具有蜂窝式地下连续墙的风机基础及其施工方法与流程

1.本发明属于风电技术领域，尤其涉及一种具有蜂窝式地下连续墙的风机基础及其施工方法。


背景技术：

2.陆上风力发电机是风力发电的重要形式之一，风机上部结构较大、自身较重，所以风机基础的抗倾覆、抗剪、抗疲劳的稳定性十分重要。陆上风机基础常用的形式有桩基础、扩展基础等。桩基础由基桩竖直或倾斜设置在地基中，并和承台连接组成来承受上部载荷。扩展基础是将基础截面适当扩大，使作用在基底的载荷小于地基所能允许的最大承载力。目前随着大容量风电机组被推广应用，风机的塔筒重量和载荷对风机基础结构的安全性要求有所提高。在此条件下，传统风机基础存在承载能力小、占地面积大等问题，不能满足大容量风电机组的需求。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种抗倾覆稳定性好的具有蜂窝结构地下连续墙的风机基础。
4.根据本发明实施例的具有蜂窝结构地下连续墙的风机基础包括：蜂窝式地下连续墙和承台。所述蜂窝式地下连续墙的垂直于竖直方向上的横截面为蜂窝结构，所述蜂窝式地下连续墙内限定出若干沿竖直方向延伸的孔洞，所述孔洞内填充有土体，所述承台位于所述蜂窝式地下连续墙的上方并与其相连。
5.根据本发明实施例的具有蜂窝结构地下连续墙的风机基础，通过蜂窝结构地下连续墙的设置，增强风机的抗倾覆稳定性，提高风机基础的强度，延长风机的使用寿命，减小风机基础的占地面积。
6.在一些实施例中，所述蜂窝式地下连续墙包括紧密排列的若干蜂窝单位，所述蜂窝单位中部限定出所述孔洞，相邻所述蜂窝单位共用一段墙体。
7.在一些实施例中，所述蜂窝单位为中空的正多棱柱结构。
8.在一些实施例中，所述蜂窝式地下连续墙由七个结构相同的所述蜂窝单位组成，其中的六个所述蜂窝单位围绕位于中部的所述蜂窝单位排布并依次相连。
9.在一些实施例中，所述蜂窝单位垂直与竖直方向的横截面的外周轮廓的边长为1.5-2.5m。
10.在一些实施例中，所述蜂窝式地下连续墙的墙体厚度大于等于400mm。
11.在一些实施例中，所述蜂窝式地下连续墙在竖直方向上的高度为10-20m。
12.在一些实施例中，所述蜂窝式地下连续墙为对称结构。
13.在一些实施例中，所述风机基础为根据权利要求1-9中任一项所述的风机基础，所述施工方法包括如下步骤：
14.步骤1、构筑导墙；
15.步骤2、成槽施工并进行清槽工作；
16.步骤3、预制钢筋笼并将钢筋笼沉放至所述槽中；
17.步骤4、混凝土浇筑形成所述蜂窝式地下连续墙；
18.步骤5、浇筑形成所述承台。
附图说明
19.图1是本发明实施例提供的蜂窝式地下连续墙风机基础的结构图。
20.图2是本发明实施例提供的蜂窝式地下连续墙剖面图。
21.图3是图1的局部放大示意图。
22.附图标记：
23.风机基础100；蜂窝式地下连续墙1；蜂窝单位11；孔洞12；承台2；锚栓笼组合件3；法兰31；上锚板32；高强灌浆料33；锚杆34；下锚板35；钢筋笼4；
具体实施方式
24.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
25.下面根据图1-图3所示，描述本发明的实施例中的具有蜂窝式地下连续墙的风机基础100的基本结构。
26.风机基础100包括蜂窝式地下连续墙1和承台2。蜂窝式地下连续墙1埋设于地下作为风机基础100的支撑结构，承台2的底部与蜂窝式地下连续墙1的顶部相连，承台2的顶部与地面平齐，承台2的顶部用于连接风机等地面之上的结构。换言之，蜂窝式地下连续墙1及承台2均位于地平面之下，蜂窝式地下连续墙1又位于承台2的下方。
27.蜂窝式地下连续墙1由沿竖直方向延伸的连续墙体构成，其在垂直于竖直方向上的横截面为蜂窝结构。蜂窝式地下连续墙1包括若干蜂窝单位11，若干蜂窝单位11紧密排列形成蜂窝式地下连续墙1，每个蜂窝单位11中部限定出沿竖直方向延伸的孔洞12，孔洞12内填充有土体。可以理解的是，相邻蜂窝单位11共用一面孔壁(墙体)。换言之，蜂窝单位11为类筒状结构，若干蜂窝单位11的墙体彼此相连组成沿竖直方向延伸的蜂窝式地下连续墙1，蜂窝式地下连续墙1内部的各孔洞12内由土体填充，孔洞12内填充的土体起到进一步增强风机基础的抗倾覆性、抗挤压性的作用。
28.本发明实施例的风机基础包括用于支撑承台的蜂窝式地下连续墙，蜂窝式地下连续墙由紧密排列的若干蜂窝单位组成，若干蜂窝单位可以分散且共同承担大弯矩载荷，并且蜂窝式地下连续墙外侧以及内部的地基土向墙体施加一定的压力，使得蜂窝式地下连续墙的抗挤压能力、抗倾覆稳定性和承载能力优于传统的截面为圆形或单一多边形的连续墙结构。此外，由于蜂窝式地下连续墙具有较强的承载能力，因此其在满足风电机组的载荷要求的情况下，可以具有更小的占地面积。
29.本发明实施例的风机基础可应用于陆上风电机组基础，特别是大容量机组的天然地基基础。
30.下面根据图1-图3描述本发明提供的一个具体实施例。为描述方便，将风机基础100的延伸方向定义为上下方向，上下方向如图1中的箭头所示。
31.如图1所示，蜂窝式地下连续墙风机基础100包括蜂窝式地下连续墙1、承台2、锚栓笼组合件3和钢筋笼4。
32.蜂窝式地下连续墙1由紧密排列的若干蜂窝单位11形成，相邻蜂窝单位11共用一段墙体。可以理解的是，紧密排列的若干蜂窝单位11的墙体呈连续结构，即为一体式墙体，经一次性浇筑而成。
33.进一步地，如图2所示，组成蜂窝式地下连续墙1的若干蜂窝单位11的结构形状相同，并且蜂窝单位11为中空的正六棱柱结构。换言之，蜂窝单位11与竖直方向垂直的横截面为正六边形结构。具体地，在本实施例中，蜂窝单位11与竖直方向垂直的横截面的外周轮廓为正六边形，并且，蜂窝单位11与竖直方向垂直的横截面的内周轮廓为正六边形，即蜂窝单位11的中部孔洞12的横截面为正六边形。可替换地，蜂窝单位11与竖直方向垂直的横截面的内周轮廓可以是圆形或其他形状，即蜂窝单位11的中部孔洞12的横截面可以是圆形或其他形状。
34.为了使蜂窝式地下连续墙1的结构更加均匀且合理，本实施例中的蜂窝式地下连续墙1由七个蜂窝单位11密铺排列并彼此相连而成。如图2所示，一个蜂窝单位11位于中部，其余六个蜂窝单位11围绕位于中部的蜂窝单位11依次排列。可以理解的是，位于外围的蜂窝单位11均分别与中部的蜂窝单位11同用一段墙体，由于本实施例中的蜂窝单位11由六段墙体首尾相连形成，因此组成中部的蜂窝单位11的墙体均与其他蜂窝单位11墙体共用。因此也可以认为，中部的蜂窝单位11由六个沿周向依次相连的蜂窝单位11形成。
35.在实际应用时，蜂窝式地下连续墙1外部和内部孔洞12内均具有压实的土体，土体为墙体提供一定的压迫力以支撑墙体。风机基础100上方的风机受到强风力作用时，弯矩载荷向下传导至蜂窝式地下连续墙1，组成蜂窝式地下连续墙1的每个蜂窝单位11的每段墙体可以共同分担弯矩载荷，以避免倾覆，因此本发明实施例提供的蜂窝式地下连续墙1与相关技术相比具有更强的抗倾覆稳定性。此外，由于蜂窝式地下连续墙1的蜂窝式结构，再其内部孔洞12填充有土体的情况下，其能承受来自于外部土体的更大的压迫力，因此本发明实施例提供的蜂窝式地下连续墙1与相关技术相比具有更强的抗压迫性能。
36.当然，在其他实施例中，蜂窝式地下连续墙1可以由其他数量的蜂窝单位11构成，或者，组成蜂窝式地下连续墙1的蜂窝单位11还可以具有其他排列方式，本发明对此不做限制。
37.需要说明的是，蜂窝单位11不限于上述正六棱柱结构，例如在其他可替换实施例中，蜂窝单位11还可以为正三棱柱结构、正四棱柱结构等。作为示例，当蜂窝单位11为正三棱柱结构时，蜂窝式地下连续墙1可以由六个蜂窝单位11组成，这六个蜂窝单位11沿周向依次排列并且相邻两个蜂窝单位11共用一段墙体，组成了类正六棱柱结构的蜂窝式地下连续墙1。此外，组成蜂窝式地下连续墙1的蜂窝单位11可以包括多种类型，例如正三棱柱结构的蜂窝单位11与正六棱柱结构的蜂窝单位11混合排列。当蜂窝单位11不是正多棱柱结构时，施工难度较大，并且各条边受力不均匀。因此优选选择蜂窝单位11形状为正多棱柱结构，使得每段墙体受力均匀，并且便于施工。
38.优选地，蜂窝式地下连续墙1在多个方向上尺寸相同，或者说，蜂窝式地下连续墙1为对称结构，以使风机基础100的结构更加稳定可靠。
39.可选地，蜂窝单位11垂直于竖直方向的横截面的外周轮廓(正六边形)的边长为
1.5-2.5m。进一步可选地，蜂窝单位11垂直于竖直方向的横截面的外周轮廓(正六边形)的边长为1.5-2.0m，例如1.5m、2m、2.5m中的任一数值。
40.可选地，蜂窝式地下连续墙1墙体的厚度大于等于400mm，例如，蜂窝式地下连续墙1墙体的厚度可以选取400mm、500mm、700mm、1000mm中的任一数值。
41.可选地，蜂窝式地下连续墙1墙体的强度不低于c20。
42.可选地，蜂窝式地下连续墙1的高度为10-20m，例如，蜂窝式地下连续墙1的高度为10m、12m、14m、16m、18m、20m中的任一数值。
43.本实施例中，承台2为圆形扩展基础承台。蜂窝式地下连续墙1中心轴线(竖直方向)与圆形扩展基础承台2中心轴线在一条直线上。可选地，承台2的底面圆形截面直径为8m-14m，具体地，承台2的底面圆形截面直径长度可以选取8m、10m、12m、14m中的任意数值，需要说明的是，承台2的底面圆形截面直径应大于蜂窝式地下连续墙1的最大宽度尺寸。
44.如图3所示，锚栓组合件3包括法兰31、上锚板32、高强灌浆料33、锚杆34和下锚板35。上锚板32位于承台2的上方，上锚板32与承台2的上表面之间由高强灌浆料33填充，法兰31位于上锚板32的上方。下锚板35位于承台2的底部，锚杆4位于承台2内，上端穿过法兰31并拉紧，下端与下锚板35相连，加强承台2的强度。
45.钢筋笼4位于蜂窝式地下连续墙1内，用于增强浇注的蜂窝式地下连续墙1的结构强度。优选地，钢筋笼4为连续结构并与蜂窝式地下连续墙1的墙体结构相对应，使蜂窝式地下连续墙1的结构强度最优化，或者，钢筋笼4由多段钢筋拼接而成，以简化施工难度。可替换地，在其他实施例中，钢筋笼4还可以只设置在蜂窝式地下连续墙1的部分墙体内，以减少构造成本。
46.进一步的，如图2所示，为了提高风机基础100的结构稳定性，钢筋笼4的顶部从蜂窝式地下连续墙1的顶部伸出并伸入承台2内，以便提高蜂窝式地下连续墙1与承台2之间的连接强度和刚性。更进一步地，深入承台2内的钢筋笼4可以与承台2内部的钢筋(图中未示出)相连，以进一步提高连接强度和刚性。
47.优选地，如图2所示，钢筋笼4的底部与蜂窝式地下连续墙1的底部平齐，以使蜂窝式地下连续墙1的结构强度最优化。当然在其他实施例中，钢筋笼4的底部可以位于蜂窝式地下连续墙1底部的上方，即钢筋笼4无需上下贯穿蜂窝式地下连续墙1，以节约构造成本。
48.本发明的实施例还提出一种风机基础100的施工方法。风机基础100为上述任一项实施例中的具有蜂窝式地下连续墙1的风机基础100，施工方法主要包括如下步骤：
49.步骤1、构筑导墙；
50.步骤2、成槽施工并进行清槽工作；
51.步骤3、预制钢筋笼并将钢筋笼沉放至所述槽中；
52.步骤4、混凝土浇筑形成蜂窝式地下连续墙；
53.步骤5、浇筑形成承台。
54.需要说明的是，步骤4中形成蜂窝式地下连续墙1的步骤为一体浇筑方法，可选采用导管法进行水下混凝土浇筑，并将步骤3中的钢筋笼4浇筑其中。
55.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
56.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
57.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”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，也可以是电连接或彼此可通讯；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发明中的具体含义。
58.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
59.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
60.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。