一种树根桩式海上风电风机基础的制作方法

1.本实用新型属于海上风力发电技术领域，具体涉及一种树根桩式海上风电风机基础。


背景技术：

2.我国海上风电市场在“碳达峰、碳中和”的大背景正快速发展，随着国家环保政策的推进以及二氧化碳减排力度的加大，海上风电进入更大规模开发建设时期。海上风机基础费用、施工难度和工期对项目的经济性均具有重要影响，目前，诸多盈亏平衡点附近的项目，甚至由于基础施工的费用和工期长而造成亏损，发展低成本的海上风机基础是降低海上风电成本的一个主要途径。此外，海上风机基础是海上风电风机正常运行的重要支撑结构，海上风机在风、浪等360
°
循环荷载作用下，底部基础受较大弯矩以及水平推力，风机基础的稳定对维持海上风机机组的安全至关重要，故而需要开发一种适用性强、成本低且安全稳定的海上风电风机基础形式。
3.根据风机荷载以及当地土质条件，海上风机基础可分为重力式基础、单桩基础、高桩承台基础和导管架基础等。其中，单桩基础的施工成本最低，工期最快，但受到自身自振频率较低、刚度较小等限制，在深水区往往不能满足泥面处转角要求和避开叶轮共振频率的要求，传统方法采用增加筒径、壁厚和桩长等措施，经济性较差。
4.此外，目前采用普通拉索或增加船桨式支撑桩方案虽然可以解决单桩基础在水深较深时刚度不足的问题，但随之也带来占地面积较大、影响通航安全等问题，因此，采用一种仿生树根桩模式，利用多层注浆管加固土体来增强基础整体刚度将具有重要的现实意义。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种树根桩式海上风电风机基础。
6.为实现上述目的，达到上述技术效果，本实用新型采用的技术方案为：
7.一种树根桩式海上风电风机基础，包括风机塔筒、海上风机单桩基础、树根桩主杆、树根桩主杆链接件和底部注浆加固持力墩，所述风机塔筒底部与海上风机单桩基础相连接，海上风机单桩基础底部打入持力土层内并形成底部注浆加固持力墩，树根桩主杆顶端通过橡胶管旋入树根桩主杆链接件并固接于海上风机单桩基础内，树根桩主杆另一端部分外露于海上风机单桩基础并打入持力土层内，树根桩主杆上开设若干个树根桩灌浆孔。
8.进一步的，所述海上风机单桩基础的直径在7m以上，所述海上风机单桩基础管壁内侧焊接有不少于4根预埋注浆管，预埋注浆管的管头与海上风机单桩基础底部齐平，预埋注浆管的管径不小于50mm，水泥浆通过预埋注浆管压入持力土层，形成底部注浆加固持力墩。
9.进一步的，所述海上风机单桩基础上设置有内径相同的树根桩内部连结承台，所
述树根桩主杆顶端通过橡胶管旋入树根桩主杆链接件并固接于树根桩内部连结承台上，树根桩主杆另一端穿过海上风机单桩基础上开设的风机单桩预留孔再部分外露于海上风机单桩基础。
10.进一步的，所述树根桩主杆外露于海上风机单桩基础内壁的长度大于2000mm，所述树根桩主杆由若干节主杆通过螺丝扣首尾连接而成，每节主杆上布置若干个树根桩灌浆孔。
11.进一步的，所述树根桩灌浆孔的孔径3～5mm，孔间距300～500mm。
12.进一步的，每节主杆长度不超过4m，所述主杆的直径为100mm，壁厚不小于6mm。
13.进一步的，所述树根桩主杆链接件焊接于海上风机单桩基础上，所述树根桩主杆链接件与海上风机单桩基础之间的夹角为30～50
°
。
14.进一步的，所述橡胶管孔径为80～90mm。
15.进一步的，所述海上风机单桩基础上设置有施工辅助平台。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
17.1、本实用新型采用的树根桩式海上风机基础，避免拉线、支撑柱等占地，节约用海面积；
18.2、本实用新型在海上风机单桩基础底部设置水泥注浆，增加了土体强度，提高基础承载力；
19.3、本实用新型的树根桩内部连结承台将树根桩主杆在海上风机单桩基础内部固接为一体，保证了基础的安全性；
20.4、本实用新型的树根桩主杆长度较常规单桩基础桩长度降低20％以上，混凝土承台直径降低20％以上，总体工程量降低20％以上；
21.5、本实用新型的树根桩灌浆孔，在树根桩主杆进入加固土体时，可边推进，边进行喷浆加固，保证土体渗透稳定。
附图说明
22.图1为本实用新型的正视图；
23.图2为本实用新型的海上风机单桩基础的结构示意图；
24.图3为本实用新型的树根桩主杆与树根桩内部连结承台的位置关系图。
具体实施方式
25.下面对本实用新型进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
26.以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
27.在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“竖向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“同轴”、“一端”、“另一端”、“前”、“后”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位
构造和操作，因此不应当理解为对本实用新型的限制。
28.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
29.如图1-3所示，一种树根桩式海上风电风机基础，包括风机塔筒1、海上风机单桩基础2、树根桩主杆3、树根桩灌浆孔4、施工辅助平台5、油压推进器6、底部注浆加固持力墩7、预埋注浆管8、树根桩主杆链接件9、风机单桩预留孔10、树根桩内部连结承台11和起到止水作用的橡胶管12，风机塔筒1底部与海上风机单桩基础2连接，树根桩主杆3固接于海上风机单桩基础2内侧面，连接为整体，树根桩主杆链接件9呈筒状，树根桩主杆链接件9顶端内壁设置有与其相适配的橡胶管12，通过油压推进器6将树根桩主杆3旋入橡胶管12和树根桩主杆链接件9并保证阻水效果，海上风机单桩基础2底部通过预埋注浆管8将水泥浆压入持力土层，形成底部注浆加固持力墩7，所有操作均在施工辅助平台5进行。
30.海上风机单桩基础2由普通打桩器打入持力土层后，与上部的风机塔筒1连接，海上风机单桩基础2的直径在7m以上。海上风机单桩基础2管壁内侧焊接有不少于4根预埋注浆管8，其管头与海上风机单桩基础2底部齐平，预埋注浆管8的管径不小于50mm。
31.树根桩主杆3由若干节主杆通过螺丝扣首尾连接而成，每节主杆长度不超过4m，主杆的直径为100mm，壁厚不小于6mm，每节主杆上布置若干树根桩灌浆孔4，孔径3～5mm，孔间距300～500mm，树根桩灌浆孔4优选为梅花状结构，还可根据实际需求加以灵活设计。
32.水泥浆在压力不小于2～5mpa条件下，通过预埋注浆管8压入持力层，形成底部注浆加固持力墩7，每台基础注入桩底部的水泥浆水泥含量不小于20吨。
33.树根桩主杆链接件9采用钢管，壁厚8mm，树根桩主杆链接件9焊接于海上风机单桩基础2上，树根桩主杆链接件9与海上风机单桩基础2之间的夹角为30～50
°
，树根桩主杆链接件9通过橡胶管12与树根桩主杆3顶端实现连接且三者相适配，树根桩主杆链接件9的长度大于800mm，橡胶管12的孔径为80～90mm，树根桩主杆3插入至橡胶管12内后，橡胶管12发生形变并可靠黏结于树根桩主杆链接件9的钢管内壁，橡胶管12被紧密夹在树根桩主杆3与树根桩主杆链接件9之间，防止水进入海上风机单桩基础2内壁，起到止水作用，不至于树根桩主杆3转动时移动位置起不到止水作用。
34.风机单桩预留孔10与海上风机单桩基础2事先在工厂内预装好，树根桩主杆3穿过风机单桩预留孔10后外露于海上风机单桩基础2，具体的，风机单桩预留孔10由钢管做成，材质q345钢材，风机单桩预留孔10的尺寸和形状等与树根桩主杆3的尺寸和形状等一一适配，树根桩主杆3外露于海上风机单桩基础2内壁的长度大于2000mm。
35.根桩内部连结承台11位于海上风机单桩基础2下方，通过绑扎钢筋笼，浇筑混凝土而成，根桩内部连结承台11呈圆形，高度不小于2m，与海上风机单桩基础2内径一致，树根桩主杆链接件9设置于根桩内部连结承台11内。
36.海上风机单桩基础2上的合适位置处设置施工辅助平台5，施工辅助平台5由钢支架组成，可进行回收。
37.本实用新型的工作原理为：
38.首先打入海上风机单桩基础2，通过预埋注浆管8将水泥浆注入持力土层，形成底部注浆加固持力墩7，增强竖向承载力；将海上风机单桩基础2内的淤泥采用吸泥泵抽出，露出风机单桩预留孔10，树根桩主杆链接件9与海上风机单桩基础2在沉桩施工前已经进行焊接；将施工辅助平台5与海上风机单桩基础2内部预留焊接点进行焊接，安装好施工辅助平台5；将树根桩主杆3穿入树根桩主杆链接件9内，利用油压推进器6将树根桩主杆3推进海上风机单桩基础2外部的土层内，并在推进过程中，通过树根桩灌浆孔4灌入水泥浆，保证渗透稳定并加固周围土层。
39.本实用新型未具体描述的部分或结构采用现有技术或现有产品即可，在此不做赘述。
40.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。