专利名称：铺设地基的方法
技术领域：
本发明涉及一种铺设塔架结构的地基的方法以及涉及一种在铺设地基时使用的模板。
背景技术：
当铺设塔架结构(诸如风力涡轮机)的地基时，加强的混凝土元件通常是铸件以及随后风力涡轮机塔架被定位在混凝土元件上并且固定到该混凝土元件。将塔架固定到混凝土元件的简单方式是在混凝土元件中锚入基本垂直的锚杆，以及将这些锚杆连接到与塔架壁相连接的凸缘。US 5，586，417公开了这种塔架结构的示例。地基被形成在地坑内部以及外部和内部进行回填。地基的下部端部具有完全嵌入其中的圆周环。多组内部及外部沿圆周被间 隔排开的螺栓具有被锚入到所述环中的下部端部、向上突出到地基顶部之外的上部端部、以及没有与构成地基的水泥材料连接的中间部分。管状塔架的基部凸缘被向下定位到地基的上部端部上，其中内部及外部螺栓组的上部端部穿过被配置在基部凸缘中的孔而向上突出。螺母被向下拧到螺栓的上部端部上并且靠着基部凸缘。螺母被较大地施加扭力，以便使螺栓处于较高的张力中以及因此使圆柱形地基的基本整个长度处于较高的轴向压缩中。高强度水泥浆可以被直接地用于塔架的基部凸缘下方，从而支撑塔架的重量。由于材料成本原因，这种水泥浆对于整个地基而言可能是不被期望的。因此，水泥浆以相对较低的强度被模制到混凝土的基部上。重要的是在高强度水泥浆与相对较低强度的混凝土之间提供牢固的连接面，但是两种不同类型的材料的使用增加了模制成本以及与其有关的时间消耗。
发明内容
本发明的目的是提供一种铺设塔架结构的地基的改进的方法，以及提供一种在为塔架结构铺设地基时使用的模板。因此，在第一方面，本发明提供一种铺设包括基部凸缘的塔架结构的地基的方法，该方法包括以下步骤-配置多个锚杆，-配置环形的模板，-将锚杆设置在地上的坑中，-将模板设置成与锚杆相接合以便因此被支撑，-浇铸混凝土元件，其中模板在混凝土元件中提供凹槽，-在混凝土元件中的凹槽中浇铸第二浇铸层，-使基部凸缘下降到第二浇铸层上，以及-将基部凸缘固定到混凝土元件。塔架结构可以包括被安装到彼此顶部的传统锥状圆形塔架区段。每个塔架区段由钢板制成，该钢板被弯卷成形并且通过将相对的自由端部焊接而被组装，因此形成封闭环。替代地，每个区段都可以由多个板件形成，该板件被组装从而形成塔架区段。塔架还可以被制成而不使用塔架区段，例如塔架可以通过多个具有最终塔架的高度的板件而被组装。还可以使用其它类型的塔架，这些塔架具有从基部凸缘向上延伸的塔架壁。锚杆可以是基本上垂直地被设置在地上的坑中的细长的高强度钢杆。它们可以围绕着混凝土元件的中心被间隔排开。当将锚杆设置在地上的坑中时，锚环可以已经被定位在坑底部的上方。锚环可以是包括多个通孔的钢凸缘，该通孔使得锚杆能够连接到锚环，因此锚环可以被连接到锚杆的下部端部。锚杆的下部端部可以形成螺纹，以及锚杆与锚环的连接可以通过将螺母在锚环下方接附到每个锚杆而被紧固。当浇铸混凝土元件时，锚杆的上部区段可延伸穿过混凝土元件的上部表面，即穿过混凝土元件的上部安装平面。在一个实施例中，锚杆被成对地间隔排开，并排地形成了围绕着混凝土元件中心的两个环，锚杆内环具有稍稍小于锚杆外环的直径。在这个实施例中，锚环包括围绕着锚环中心被间隔排开的两组通孔，这些通孔形成了两个环。另一个实施例包括四组锚杆，该锚杆被间隔排开，并排地形成了围绕着混凝土元件中心的四个环，锚环包括等于锚杆数目的多 个通孔。替代地，可以应用其它数目的锚杆，以允许锚杆和锚环的其它配置。在简单实施例中，锚杆可以因此形成围绕着混凝土元件中心的仅仅一个环。锚杆可以包括表面处理，这允许张紧锚杆而基本上没有影响混凝土元件的摩擦力。表面处理可以是涂层或者套管的形式。作为示例，锚杆可以被例如塑料的、缠绕在塑料带中的或者涂覆有适当的润滑剂的中空管包覆，从而允许锚杆在张力下拉伸而大致上不与混凝土元件相互作用。为了将塔架固定到混凝土元件，塔架的基部凸缘可以包括多个通孔。因此当定位塔架时，锚杆可以延伸穿过这些孔。在一个实施例中，锚杆的内环延伸穿过基座凸缘中的孔以及延伸到塔架的内部空间中，而锚杆的外环延伸穿过基座凸缘中的孔以及延伸到塔架外部的空间中。当锚杆的一个环在塔架内部空间延伸以及另一个环在塔架外部空间延伸时，由于塔架所导致的混凝土元件上的扭矩能够被减小。当锚杆被设置在坑中时，环形的模板被设置成与锚杆接合以便因此被支撑。通过提供环形模板，可以有助于模板与锚杆相接合的设置。术语“模板”就此而言被理解为包括板材、片材或者类似结构，所述结构被设置成例如作为暂时的措施而保持新近地被放置并且被压实的混凝土，直到混凝土获得足够的强度支撑自身。最终的混凝土的外观依赖于模板的表面纹理及刚度。环形的模板的尺寸依赖于塔架结构的尺寸。模板的直径可以例如在2，500_10，OOOmm的范围内。通过设置模板与锚杆相接合，模板被接附到锚杆，从而使得锚杆支撑/承载模板。然而，如果期望的话，模板和至少部分锚杆可以包括适合于彼此协作以及进一步支撑模板的单独的固定结构。固定结构可以包括适合于与例如锚杆的螺纹部分协作的螺母或者类似的结构。替代地，模板可以被设置成通过摩擦力而与锚杆相接合，从而使得不需要单独的固定结构。还可以应用其它方式将模板设置成与锚杆相接合。模板与锚杆之间的接合允许在设置模板时对模板的高度进行调节，从而使得在设置模板期间和/或设置模板之后模板相对于锚杆长度的位置可以被调节。因此可以相对于坑底部调节模板的位置。如果模板被设置成通过摩擦力而与锚杆相接合，那么高度调节可以容易且快速地完成。在设置锚杆和模板之后，混凝土元件可以被浇铸到地上的坑中。为此，第一浇铸层被浇铸在坑中并且围绕着模板从而形成混凝土元件。锚杆因此可以充当混凝土元件的加强件。然而，还可以设置其它的加强件。模板在混凝土元件中提供凹槽，第二浇铸层能够被浇铸在该凹槽中。模板可以被成形从而确保凹槽的恰当形状，因此实现期望的结构。在一个实施例中，模板在浇铸第二浇铸层之前被移除。在这个情况下，模板的外部形状可以对应于最终的凹槽的形状，同时模板可以保持液态混凝土直到它获得足够的强度来支撑自身。当移除模板时，凹槽可以为第二浇铸层，即高强度灌浆做好准备。当将塔架的基部凸缘下降到混凝土元件上时，混凝土元件受到压力。因此，第二浇 铸层可以被设置成将压力分配到混凝土元件。第二浇铸层可以在将基部凸缘固定到混凝土元件之前被浇铸，因此允许在固定基部凸缘时混凝土元件受到的压力的均匀分配。将基部凸缘固定到混凝土元件的步骤可以进一步包括在锚杆上施加张力的步骤。基部凸缘可以包括多个通孔，锚杆可以延伸穿过该通孔。锚杆的上部部分可以形成螺纹以允许螺母接附到其上。在将基部凸缘下降之后，它可以通过将螺母在基部凸缘上方接附到各个锚杆而被固定，因此在锚杆上施加张力。在替代实施例中，在浇铸第二浇铸层之前，模板没有被移除，即第二浇铸层被浇铸在模板顶部上，该模板在混凝土元件中提供有凹槽。为了有助于模板与锚杆相接合的设置和/或为了有助于模板的处理，模板可以由多个区段制成。区段数目可以例如依赖于塔架结构的的尺寸、塔架结构的直径、模板的运输路线的长度、模板的重量等等。因此，模板可以作为示例而包括I到100个或者甚至更多的区段。至少一个区段可以被模制成一体件。然而，区段可以替代地由两个或多个部分制成，该部分被组装以形成区段。模板可以由泡沫或者橡胶制成，因为这些材料能降低模板的重量以及因此便于将其处理。例如，材料可以是PE (聚乙烯)。然而，其它材料诸如金属，也可以被使用。使用由泡沫、橡胶、或者类似材料制成模板的一个优点在于在混凝土已经获得足够强度从而支撑自身之后，模板能够容易地被移除。这是由于模板可以通过在施工现场可获得的的铲子或者类似工具而被移除。施工工人能够通过将模板挖走以及因此将其破坏而将其移除。因此，在其它施工现场重新使用该模板是不可能的。为了有助于模板与锚杆接合的设置，模板可以包括孔，锚杆可以被接收到该孔中。模板因此可以被定位在向上突出的锚杆的顶部上，锚杆可以被接收到孔中，以及模板可以被向下推动直到达到适当的位置。如果模板包括区段，那么该区段可以一个接一个地被定位。为了有助于模板与锚杆之间的接合，模板可以被制成使得它需要孔的弹性变形以便锚杆被接收到其中，即孔可以被制成小于锚杆的直径的尺寸。这进一步具有优点孔是自密封的从而使得液态混凝土不会通过孔渗透到模板的另一侧。例如，锚杆可以具有36_的直径，而孔可以具有32_的直径。然而应当理解的是，孔可以具有在模板的材料厚度的方向(厚度方向)上连续降低或者逐步降低的直径。因此，将模板设置成与锚杆相接合的步骤可以包括将锚杆插入穿过模板中的孔的步骤，该孔具有比锚杆更小的直径，以便在锚杆被插入穿过孔时会弹性变形。如果模板在浇铸第二浇铸层的步骤之前被移除，那么有利的是，该方法进一步包括在浇铸混凝土元件之前涂覆模板从而降 低模板与混凝土元件之间粘合的步骤，因为这会便于模板的移除。替代地，用于模板的材料可以被选择，从而使得由于固有的材料特性，该材料确保模板与混凝土元件之间足够低程度的粘合。在第二方面中，本发明提供一种用于在铺设包括锚杆的地基时所使用的模板，该模板为环形并且包括孔，其中锚杆能够被接收到该孔中。应当理解的是，本发明的第一方面的上述特征也可以被应用于涉及到根据本发明的第二方面的在铺设地基时所使用的模板。因此，第二方面可以包括本发明的第一方面的特征和元件的任意组合。可能需要孔的弹性变形从而将锚杆接收到该孔中，因此可以有助于锚杆与模板之间的接合。
参考附图进一步描述本发明的实施例，其中图I展示了模板的实施例，图2展示了用于塔架结构的地基的实施例，图3展示了与多个锚杆相接合的模板的实施例，图4展示了从上方观察的图3的实施例，图5展示了模板的区段的实施例，以及图6A和图6B展示了模板的区段的替代实施例。
具体实施例方式图I示意性地展示了模板I的实施例，该模板的结构将在下面被描述。模板I将会在铺设包括基部凸缘4的塔架结构3的地基2时被使用，如图2所示。图2进一步展示了用于塔架结构3的混凝土元件5，该塔架结构基本上围绕着中心线CL旋转对称。混凝土元件5在地上的坑6中被浇铸并且包括钢加强件7。模板I (在图I中展示，在图2中未展示)在混凝土元件5中提供凹槽8。如图2所示，混凝土元件5还包括多个锚杆9以及锚环10。锚杆9是细长的高强度钢杆，其基本上垂直地被设置在混凝土元件5中并且围绕着混凝土元件5的中心被间隔排开。锚环10是包括多个通孔的钢凸缘，该通孔使锚杆9能够连接到锚环10。锚环10被定位在混凝土元件5底部附近，因此锚环10被连接到锚杆9的下部端部。锚杆9的下部部分形成螺纹，以及锚杆9与锚环10的连接是通过将螺母11在锚环10下方接附到每个锚杆9而得以确保。锚杆9的上部区段延伸穿过混凝土元件5的上部安装平面12。锚杆9向上延伸的上部区段也在图I中被展示，其中它们延伸穿过模板I。锚杆9被成对地并排间隔开，形成围绕着混凝土元件5中心的两个环，锚杆9的内环具有稍稍小于锚杆9的外环的直径。锚环10包括围绕着锚环10的中心被间隔排开的两组通孔，这些通孔形成两个环(参见图I和图2)。为了将塔架结构3固定到混凝土元件5，基部凸缘4包括多个通孔。因此，当定位塔架结构3时，锚杆9延伸穿过这些孔。锚杆9的上部部分形成螺纹，允许螺母13与之连接。在将塔架结构3定位之后，通过将螺母13在基部凸缘4的上方接附到锚杆9而将该塔架结构3固定，因此在锚杆9上施加张力。锚杆9可以包括表面处理(未示出)，这样允许张紧锚杆9而基本上没有影响混凝土元件5的摩擦力。该表面处理是涂层，其允许锚杆9在张力下拉伸而大致上不会与混凝土元件5相互作用。替代地，至少部分锚杆可以被中空塑料管包覆，从而避免混凝土元件5与锚杆9之间的相互作用。第二浇铸层14位于混凝土元件5与基部凸缘4之间。这个第二浇铸层14被配置成将压力分配到混凝土元件5。第二浇铸层14被浇铸在由环形模板I提供的凹槽8中。 如上所述，模板I在附图中示意性地显示。其实际的结构可以变化，但是本设计的一个方面在于它与锚杆9接合。因此，当设置模板I与锚杆9相接合时，模板I被接附到锚杆9，从而使得锚杆9支撑以及承载模板I (参见图I和3)。在展示的实施例中，模板I被设置成通过摩擦力而与锚杆9接合，从而使得不需要单独的固定机构。为了实现模板I与锚杆9之间的接合，模板被制成使得它需要孔15的弹性变形(参见图5和6)用于将锚杆9接收在其中，即孔15被制成小于锚杆9的直径的尺寸。这进一步具有优点孔15是自密封的从而使得液态混凝土不会通过孔15而渗透到模板I的另一侧面。为了实现孔15的弹性变形，模板I可以由泡沫或者橡胶制成。这进一步具有优点模板I的重量能够低于例如由钢制成的模板的重量。图3显示了与多个锚杆9接合的模板I的实施例。锚杆9进一步被连接到锚环10。图4是从上方观察的图3所示的视图。在设置锚杆9和模板I之后，混凝土元件5能够被浇铸在地6上的坑中。为此，第一浇铸层被浇铸在坑中并且围绕着模板1，从而形成混凝土元件5。锚杆9因此可以与加强件7共同地充当混凝土元件5的加强件(参见图2)。如图3、4、5、6中展示的，模板I可以由多个区段16、116制成。区段16、116的数目可以依赖于例如塔架结构3的尺寸、塔架结构3的直径、模板的运输路线的长度、模板I的重量等。在图3和4的实施例中，模板I包括4个区段16、116。在图5中，区段16的被展示的实施例由三个不同部分制成顶部部分16a、中间部分16b、以及底部部分16c。在替代实施例中，区段可以被浇铸为一体件。被展示的实施例16包括12个用于与锚杆9接合的通孔15。通孔15的数目依赖于塔架结构的尺寸以及区段16的数目。图6A和图6B展示了区段116的替代实施例。图6A是区段116的顶视图，而图6B从下方展示了区段116。被展示的实施例116由两个不同部分制成顶部部分116a和底部部分116c。区段116包括14个用于与锚杆9相接合的通孔15。通孔15被成对地并排间隔开，形成围绕着混凝土元件5中心的两个环。在被展示的实施例116中，每对通孔15被定位在模板116中的凹部17中。
权利要求
1.一种铺设塔架结构的地基的方法，所述塔架结构包括基部凸缘，所述方法包括以下步骤 -配置多个锚杆， -配置环形的模板， -将所述锚杆设置在地上的坑中， -将所述模板设置成与所述锚杆接合以便因此被支撑， -浇铸混凝土元件，其中所述模板在所述混凝土元件中提供凹槽， -在所述混凝土元件中的所述凹槽中浇铸第二浇铸层， -将所述基部凸缘下降到所述第二浇铸层上，以及-将所述基部凸缘固定到所述混凝土元件。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述模板在浇铸所述第二浇铸层之前被移除。
3.如权利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述模板由多个区段制成。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，至少一个所述区段被模制为一体件。
5.如前述权利要求中任一所述的方法，其特征在于，所述模板由泡沫或橡胶制成。
6.如前述权利要求中任一所述的方法，其特征在于，将所述模板设置成与所述锚杆相接合包括以下步骤 -将所述锚杆插入穿过所述模板中的通孔，所述通孔具有比所述锚杆的直径更小的直径，从而在所述锚杆被插入穿过所述通孔时所述通孔弹性变形。
7.如前述权利要求中任一所述的方法，其特征在于，还包括在浇铸所述混凝土元件的步骤之前涂覆所述模板的步骤，从而减小所述模板与所述混凝土元件之间的粘合。
8.一种模板，用于在铺设包括锚杆的地基时使用，所述模板是环形的并且包括孔，所述锚杆能够被接收到所述孔中。
9.如权利要求8所述的模板，其特征在于，为了将所述锚杆接收到所述孔中，所述孔的弹性变形是需要的。
全文摘要
本发明提供一种铺设塔架结构(3)的地基(2)的方法，该塔架结构包括基部凸缘(4)。该方法包括以下步骤配置多个锚杆(9)，配置环形模板(1)，将锚杆(9)设置在地上的坑中，将模板(1)设置成与锚杆(9)相接合以便因此被支撑，浇铸混凝土元件(5)，在混凝土元件中的凹槽(8)中浇铸第二浇铸层，该凹槽(8)由模板(1)提供，将基部凸缘(4)下降到第二浇铸层上，以及将基部凸缘固定到混凝土元件。
文档编号E02D27/42GK102859076SQ201080066354
公开日2013年1月2日 申请日期2010年3月24日 优先权日2010年3月24日
发明者B·奥尔加德 申请人:维斯塔斯风力系统集团公司