采用反向平衡法兰结构连接的海上风电桩桶复合基础结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种采用反向平衡法兰结构连接的海上风电桩桶复合基础结构，适用于复杂岩质条件下海上风电场工程建设，以及其他海床地层坚硬或沉桩困难导致桩基入土浅的海上风电场项目，属于海洋工程技术领域。


背景技术：

2.海上风电不占用陆上资源、风资源稳定、发电效率高，是最具规模化发展潜力的清洁能源，发展海上风电对于促进能源结构优化转型具有重要意义。单桩基础由于结构简单、受力明确、节点较少等优点是海上风电行业普遍认为应首选应用的结构型式。我国福建、辽宁、山东、广东等海域风资源丰富，然而这些海域地质条件复杂，部分海域海底基岩面起伏大，并且软土覆盖层浅。为了满足结构安全要求，大直径单桩基础须嵌入岩体一定深度，不仅现场嵌岩施工作业量和难度大、周期长、风险高等，而且大直径单桩在嵌岩施工中将面临稳桩、调平、塌孔、溜桩、超打或欠打等一系列施工风险。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种采用反向平衡法兰结构连接的海上风电桩桶复合基础结构，以解决单桩基础沉桩未到位、基础顶超高的问题。
4.本实用新型所采用的技术方案是：一种采用反向平衡法兰结构连接的海上风电桩桶复合基础结构，其特征在于：具有单桩、过渡段钢管、上部塔筒和钢制桶体，所述钢制桶体置于海床面，该桶体内部竖向插装有所述单桩，单桩与钢制桶体之间填充有细石混凝土；所述过渡段钢管顶部经法兰与上部塔筒连接，过渡段钢管底部与所述单桩顶部通过反向平衡法兰连接；
5.所述反向平衡法兰具有与所述过渡段钢管连接的上部结构、与所述单桩连接的下部结构，以及用于连接上部结构与下部结构、并施加预紧力的高强螺栓组件。
6.所述反向平衡法兰的上部结构具有环形的上法兰板和若干上肋板，上法兰板外侧面与所述过渡段钢管内侧壁焊接连接，上肋板均匀间隔环向布置于所述过渡段钢管内侧壁，并与所述过渡段钢管内侧壁、上法兰板底部焊接连接；
7.所述反向平衡法兰的下部结构具有环形的下法兰板和若干下肋板，下法兰板外侧面与所述单桩内侧壁焊接连接，下肋板均匀间隔环向布置于所述单桩内侧壁，并与所述单桩内侧壁、下法兰板焊接连接；
8.所述上肋板与所述下肋板一一对接形成一组平衡面。
9.所述上、下法兰板上开有用于连接所述高强螺栓组件的螺栓孔。
10.所述钢制桶体顶部与海床面平齐。
11.本实用新型的有益效果是：
12.1、本实用新型通过在桩身设置大水平刚度的钢质桶体提高了单桩基础水平承载
能力，在满足结构安全的前提下，减少了桩基尺寸、重量和桩身入岩深度等，降低甚至规避了桩基嵌岩工作量。
13.2、本实用新型利用大直径单桩和钢质桶体协同安装的特点，快速完成海上施工，在优化施工工序的同时，解决了大直径单桩嵌岩施工中的稳桩、调平、塌孔、溜桩等一系列施工风险，以及岩基海床的覆盖层浅、地层分布不均等地质难题和嵌岩施工难度大、周期长、风险高等一系列工程问题。
14.3、本实用新型上部的过渡段钢管与下部的单桩通过反向平衡法兰连接，并采用高强螺栓施加预紧力连接成整体，通过对反向平衡法兰的高强螺栓施加预紧力，可实现受力过程中连接部分始终处于受压状态，提高了反向平衡法兰的抗弯承载力。
15.4、本实用新型中，单桩如出现超打、欠打或单桩桩身垂直度较大时，可通过上部过渡段钢管相应进行调节，以确保基础顶高程满足设计要求。
附图说明
16.图1为本实施例的结构示意图。
17.图2为本实施例中反向平衡法兰结构的立面图。
18.图3为本实施例中反向平衡法兰结构的平面图。
具体实施方式
19.如图1所示，本实施例一种采用反向平衡法兰结构连接的海上风电桩桶复合基础结构，具有单桩1、过渡段钢管2、上部塔筒6和钢制桶体4。过渡段钢管2顶部与上部塔筒6之间经法兰连接，钢制桶体4置于海床面，该桶体顶部与海床面平齐；单桩1底部竖向贯穿该桶体中部打入海床地层，单桩1与钢制桶体4之间的空隙中填筑细石混凝土5；过渡段钢管2的底部与单桩1的顶部通过反向平衡法兰3连接，反向平衡法兰具有与过渡段钢管2连接的上部结构、与单桩1连接的下部结构，以及用于连接上部结构与下部结构、并施加预紧力的高强螺栓组件31。
20.本实施例在单桩1的桩身下部插装于大水平刚度的钢制桶体4，从而提高单桩基础水平承载能力，减少桩基尺寸、重量和桩身入岩深度等，降低甚至规避桩基嵌岩工作量；单桩1与过渡段钢管2经反向平衡法兰3的高强螺栓组件31 对接组装连接成整体，并通过对反向平衡法兰3的高强螺栓组件31施加预紧力，可实现受力过程中过渡段钢管2与单桩1经反向平衡法兰3的上部结构和下部结构连接的接触面始终处于受压状态，以提高过渡段钢管2与单桩1经反向平衡法兰3连接部位的抗弯承载力。
21.如图2和图3所示，本实施例的反向平衡法兰3的上部结构具有环形的上法兰板32和若干上肋板33，上法兰板32外侧面与过渡段钢管2内侧壁焊接连接，上肋板33均匀间隔环向布置于过渡段钢管2内侧壁，并与过渡段钢管2内侧壁、上法兰板32底部焊接连接。
22.反向平衡法兰3的下部结构具有环形的下法兰板34和若干下肋板35，下法兰板34外侧面与单桩1内侧壁焊接连接，下肋板35均匀间隔环向布置于单桩1 内侧壁，并与单桩1内侧壁、下法兰板34焊接连接。
23.上肋板33与下肋板35一一对接形成一组平衡面；上、下法兰板上开有用于连接高强螺栓组件31的螺栓孔，螺栓孔与连接于上、下法兰板上的上、下肋板间隔布置。
24.本实施例的具体施工时，可将单桩1、过渡段钢管2、反向平衡法兰3和钢质桶体4均在钢结构加工厂内加工、制作，而后海运至施工现场；单桩1沉桩和钢质桶体4沉贯完成后，在二者之间的空隙中浇筑细石混凝土5；然后采用起重设备起吊上部的过渡段钢管2，使其与下部的单桩1对接组装，通过高强螺栓组件31连接成整体；最后对高强螺栓施加预紧力，使上部过渡段钢管2与下部单桩1的接触面处于受压状态，从而提高该连接部位的抗弯承载力。
25.其中，过渡段钢管2可采用后制作，当单桩1如出现超打或欠打情况，或单桩桩身垂直度较大时，可通过过渡段钢管2相应进行调节，确保基础顶高程满足设计要求。
26.以上实施例仅为本发明的一种较优技术方案，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本实用新型的原理和本质情况下可以对实施例中的结构类型或技术方案进行修改或者替换，但都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。