一种长短多桶负压导管架海上风电基础结构及其施工方法与流程

本发明涉及一种海上风电基础结构，特别涉及一种长短多桶负压导管架海上风电基础结构及其施工方法。

背景技术：

海上风机基础是风机稳固的重要组成部分，它不仅要承受结构自重、风荷载、波浪力、水流力等外界干扰，同时风机基础的刚度、倾斜角及振动频率等内因，也构成风机工作安全的重要因素。目前根据风机基础的构造不同，可以分为桩基础结构、导管架基础结构、重力式结构、负压桶桶体式结构和漂浮结构等5个类型，而长短多桶负压导管架海上风电基础的设计理念是首次提出。

我国近海淤泥质黏土、软黏土及淤泥质沙土分布广泛，传统的桩基础设计埋深较大，一般需要穿过软土层到达持力层，致使桩基础结构风机基础的投资较大、工期较长、辅助船舶较多；而导管架基础结构一般需要先打设桩基础，将预制好的导管架放置在桩基上，从而构成风机基础；该结构适应性强、安全性高，但桩基一般位于水面以下，需在桩与导管之间的环形空隙灌注水泥浆，使桩与导管连成一体，导致该结构施工难度大、施工期长；重力式基础适用于水深不超过15m的浅海。漂浮结构目前还处于研发阶段，尚无成功案例；负压桶桶体式结构制造成本低、海上安装快、抗拔性能好，适用于近海软黏土区域。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种设计合理，将负压桶桶体与导管架的优点相融合的长短多桶负压导管架海上风电基础结构。

本发明所要解决的另一技术问题是针对现有技术的不足，提供一种设计合理，使用方便的长短多桶负压导管架海上风电基础结构的施工方法。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的，本发明是一种长短多桶负压导管架海上风电基础结构，其特点是，包括导管架和装在导管架底部的负压桶结构，所述的负压桶结构至少设有两种不同长度的负压桶桶体，负压桶桶体沿导管架的周向均匀分布，不同长度的负压桶桶体等间隔设置，负压桶桶体通过连接件与导管架固定相接，负压桶桶体的底端为开口端，负压桶桶体的顶端为封闭端，封闭端上开有排气孔，排气孔处装有排气阀。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，所述负压桶桶体之间通过加固钢板相接。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，所述负压桶桶体的顶端设有用于封闭负压桶桶体顶端的盖板，盖板与连接件固定相接。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，所述排气阀通过管道与真空泵站相连。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，所述连接件为连接钢板，负压桶桶体通过连接钢板与导管架焊接。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，所述的负压桶桶体为单仓桶体或多仓桶体。

本发明所要解决的另一技术问题是通过以下的技术方案来实现的，本发明是一种采用上述长短多桶负压导管架海上风电基础结构的施工方法，其特点是，先将上述的海上风电基础结构预制拼装好，再通过专用运输船舶运至指定海面，用起重船吊至指定位置，打开负压桶桶体顶部的排气阀，使该海上风电基础结构下沉至泥面；再用真空泵站连接排气阀，抽出每个负压桶桶体内的残余空气及海水，确保负压桶桶体的顶面与泥面标高持平，再通过四个角上负压桶桶体的抽气情况，将负压桶桶体的盖板调节至水平状态，抽气完成，关闭排气阀，完成海上风电基础结构的施工。

与现有技术相比，本发明所述的海上风电基础结构由导管架和长短不一的多个负压桶桶体组成，每个负压桶桶体顶部留有排气阀，供下沉过程排气用，可满足现场地质条件及承载力、稳定性要求，避免出现局部或整体失稳，适用于地质条件复杂海域，确保每个负压桶桶体下沉到位，设计简单、合理，本发明所述的负压导管架基础结构兼顾负压桶与导管架的优点，既具有成本低、施工快的特点，又具有结构安全性高、不需要打桩设备、就位准确的特点，可用于软黏土海域。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的俯视图。

具体实施方式

以下参照附图，进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。

实施例1，参照图1和图2，一种长短多桶负压导管架海上风电基础结构，包括导管架1和装在导管架1底部的负压桶结构，所述的负压桶结构至少设有两种不同长度的负压桶桶体3，负压桶桶体沿导管架的周向均匀分布，不同长度的负压桶桶体等间隔设置，负压桶桶体也可以呈阵列排布，以两种不同长度的负压桶桶体按3×3阵列排布为例，两种不同长度的负压桶桶体沿导管架的周向均匀间隔设置，导管架的中心可设置短负压桶桶体或长负压桶桶体，相邻负压桶桶体3之间的间距相等，负压桶桶体3通过连接件与导管架1固定相接，负压桶桶体3的底端为开口端，负压桶桶体3的顶端为封闭端，封闭端上开有排气孔，排气孔处装有排气阀；

本发明中负压桶桶体的个数及各桶体的长度、大小依据地质勘探资料，经承载力验算、抗倾覆稳定性计算、抗水流波浪力计算而定，导管架的顶部一般超过高潮水面10m，长短不一的负压桶桶体可适用于地质条件复杂海域，确保每个负压桶下沉到位。

实施例2，实施例1所述的长短多桶负压导管架海上风电基础结构，所述负压桶桶体3之间通过加固钢板4相接，加固导管架1与负压桶桶体3之间、负压桶桶体3与负压桶桶体3之间的连接。

实施例3，实施例1所述的长短多桶负压导管架海上风电基础结构，所述负压桶桶体3的顶端设有用于封闭负压桶桶体顶端的盖板2，盖板2与连接件固定相接，盖板可由钢板直接焊接而成，也可在钢板上面加焊纵横向型钢，加固盖板。

实施例4，实施例1所述的长短多桶负压导管架海上风电基础结构，所述排气阀通过管道与真空泵站相连。

实施例5，实施例1所述的长短多桶负压导管架海上风电基础结构，所述连接件为连接钢板，负压桶桶体通过连接钢板与导管架焊接。

实施例6，实施例1所述的长短多桶负压导管架海上风电基础结构，所述的负压桶桶体为单仓桶体或多仓桶体。

本发明所述负压桶桶体的连接钢板、盖板及桶体间的固定钢板的厚度需根据承载力、稳定性计算经设计确定，负压桶的长度需满足现场地质条件及承载力、稳定性要求，避免出现局部或整体失稳。

实施例7，一种采用实施例1-6所述长短多桶负压导管架海上风电基础结构的施工方法，该方法为，先将实施例1-6所述的海上风电基础结构预制拼装好，再通过专用运输船舶运至指定海面，用起重船吊至指定位置，打开负压桶桶体顶部的排气阀，使该海上风电基础结构下沉至泥面；再用真空泵站连接排气阀，抽出每个负压桶桶体内的残余空气及海水，确保负压桶桶体的顶面与泥面标高持平，再通过四个角上负压桶桶体的抽气情况，将负压桶桶体的盖板调节至水平状态，抽气完成，关闭排气阀，完成海上风电基础结构的施工。

本发明所述的海上风电基础结构以近海软黏土地基为持力层，为风机上部结构提供较好的承载力，同时可以抵抗海上复杂的外界荷载及不利环境因素，其还具有如下优点：

（1）本发明作为海上风电基础结构，可用于软黏土海域；

（2）本发明可以为海上风机提供较好的承载力，抵抗海上复杂的外界荷载及不利环境因素；

（3）本发明可陆上预制拼装，制造成本低，不需打桩设备，工期短，抗拔性能好；

（4）本发明可满足复杂的软黏土地质环境，整体稳定性好，安全系数高。