一种海上风电瓶形重力式基础的制作方法

本实用新型涉及海上风电行业，尤其是一种海上风电瓶形重力式基础。适用于国内缺少大型起重船设备的施工条件，以及浅表层具有承载力较高地基的海床环境。

背景技术：

目前，在国内常见的海上风电基础结构型式为桩基基础，包括单桩基础、多桩导管架基础和高桩承台基础等。重力式基础在国外海上风电领域已有较多应用，在国内由于受到海上施工机械的限制，并没有得到很好的应用。

随着国内海上风电的大规模建设，发现在福建广东沿海地区，多为承载力较高的岩性地基，该类型地基对于桩基基础施工的打桩和钻孔设备要求较高，施工难度大且海上作业时间长，需要消耗大量的钢材而造成建设费用昂贵。在该区域采用重力式基础具有一定的优势，但是采用国外海上风电工程类似的普通重力式基础，基础重量较重，需要采用大型的起重船设备进行沉放施工，如此规模的起重船在国内市场较少，使用成本高。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种适应岩性地质条件的海上风电瓶形重力式基础，以求降低施工风险、节约施工成本；同时基础本身应满足自浮稳定要求，可在没有大型起重船的条件下短距离拖运及沉放施工。

本实用新型所采用的技术方案是：海上风电瓶形重力式基础，其特征在于所述基础类似上小下大的瓶形，基础中心为直通到底的小口径的中立柱，中立柱上端连接风机塔筒，中立柱中部以下外接封闭的大直径圆形箱体，该圆形箱体由底板、箱体外壁、变径斜置的顶盖板和将圆形箱体分隔成若干个辐射状隔舱的箱体隔板组成，所述箱体隔板一侧与中立柱外壁连接，另一侧与箱体外壁连接，顶盖板上端与中立柱外壁连接，下端与箱体外壁上沿连接。

所述中立柱沿其筒壁均匀布设一圈预应力钢绞线，预应力钢绞线一端通过法兰连接螺栓与风机塔筒连接，预应力钢绞线另一端从中立柱顶部一直贯穿到底部通过预埋在底板中的锚固板固定。

所述底板下面设有垫层，该基础的底部周边压有一圈抛石。

所述中立柱内和圆形箱体内灌填砂石。

所述中立柱、箱体外壁、底板、顶盖板和箱体隔板均为钢筋混凝土材质。

本实用新型的有益效果是：1)适用于岩质地基海域，由于不涉及沉桩及嵌岩等施工工序，只需小型起重船辅助下沉，海上设备投入小，施工作业周期短，造价低。2)基础在设计过程中已经考虑浮运及下沉各个阶段，可以通过水体或砂体压载实行基础自稳，下沉过程中只需在各个分舱内均匀缓慢注水下沉，小型起重船(200t～600t)辅助调整，无需投入大型起重船吊扶安装，降低施工门槛及造价，使得该种基础在国内海上风电领域更具竞争力。3)由于半潜驳船下沉及基础自浮对水深的要求，该基础适合十几米水深条件下安装，对于水深较浅机位可结合沉箱结构尺寸、周边水深情况设置下潜坑，在高潮位时实施吊拖至现场安装。4)下部结构为分舱的箱体，提高了浮运和下沉过程中基础的稳定性。5)箱体上部采用变径斜盖板封闭，可防止基础浮运及沉放过程中发生渗水，影响浮运稳定性。同时变径顶盖可以有效降低中立柱与下部箱体连接部位的应力集中。

附图说明

图1是本实用新型实施例的立面布置图。

图2是本实用新型实施例的平面布置图。

具体实施方式

如图1、图2所示，实施例海上风电瓶形重力式基础主要由中立柱1、顶盖板3、箱体外壁4、箱体隔板5以及底板6组成。

所述基础类似上小下大的瓶形，为减少波浪荷载对基础的作用，基础中心采用一通到底的小口径的中立柱1，其上端与上部风机塔筒连接，中立柱的中部以下(平均海平面以下)为封闭的大直径圆形箱体。该圆形箱体由底板6、箱体外壁4、变径斜置的顶盖板3和将圆形箱体分隔成若干个辐射状隔舱的箱体隔板5组成。所述箱体隔板5一侧与中立柱1外壁连接，另一侧与箱体外壁4连接，箱体隔板5一方面起到连接中立柱1和箱体外壁4的作用，另一方面基础沉放安装过程中，当用水体压载时，基础内的分舱结构可以增加定倾高度，提高自浮稳定性。基础顶部采用变径的顶盖板3封闭，顶盖板3上端与中立柱1外壁连接，下端与箱体外壁4上沿连接，此顶盖板可防止基础浮运及沉放过程中发生渗水，影响浮运稳定性，同时变径顶盖可以有效降低中立柱与下部箱体连接部位的应力集中。

所述中立柱1为预应力构件，沿其筒壁均匀布设一圈预应力钢绞线2，每束预应力钢绞线通过4个高强的法兰连接螺栓7与上部风机塔筒连接，该预应力钢绞线2从中立柱顶部一直贯穿到底与底板6固定。

所述底板6下面设有垫层8，并在基础的底部周边压有一圈抛石9。中立柱1内和圆形箱体内灌填砂石10。

本实施例的具体施工方法如下：

本例的基础整体结构，包括中立柱1、箱体外壁4、顶盖板3、箱体隔板5、底板6均为钢筋混凝土材质，连同预应力钢绞线2在陆上预制完成，包括底模安装、钢筋骨架安装支模、混凝土浇筑、养护、拆模预应力钢绞线张拉。基础沉放前，需对基床进行处理，包括基槽开挖、基槽抛石、基床夯实和基床整平等工序，保证基床的承载力性能和平整度。基槽开挖高度和开挖坡度根据具体地质情况确定，需保证清除表层承载力较低的淤泥层和开挖边坡的稳定。抛填碎石垫层8的厚度根据可根据开挖平整度调节。重力式基础运输采用气囊滚运装船、大型驳船运输，每件重力式基础安装前，需详细计算每件基础在运输、安装全过程的关键参数，如：拖轮拖力计算、不同灌水量的结构浮游稳定计算、构件在半潜驳上下沉时所需要的水域面积及水深、需要利用多少潮位、起重船吊力数值的控制标准等。基础运至施工现场后，半潜驳船在基础周边位置注水下潜，基础在设计初已经考虑可以借助沉箱自身在水中的浮力来实现自稳，辅助采用200t～600t起重船安装，起重船的作用只对沉箱实施小范围(50cm左右)的上下调整，以适应涨落潮及实现构件着床。沉放完成后在箱体空腔和中立柱空腔内灌满砂石10，以提高基础的稳定性。在基础周边需抛填块石9，对基础进行防冲刷保护。整个基础结构施工完成后，上部塔筒法兰可以通过预埋在基础内的螺栓连接。

上述实施例主要应用于海上风电重力式基础，但并不以此为限，对于海洋工程结构所涉及的其他重力式基础结构也可运用本发明技术方案进行改良以优化基础结构型式。