专利名称：多桩钢构架海上风电机组基础结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于海上风电机组快速安装的基础结构，尤其是一种多桩钢构架
海上风电机组基础结构，属于海上风力发电行业土木工程技术领域。
背景技术：
在我国，风力发电行业是一个新兴的行业。上世纪八十年代起，我国引进国外技术 逐步在国内建设风力发电场，2000年以后，由于国家鼓励对可再生能源的开发和利用，使国 内风力发电行业得到迅速发展。 到目前为止，我国已经在内蒙古、新疆、河北及东部沿海地区建成了一大批陆上风 电场。但随着风电产业的大规模发展，土地资源紧张、与当地其它产业的予盾等问题已日渐 显现，而我国拥有漫长的海岸线，海域蕴藏有丰富的风能资源，近年来，海上风电得到快速 的发展。 由于海上自然环境的特殊性，普通的陆上施工机械和施工方法将不能使用，陆上 常规的风电机组基础结构不便于用在海上。海上的风电机组基础要解决防潮水、防海浪、软 弱地基、海水腐蚀、快速施工等一系列问题。因为目前缺乏海上风电场的建设经验，尚没有 找到一种廉价、可靠的基础解决方案，常规的混凝土承台浇筑方式海上施工作业量大，受天 气影响大，施工周期长。尤其对于东南沿海潮间带海域，传统的陆上和海上设备较难进场， 海床面潮汐涨落频繁，可供施工作业的时间更短。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是基于我国沿海的近海及潮间带环境条件，提供 一种适合于近海及潮间带海域的多桩钢构架海上风电机组基础结构，具有廉价、可靠、施工 快速、简便的特点。 本实用新型所采用的技术方案是多桩钢构架海上风电机组基础结构，其特征在 于所述基础结构为3 6桩整体钢构架结构，包括竖直的钢套管，其内是与钢套管固结的 钢管桩，钢管桩下端伸入至海床以下持力层；钢套管通过上、下部的钢管与连接段钢管相 连，上部钢管为斜向，下部钢管设置斜向或水平向，此外，钢套管之间在水平方向连有水平 钢管，下部钢管和上部钢管的里端均与中间竖直的连接段钢管固定，连接段钢管的上端通 过法兰与塔筒固定连接。
所述钢套管与钢管桩之间由灌浆材料粘结固定。 所述连接段钢管为大直径钢管，其顶面高于最高潮位。连接段钢管的顶部设置检 修平台。所述钢管桩的直径为0 800 2500mm ;上部钢管的直径为0 600 1800mm :下部 钢管的直径为0 500 1400mm ;水平钢管(5)的直径为0 400 1200mm。 本实用新型的有益效果是(l)钢构架在工厂预制，质量易保证，并采用整体安 装，海上作业量小、作业时间短；(2)单个基础打入3 6根钢管桩，利用国内现有设备沉桩，施工工艺成熟；(3)钢构架均为圆形钢管组成，波浪力较小，尤其对近海海域，钢构架位 于水下，波浪荷载较大的区域仅为单根钢管，可较大限度的减少浪压力的作用；(4)钢管桩 与连接段间采用灌浆材料连接，施工简便，并且可以适应现场施工误差；(5)基础为全钢结 构，结合牺牲阳极的阴极保护与涂层防护的防腐蚀措施，施工工艺成熟，质量易保证。
图1是本实用新型应用于近海或潮间带海域的立面图。 图2是本实用新型实施例1 (3桩)应用于近海或潮间带海域的平面图。 图3是本实用新型实施例2(4桩)应用于近海或潮间带海域的平面图。 图4是本实用新型实施例3(5桩)应用于近海或潮间带海域的平面图。 图5是本实用新型实施例4(6桩)应用于近海或潮间带海域的平面图。
具体实施方式
(1)实施例1 : 如图1、图2所示，本例为应用于海上风电机组的3桩钢构架基础结构，它包括 3根竖直的钢套管2，其内是与钢套管通过灌浆材料粘结固定的钢管桩l，相邻桩间距为 18000mm，钢管桩1的直径为0 2100mm，钢管桩下端打入至海床以下持力层，桩长需根据风电 机组基础所处的地质与水文条件、风电机组的大小而定。钢套管2与连接段钢管6之间，焊 有3根直径为0 1600mm的上部钢管3，并焊有3根直径为0 1300mm的下部钢管4，下部钢管 4可根据需要设置为斜撑或水平向，本例按水平向设计。此外，钢套管2之间有3根直径为 0 1000mm的水平钢管5焊接相连。下部钢管4和上部钢管3的里端均与中间竖直的连接 段钢管6焊接固定，连接段钢管的上端通过法兰与塔筒8固定连接。 所述连接段钢管6为大直径钢管，可按等管径或变管径设计，图1即是按变管径设 计的，可以减少钢材量并减少浪压力。连接段钢管6的顶面应高于最高潮位，以保证风电机 组的电气设备不受海浪影响。连接段钢管的顶部设置检修平台7，检修平台用于运行期维护 和检修。 本实施例的钢构架及钢管桩1分别在工厂整体加工制作，运到现场后钢构架由起 重设备整体安装，钢管桩由打桩船打桩。根据水深情况，可先安装钢构架，调平完毕后，沿钢 套管位置进行打桩；也可先打桩，之后将钢构架整体套接在钢管桩上，再进行调平。钢套管 与钢管桩间的间隙采用灌注灌浆材料，灌浆材料固化后即钢管桩和连接筒牢固的粘接在一 起。
(2)实施例2 : 如图1、图3所示，本例为应用于海上风电机组的4桩钢构架基础结构，它包括 4根竖直的钢套管2，其内是与钢套管通过灌浆材料粘结固定的钢管桩l，相邻桩间距为 15000mm，钢管桩1的直径为0 1700mm，钢管桩下端打入至海床以下持力层。钢套管2与连 接段钢管6之间，焊有4根直径为0 1400mm的上部钢管3，并焊有4根直径为0 1200mm的 下部钢管4。钢套管2之间有4根直径为0 800mm的水平钢管5焊接相连。 其余结构及施工方式和例1相同，不再重复描述。 (3)实施例3 :
4[0024] 如图1、图4所示，本例为应用于海上风电机组的5桩钢构架基础结构，它包括 5根竖直的钢套管2，其内是与钢套管通过灌浆材料粘结固定的钢管桩l，相邻桩间距为 12000mm，钢管桩1的直径为0 1300mm，钢管桩下端打入至海床以下持力层。钢套管2与连 接段钢管6之间，焊有5根直径为0 1200mm的上部钢管3，并焊有5根直径为0 1000mm的 下部钢管4。钢套管2之间有5根直径为0 700mm的水平钢管5焊接相连。 其余结构及施工方式和例1相同，不再重复描述。 (4)实施例4 如图1、图5所示，本例为应用于海上风电机组的6桩钢构架基础结构，它包括 6根竖直的钢套管2，其内是与钢套管通过灌浆材料粘结固定的钢管桩l，相邻桩间距为 10000mm，钢管桩1的直径为0 1100mm，钢管桩下端打入至海床以下持力层。钢套管2与连 接段钢管6之间，焊有6根直径为0 900mm的上部钢管3，并焊有6根直径为0 700mm的下 部钢管4。钢套管2之间有6根直径为0 600mm的水平钢管5焊接相连。 其余结构及施工方式和例1相同，不再重复描述。 本实用新型用于单机容量为1. 5 5丽的海上风电机组基础结构，上述四个实施 例重点针对1. 5丽 2. 0丽风电机组荷载情况提出，其相关尺寸还可根据实际海床地质、海 洋水文条件、施工能力等有所调整。采用本结构后，风电机组基础可适应O 30m深度的海 上环境，基础不均匀沉降和水平位移都可以得到有效控制，且海上施工作业量小，受天气影 响小，施工质量易保证，造价较低，施工工期较短。
权利要求一种多桩钢构架海上风电机组基础结构，其特征在于所述基础结构为3～6桩整体钢构架结构，包括竖直的钢套管(2)，其内是与钢套管固结的钢管桩(1)，钢管桩下端伸入至海床以下持力层；钢套管(2)通过上下部的钢管与连接段钢管(6)相连，上部钢管(3)为斜向，下部钢管(4)为水平向，此外，钢套管(2)之间在水平方向连有水平钢管(5)，下部钢管(4)和上部钢管(3)的里端均与中间竖直的连接段钢管(6)固定，连接段钢管的上端通过法兰与塔筒(8)固定连接。
2. 根据权利要求1所述的多桩钢构架海上风电机组基础结构，其特征在于所述钢套管(2)与钢管桩(1)之间由灌浆材料粘结固定。
3. 根据权利要求1或2所述的多桩钢构架海上风电机组基础结构，其特征在于所述连接段钢管(6)为大直径钢管，其顶面高于最高潮位。
4. 根据权利要求3所述的多桩钢构架海上风电机组基础结构，其特征在于所述连接段钢管(6)的顶部设置检修平台(7)。
5. 根据权利要求1或2所述的多桩钢构架海上风电机组基础结构，其特征在于所述钢管桩(1)的直径为0800 2500 mm。
6. 根据权利要求1或2所述的多桩钢构架海上风电机组基础结构，其特征在于所述上部钢管(3)的直径为06OO 18OOmm。
7. 根据权利要求1或2所述的多桩钢构架海上风电机组基础结构，其特征在于所述下部钢管(4)的直径为05OO 14OOmm。
8. 根据权利要求1或2所述的多桩钢构架海上风电机组基础结构，其特征在于所述水平钢管(5)的直径为0400 1200 mm。
专利摘要本实用新型涉及一种多桩钢构架海上风电机组基础结构。本实用新型所要解决的技术问题是提供一种适合于近海及潮间带海域的多桩钢构架海上风电机组基础结构，具有廉价、可靠、施工快速、简便的特点。解决该问题的技术方案是所述基础结构为3～6桩整体钢构架结构，包括竖直的钢套管，其内是与钢套管固结的钢管桩，钢管桩下端伸入至海床以下持力层；钢套管通过上、下部的钢管与连接段钢管相连，上部钢管为斜向，下部钢管设置斜向或水平向，此外，钢套管之间在水平方向连有水平钢管，下部钢管和上部钢管的里端均与中间竖直的连接段钢管固定，连接段钢管的上端通过法兰与塔筒固定连接。本实用新型适用于海上风电机组快速安装。
文档编号F03D11/04GK201513303SQ200920197518
公开日2010年6月23日 申请日期2009年9月25日 优先权日2009年9月25日
发明者俞华锋, 周永, 姜贞强, 孙杏建, 张春生, 方滔, 罗金平, 贾献林, 郇彩云, 郑永明, 高礼洪 申请人:中国水电顾问集团华东勘测设计研究院