一种格构式混凝土风电塔预制墩台板梁式基础的制作方法

本实用新型涉及风力发电的技术领域，尤其是指一种格构式混凝土风电塔预制墩台板梁式基础。

背景技术：

风力发电行业目前已经应用的基础根据基础抗倾覆原理可分为重力扩展式基础、桩基础、岩石锚杆基础等等。

圆形扩展基础由基础底板、棱台及墩台三部分构成，依靠基础及回填土自重抵抗较大的倾覆弯矩。适用于平原、丘陵及部分山地。优点是支模容易，施工简单，施工速度较快，适应性较广。缺点是底面积较大，开挖回填工程量大、混凝土与钢筋用量较大，破坏环境。

肋梁式重力扩展式基础由底版、肋梁及墩台组成，区别于圆形扩展基础，采用肋梁取代得棱台部分，由肋梁和板共同抵抗截面弯矩。适用于平原、丘陵及部分山地。优点是底板厚度较小，混凝土与钢筋用量能减小。缺点为底面积较大，开挖回填工程量大，破坏环境，模板较为复杂，振捣困难。

桩基础依靠桩土之间相互作用(侧阻力、端阻力)，抵抗上部荷载，桩类型包括预应力混凝土管状和钻孔灌注桩，以灌注桩居多。适用近海滩涂、沼泽、较厚回填土场地以及极软土质等极端恶劣地质条件。优点为承载力大、沉降小、能承受复杂载荷、便于机械化施工、基础尺寸较小。缺点为造价较高，预制桩挤土效应会对周围建、构筑物及基础产生影响；大直径灌注桩施工工艺复杂，影响因素较多，质量难以控制。

岩石锚杆基础利用岩石良好的承载能力，将基础通过高强锚杆固定于岩石上，岩石锚杆包括带预张力的岩石锚杆和不施加预张力的非预应力岩石锚杆两种。风电塔筒基础承受较大疲劳荷载，通常采用预应力锚杆。适用于山区岩石场地。优点为承载力高，基础尺寸较小，节省混凝土及钢筋用量。缺点是锚杆防腐要求较高、对岩石种类、风化程度有一定要求，需要专业施工机械。

格构式混凝土风电塔目前还未应用于风电行业，行业内还未有相应的基础类型。类似的钢制格构式塔在电力行业输电线塔中有应用，因根开很大，一般采用独立桩基础，视情况配框架梁串联所有独立桩基础，基础造价成本较低。与钢制塔不同，混凝土塔自重大，桩基础中管桩不仅要提供拉拔力抵抗基础倾覆，还要提供竖直力抵抗基础上部自重，桩管数目需求较多，成本反而较高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种格构式混凝土风电塔预制墩台板梁式基础，采用板梁式结构，与地基接触面积大，可减小地基打桩数目或不打桩，节约地基处理费用，基础抗倾覆能力强。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种格构式混凝土风电塔预制墩台板梁式基础，包括基础底板、梯形轮辐梁、中心圆环梁、预制墩台、墩台座、基础底板外圈肋梁、格构间传力梁、混凝土灌注桩和混凝土薄垫层；所述基础底板为圆形或正多边形，是基础抗倾覆的主要构件，基础底板的边缘为基础倾翻的转动边；所述中心圆环梁位于基础底板的上表面正中央，为空心薄壁圆柱体结构，用于提高基础底板中央的抗弯与抗剪能力；所述梯形轮辐梁均布于基础底板的上表面，是基础主要的承弯构件，梯形轮辐梁的大端与中心圆环梁外表面连接，梯形轮辐梁的小端沿基础底板径向方向延伸到基础底板外径边缘；所述基础底板外圈肋梁有多个分布在基础底板外圈位置，各肋梁之间首尾相接，形成基础底板外圆的内接正多边形，提高基础底板的局部抗弯能力；所述预制墩台固定墩台座上，通过墩台座使预制墩台与基础底板形成为一个整体，在预制墩台移动到指定位置后，再绑扎墩台座的钢笼与预制墩台外露的搭接钢筋，墩台座的钢笼与基础底板的钢笼连续无间段；格构式混凝土风电塔与预制墩台直接对接，采用体外钢绞线预紧；所述格构间传力梁连接相临墩台座，与基础底板成倾斜角度浇注在一起，并与墩台座的墩台肋板浇注在一起，提高格构之间的整体刚性，同时能够传递格构间的荷载；所述混凝土灌注桩穿过混凝土薄垫层来支撑基础底板，用于提高地基的承载力，而当地基承载力足够时是不需要混凝土灌注桩；所述混凝土薄垫层位于基础底板下，与地基土壤直接接触，混凝土薄垫层浇注成型后，在其上绑扎基础底板及其相关构件的钢笼。

进一步，所述预制墩台在基础施工前预制成型，基础底板的钢笼绑扎时再移动预制墩台到基础底板的钢笼上，所述预制墩台包括圆柱墩柱、抗拔法兰及墩台与基础底板连接用的抗剪钢筋和基础锚板；圆柱墩柱轴线与基础底板成倾斜角度连接，圆柱墩柱外径不变，内部壁厚变化形成有4个内腔，从墩台上部往下，分别为灌浆连接腔、行人通道、预应力承台盘腔和钢绞线张拉工作室；所述灌浆连接腔底部水平，与格构式混凝土风电塔对接，对接面灌薄桨，风电塔与灌浆连接腔间隙灌满桨，主要作用是提高混凝土风电塔的抗扭可靠性；所述灌浆连接腔底部有定位销孔，混凝土风电塔吊装时在两个圆柱墩柱上插入定位销即可定位混凝土风电塔；所述行人通道与圆柱墩柱壁厚之间贯穿有门孔；所述基础锚板为钢法兰盘，预埋在预应力承台盘腔下部，为钢绞线锚具承压盘；圆柱墩柱的搭接钢筋预埋在圆柱墩柱中，后续与墩台座的墩台肋板钢笼绑扎浇注形成整体；所述抗拔法兰的搭接钢筋预埋在抗拔法兰底部，与基础底板钢笼绑扎；所述抗剪钢筋在墩柱预制成型后穿入抗拔法兰的孔道中，基础施工中抗剪钢筋与基础底板钢笼绑扎，抗拔法兰整体完全嵌入墩台座的抗拔台内腔中，同时墩台座的中心凸台嵌入钢绞线张拉工作室，抗剪钢筋贯穿墩台座的中心凸台、抗拔法兰与基础底板。

进一步，所述墩台座与基础底板同时浇注，由上承台、墩台肋板、抗拔台和中心凸台组成；所述上承台为矩形截面圆环，与其周围4个墩台肋板上部浇注在一起，提高墩台座的整体刚性，同时也作为地面承台，基础底板径向位置内侧的墩台肋板与梯形轮辐梁浇注在一起，基础底板径向位置外侧墩台与基础底板浇注在一起，其余两个墩台肋板与格构间传力梁浇注在一起；所述抗拔台主要作用是抵抗预制墩台的拉拔力，传递预制墩台拉拔力到基础底板，抗拔台为具有内腔的圆环，位于墩台座底部，底面连接基础底板，顶面支撑4个墩台肋板；所述中心凸台与基础底板固为一起，与抗拔台内腔形成的圆环凹槽为预制墩台的抗拔法兰的卡槽。

进一步，所述基础底板外圈肋梁为长条矩形梁。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、格构式混凝土风电塔预制墩台板梁式基础底面积大，与地基接触面积多，减小了地基处理费用(打桩费用)。

2、混凝土风电塔自重比较大，采用板梁式结构，能利用塔身混凝土自重增加基础抗倾覆的能力。

3、采用预制墩台能保证墩台的制造质量，减小墩台模具数量，整个项目一个墩台模具即可，同时可以浇注出门洞，减小格构式混凝土风电塔模具数量。

4、采用预制墩台可以方便调节墩台间的相对位置，保证格构式混凝土风电塔装配质量。

5、采用预制墩台可以提高整个基础的施工速度。

附图说明

图1为格构式混凝土风电塔预制墩台板梁式基础的结构示意图。

图2为格构式混凝土风电塔预制墩台板梁式基础的截面图。

图3为预制墩台的结构示意图。

图4为预制墩台的截面图。

图5为预制墩台与基础底板的连接示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1至图5所示，本实施例所提供的格构式混凝土风电塔预制墩台板梁式基础，包括基础底板1、梯形轮辐梁2、中心圆环梁3、预制墩台4、墩台座5、基础底板外圈肋梁6、格构间传力梁7、混凝土灌注桩8和混凝土薄垫层9；所述基础底板1为圆形或正多边形，是基础抗倾覆的主要构件，基础底板1的边缘为基础倾翻的转动边；所述中心圆环梁3位于基础底板1的上表面正中央，为空心薄壁圆柱体结构，用于提高基础底板1中央的抗弯与抗剪能力；所述梯形轮辐梁2均布于基础底板1的上表面，是基础主要的承弯构件，梯形轮辐梁2的大端与中心圆环梁3外表面连接，梯形轮辐梁2的小端沿基础底板1径向方向延伸到基础底板1外径边缘；所述基础底板外圈肋梁6为长条矩形梁，有多个分布在基础底板1外圈位置，各肋梁之间首尾相接，形成基础底板1外圆的内接正多边形(而在本实施例具体为一个正八边形)，提高基础底板的局部抗弯能力；所述预制墩台4固定墩台座5上，通过墩台座5使预制墩台4与基础底板1形成为一个整体，在预制墩台4移动到指定位置后，再绑扎墩台座5的钢笼与预制墩台4外露的搭接钢筋，墩台座5的钢笼与基础底板1的钢笼连续无间段；格构式混凝土风电塔与预制墩台4直接对接，采用体外钢绞线预紧；所述格构间传力梁7连接相临墩台座5，与基础底板1成一定倾斜角度浇注在一起，并与墩台座5的墩台肋板浇注在一起，提高格构之间的整体刚性，同时能够传递格构间的荷载；所述混凝土灌注桩8穿过混凝土薄垫层9来支撑基础底板1，用于提高地基的承载力，而当地基承载力足够时是不需要混凝土灌注桩8，混凝土灌注桩8在墩台底下布置相对较密，其余位置均匀分布；所述混凝土薄垫层9位于基础底板1下，与地基土壤直接接触，混凝土薄垫层9浇注成型后，在其上绑扎基础底板1及其相关构件的钢笼。

预制墩台4在基础施工前预制成型，基础底板的钢笼绑扎时再移动预制墩台到基础底板的钢笼上，所述预制墩台4包括圆柱墩柱4-1、抗拔法兰4-2及墩台与基础底板连接用的抗剪钢筋4-3和基础锚板4-4；圆柱墩柱4-1轴线与基础底板1成一定倾斜角度连接，圆柱墩柱4-1外径不变，内部壁厚变化形成有4个内腔，从墩台上部往下，分别为灌浆连接腔4-1-3、行人通道4-1-5、预应力承台盘腔4-1-6和钢绞线张拉工作室4-1-7；所述灌浆连接腔4-1-3底部水平，与格构式混凝土风电塔对接，对接面灌薄桨，风电塔与灌浆连接腔间隙灌满桨，主要作用是提高混凝土风电塔的抗扭可靠性；所述灌浆连接腔4-1-3底部有定位销孔4-1-8，混凝土风电塔吊装时在两个圆柱墩柱4-1上插入定位销即可定位混凝土风电塔；所述行人通道4-1-5与圆柱墩柱壁厚之间贯穿有门孔4-1-4；所述基础锚板4-4为钢法兰盘，预埋在预应力承台盘腔4-1-6下部，为钢绞线锚具承压盘；圆柱墩柱4-1的搭接钢筋4-1-2预埋在圆柱墩柱4-1中，后续与墩台座5的墩台肋板钢笼绑扎浇注形成整体；所述抗拔法兰4-2的搭接钢筋4-2-1预埋在抗拔法兰4-2底部，与基础底板钢笼绑扎；所述抗剪钢筋4-3在墩柱预制成型后穿入抗拔法兰的孔道4-2-2中，基础施工中抗剪钢筋4-3与基础底板钢笼绑扎，抗拔法兰4-2整体完全嵌入墩台座5的抗拔台5-3内腔中，同时墩台座5的中心凸台5-4嵌入钢绞线张拉工作室4-1-7，抗剪钢筋4-3贯穿墩台座5的中心凸台5-4、抗拔法兰4-2与基础底板1。

墩台座5与基础底板1同时浇注，由上承台5-1、墩台肋板、抗拔台5-3和中心凸台5-4组成；所述上承台5-1为矩形截面圆环，与其周围4个墩台肋板5-2-1、5-2-2、5-2-3、5-2-4上部浇注在一起，提高墩台座5的整体刚性，同时也作为地面承台，基础底板1径向位置内侧的墩台肋板5-2-1与梯形轮辐梁2浇注在一起，基础底板径向位置外侧墩台5-2-2与基础底板1浇注在一起，其余两个墩台肋板5-2-3、5-2-4与格构间传力梁7浇注在一起；所述抗拔台5-3主要作用是抵抗预制墩台4的拉拔力，传递预制墩台4拉拔力到基础底板1，抗拔台5-3为具有内腔的圆环，位于墩台座5底部，底面连接基础底板1，顶面支撑4个墩台肋板5-2-1、5-2-2、5-2-3、5-2-4；所述中心凸台5-4与基础底板1固为一起，与抗拔台5-3内腔形成的圆环凹槽为预制墩台4的抗拔法兰4-2的卡槽。

基础的施工过程可分为：第一步、打入混凝土灌注桩8；第二步、现浇混凝土薄垫层9；第三步、钢笼绑扎(包括基础底板1、中心圆环梁3、梯形轮辐梁2、基础底板外圈肋梁6)；第四步、装配预制墩台4，调节墩台相对位置，墩台座5与格构间传力梁7钢笼绑扎；第五步、合模，整体浇注基础底板1、中心圆环梁3、梯形轮辐梁2、基础底板外圈肋梁6、格构间传力梁7与墩台座5。

以上所述实施例只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。