载力。
为方便理解本发明，所述管状风机基础结构的施工方法为：
步骤1：在地面开挖一个锥形洞在所述锥形洞中置入混凝土而形成；
步骤2：将所述外筒2放入所挖掘的锥形洞中；
步骤3：将胶结材料(例如，混凝土)置于所述外筒2与锥形洞之间进行矫正和固化，以形成锥形，也即形成所述混凝土结构12；
步骤4：在所述外筒2的底部填充混凝土进行矫正和固化，以形成所述垫层底塞3；
步骤5：在所述垫层底塞3上沿着所述外筒2的内筒壁放置泡沫塑料或模压塑料；
步骤6：将安装好的所述螺栓5置于所述外筒2中，使得所述下锚固板8和第二螺母13搁置在泡沫塑料或模压塑料上，所述螺栓5沿着所述外筒2的内筒壁布置以形成两个同心圆结构；
步骤7：在所述螺栓5形成的同心圆结构以内安装所述内筒1，也即使得所述螺栓5位于所述内筒1、外筒2之间的环形空间中；
步骤8：在所述内筒1、外筒2之间的环形空间填充混凝土直至其顶部；
步骤9：在所述内筒1、外筒2的上部放置模具，向模具中填充混凝土以形成所述顶板4，待所述顶板4固定成型后再拆卸下模具，再用混凝土将所述顶板4与所述内筒1、外筒2之间的空隙填满以固定密封；
步骤10：将所述粘土帷幕10放置在所述顶板4的周围形成正向排水。
所述管状风机基础结构的适用条件为地基中上部荷载较大，而表层地基土的允许承载力不足，扩大基础开挖工作量大，以及支撑困难，但在一定深度下有好的持力层，采用沉井基础与其它深基础相比较，经济上较为合理；在山区河流中，土质虽好，但冲刷大或河中有较大卵石不便桩基础施工时岩层表面较平坦且覆盖层薄，但河水较深，可采用所述沉井风机基础结构。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：(1)可用于软土地区的管状风机基础结构施工方便周期短、造价低、安全性高，当管状基础足够大时，适用于砂土、粘土、湿陷性黄土、淤泥、淤泥质土等软土地基条件；(2)埋置深度可以很大，整体性强、稳定性好、便于更换元件，有较大的承载面积，能承受较大的垂直荷载和水平荷载，管状基础施工时对邻近建筑物影响较小。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。