环形组合式超大直径海上风电单桩基础的制作方法

本实用新型涉及一种环形组合式超大直径海上风电单桩基础。

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。

但是海上风电场的建设面临较大的困难，海上风机基础设计建造被认为是造成海上风电成本较高的重要因素。

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。

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，6MW、8MW甚至更大容量的海上风电机组已研发成功并逐步投入应用，采用传统的单桩型式，桩的直径和壁厚将会显著增加，其直径可能达到10米以上，既增加了成本，同时由于超大直径打桩设备的缺乏，能否顺利施工实施成为其应用的关键。

技术实现要素：
：

本实用新型的目的在于提供环形组合式超大直径海上风电单桩基础，该单桩基础有效地解决了超大直径单桩施工安装的难题，同时极大地增强了对水平位移的控制作用，提高了基础的承载性能，大大降低了结构的水平位移，相对于单纯增大直径或厚度，具有更好的经济效益和应用前景。

本实用新型环形组合式超大直径海上风电单桩基础，其特征在于：包括相互套置的第一单桩和第二单桩，所述第一、第二单桩均为钢管桩，两个单桩通过设在两者之间的若干个连接钢板焊接形成一个环形整体。

进一步的，上述第一单桩直径小于8米，所述第二单桩直径为8米、9米或更大。

进一步的，上述第一单桩长度为30-100米，所述第二单桩在第一单桩外部，其上部高度小于第一单桩，连接钢板上端延伸至第一单桩顶部起到加劲作用，第二单桩下部可比第一单桩短，连接钢板下端同样可做成加劲板型式。

进一步的，上述连接钢板为3个、4个、5个或更多。

进一步的，上述两单桩之间与连接钢板形成的空间灌注有混凝土或嵌岩混凝土桩。

本实用新型环形组合式超大直径海上风电单桩基础的施工工艺，所述环形组合式超大直径海上风电单桩基础包括相互套置的第一单桩和第二单桩，所述第一、第二单桩均为钢管桩，两个单桩通过设在两者之间的若干个连接钢板焊接形成一个环形整体；施工步骤：

1) 工厂精确放样后，制作第一单桩和第二单桩，通过连接钢板焊接第一、第二单桩组合成整体；

2) 现场施工海域确定该基础所在安装位置；

3) 将预制好的单桩基础运至相应位置，吊装定位好；

4) 在第一单桩上部设置打桩设备，对第一单桩进行打桩操作，则该单桩基础整体相应打入海床；

5) 清理单桩基础形成的环形空间内部的泥砂，进行灌注混凝土或钻孔灌入嵌岩桩；

6) 在第一单桩上端安装风机塔筒。

本实用新型给出了一种新型的海上风电超大直径单桩基础型式，由大直径单桩（第一单桩）与超大直径单桩（第二单桩）通过连接钢板焊接连成一体，打桩时仅打击大直径单桩（第一单桩），通过环形空间的连接钢板将超大直径单桩（第二单桩）一起打入海床。打入一定深度后，在分隔开的多个环形空间内灌入混凝土或根据工程实际需要选择布置数个嵌岩小桩，大直径单桩内不需要灌入混凝土或嵌岩，在增大基础整体刚度的同时极大地减小了混凝土用量。同时，该基础有效地解决了超大直径桩基施工安装的难题，提高了桩基水平承载能力与抗倾覆能力，降低了基础结构的动力响应，扩大了单桩基础的适用范围，使6MW、8MW甚至更大容量的风电机组采用单桩成为可能。因此，该基础方案具有极高的工程实际应用价值。

附图说明：

图1 为本实用新型的构造示意图；

图2是连接钢板一种实施例示意图；

图3是连接钢板另一种实施例示意图；

图4是图1的A-A剖面图；

图5是图1的B-B剖面图。

图中1 为大直径单桩（第一单桩）；2 为超大直径单桩（第二单桩）；3为连接钢板；4为灌注混凝土或嵌岩桩；5为风机塔筒。

具体实施方式：

本实用新型环形组合式超大直径海上风电单桩基础，包括相互套置的第一单桩1和第二单桩2，所述第一、第二单桩均为钢管桩，两个单桩通过设在两者之间的若干个连接钢板3焊接形成一个环形整体。

进一步的，上述第一单桩直径小于8米，所述第二单桩直径为8米、9米或更大。

进一步的，上述第一单桩长度为30-100米，所述第二单桩在第一单桩外部，其上部高度小于第一单桩，连接钢板上端延伸至第一单桩顶部起到加劲作用，第二单桩下部可比第一单桩短，连接钢板下端同样可做成加劲板型式。

进一步的，上述连接钢板为3个、4个、5个或更多。

进一步的，上述两单桩之间与连接钢板形成的空间灌注有混凝土或嵌岩混凝土桩4。

连接钢板3为一长条形板，上、下端具有斜边，以增加第一单桩、第二单桩之间的强度；连接钢板3也可以为锯齿状的薄片，其包括多个连续的斜片301和横片302。为了设计合理，可以将第一单桩和第二单桩设计成锥度，第一单桩自上而下的锥度6度，第二单桩自上而下的锥度3度。为了增加连接钢板3与混凝土或嵌岩混凝土桩4的连接强度，在连接钢板3侧表面上沿其长度方向可以设有一条或两条金属焊线。

本实用新型环形组合式超大直径海上风电单桩基础的施工工艺，所述环形组合式超大直径海上风电单桩基础包括相互套置的第一单桩和第二单桩，所述第一、第二单桩均为钢管桩，两个单桩通过设在两者之间的若干个连接钢板焊接形成一个环形整体；施工步骤：

1) 工厂精确放样后，制作第一单桩和第二单桩，通过连接钢板焊接第一、第二单桩组合成整体；

2) 现场施工海域确定该基础所在安装位置；

3) 将预制好的单桩基础运至相应位置，吊装定位好；

4) 在第一单桩上部设置打桩设备，对第一单桩进行打桩操作，则该单桩基础整体相应打入海床；

5) 清理单桩基础形成的环形空间内部的泥砂，进行灌注混凝土或钻孔灌入嵌岩桩4；

6) 在第一单桩上端安装风机塔筒5。

本实用新型给出了一种新型的海上风电超大直径单桩基础型式，由大直径单桩（第一单桩）与超大直径单桩（第二单桩）通过连接钢板焊接连成一体，打桩时仅打击大直径单桩（第一单桩），通过环形空间的连接钢板将超大直径单桩（第二单桩）一起打入海床。打入一定深度后，在分隔开的多个环形空间内灌入混凝土或根据工程实际需要选择布置数个嵌岩小桩，大直径单桩内不需要灌入混凝土或嵌岩，在增大基础整体刚度的同时极大地减小了混凝土用量。同时，该基础有效地解决了超大直径桩基施工安装的难题，提高了桩基水平承载能力与抗倾覆能力，降低了基础结构的动力响应，扩大了单桩基础的适用范围，使6MW、8MW甚至更大容量的风电机组采用单桩成为可能。因此，该基础方案具有极高的工程实际应用价值。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。