一种海上风电吸力桩基础附加顶板结构的制作方法

本实用新型涉及海上风电设施结构技术领域，特别是一种海上风电吸力桩基础附加顶板结构。

背景技术：

和陆上风电相比，海上风电风资源储备丰富、发电稳定、电网接入便利。中国水深5-50米海域，100米高度海上风资源可开放量约5亿千瓦，拥有广阔的发展前景。

但同时受复杂海洋环境的影响，海上风电的建设难度也更大。目前常用的基础型式有重力式基础、单桩基础、多柱基础、吸力桩基础等。吸力桩基础能够适用于海底基岩埋藏浅、传统风电桩基础需海上嵌岩施工的海域，避免嵌岩桩施工工期长、风险高、造价高的问题；亦能够适用于海底淤泥层深厚、土体承载力低的区域，避免大直径单桩基础加工工艺要求高、产能不足、适用性不足的缺点；又因为吸力桩基础对施工窗口期要求低，能够有效缩短工程工期，近期得到了迅速的发展，国内有多个海上风电场将会采用该基础型式。

现有技术中的吸力桩基础吸力沉贯过程中内部土体表面产生的局部隆起，导致吸力桩顶板与内部土体不能有效接触，影响其上部荷载传递到基础土体的效果，沉贯完成后还需要进行灌浆作业。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种能够通过刚性附加顶板将上部荷载有效传递到基础土体的海上风电吸力桩基础附加顶板结构。

本实用新型采用以下方法来实现：一种海上风电吸力桩基础附加顶板结构，其特征在于：包括上部连接结构、吸力桩连接件、吸力桩本体、刚性附加顶板和柔性连接件，所述吸力桩本体为中空结构且下表面敞开，所述吸力桩本体内上表面左右两端均设置有柔性连接件，所述柔性连接件下端连接固定有刚性附加顶板，且所述刚性附加顶板设置于所述吸力桩本体内，所述吸力桩本体上表面设置有所述吸力桩连接件，所述吸力桩连接件上设置有用于连接塔架的所述上部连接结构。

进一步的，所述塔架下端设置有三个以上的所述上部连接结构，且所述上部连接结构与所述吸力桩本体的数量相同。

进一步的，所述吸力桩连接件包括支撑筒，所述支撑筒设置于所述吸力桩本体上表面，所述支撑筒上表面设置有支撑板，所述支撑板与所述吸力桩本体上表面以支撑筒圆心为中心环形阵列设置有连接杆，所述上部连接结构设置于所述支撑板上表面。

进一步的，所述吸力桩连接件上设置有加强板，所述加强板设置于所述吸力桩本体上表面和所述支撑板之间，且所述加强板设置于所述支撑筒内，所述加强板是方形、三角形实心或开孔板，是单块板或箱梁结构，所述加强板的布置位置是吸力桩连接件外侧或内侧。

进一步的，所述支撑板上端开设有排水孔，所述排水孔处安装有吸力泵，所述排水孔同时设置于吸力桩本体的对应顶部。

进一步的，所述上部连接结构与支撑板之间通过螺栓连接、焊接或铆接的方式固定连接。

进一步的，所述上部连接结构为单柱、多柱或导管架。

进一步的，所述柔性连接件为钢丝绳、迪尼玛绳或碳纤维。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型在装置中加入了吸力桩本体和刚性附加顶板，通过吸力桩本体的自重下沉阶段，所述刚性附加顶板可实现与表层土体完全接触；在吸力下沉阶段，吸力桩本体继续往下沉贯，刚性附加顶板上部为柔性连接件，由于自重作用始终保持与表层土体完全接触，直到沉贯到位，刚性附加顶板上部完全贴着吸力桩连接件，下部始终与表层土体完全解除，由于增加了刚性附加顶板，避免了吸力桩基础吸力沉贯过程中内部土体表面产生的局部隆起，导致吸力桩本体顶板与内部土体不能有效接触的问题，沉贯完成后无需要进行灌浆作业，通过刚性附加顶板可将上部荷载有效传递到基础土体，减小了施工工序，提高了施工效率，降低了建造成本。

附图说明

图1为本实用新型第一状态结构示意图。

图2为本实用新型第二状态的结构示意图。

图3为本实用新型第三状态的结构示意图。

图4为本实用新型使用状态的结构示意图。

图5为a-a方向的剖视图。

图6为b-b方向的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

请参阅图1至图6所示，本实用新型提供了一实施例：一种海上风电吸力桩基础附加顶板结构，包括上部连接结构1、吸力桩连接件2、吸力桩本体3、刚性附加顶板4和柔性连接件5，所述吸力桩本体3为中空结构且下表面敞开，所述吸力桩本体3内上表面左右两端均设置有柔性连接件5，所述柔性连接件5下端连接固定有刚性附加顶板4，且所述刚性附加顶板4设置于所述吸力桩本体3内，所述吸力桩本体3上表面设置有所述吸力桩连接件2，所述吸力桩连接件2上设置有用于连接塔架6的所述上部连接结构1。使得工作人员通过将吸力桩本体3吊装沉放到海床表面，在自重作用下完成中心吸力桩本体3初步沉贯，同时刚性附加顶板4相对于吸力桩本体3往上移动，始终保持在泥面位置处，然后通过设置于吸力桩连接件2上的吸力泵将吸力桩本体3内部的海水抽出，形成内外压力差和渗流场，进一步进行中心吸力桩本体3的沉贯，同时刚性附加顶板4相对于吸力桩本体3继续往上移动，始终保持在泥面位置处，继续抽取吸力桩本体3内部海水，使吸力桩本体3沉贯到位，此时刚性附加顶板4与吸力桩连接件2内部顶板接触，则完成沉贯。

本实用新型中的刚性附加顶板4可采用平板、带加强梁肋板、混凝土结构、钢结构或可透水板，但并不仅限于此，所述刚性附加顶板4位于吸力桩本体3内部，所述刚性附加顶板4与吸力桩本体3侧壁接触但可滑动，所述刚性附加顶板4通过柔性连接件5与吸力桩连接件2相连。

本实用新型中的吸力桩本体3可为单舱或多舱吸力桩，所述上部连接结构1可竖直或倾斜一定角度与吸力桩连接件2连接，所述柔性连接件5的数量根据实际情况布置。

请继续参阅图4所示，本实用新型一实施例中，所述塔架6下端设置有三个以上的所述上部连接结构1，且所述上部连接结构1与所述吸力桩本体3的数量相同。使得能够更好的对塔架6进行支撑作用。

请继续参阅图1至图4所示，本实用新型一实施例中，所述吸力桩连接件2包括支撑筒21，所述支撑筒21设置于所述吸力桩本体3上表面，所述支撑筒21上表面设置有支撑板22，所述支撑板22与所述吸力桩本体3上表面以支撑筒21圆心为中心环形阵列设置有连接杆23，所述上部连接结构1设置于所述支撑板22上表面。使得通过支撑筒21对支撑板22进行支撑，连接杆23对支撑板22进行支撑，使得支撑板22能够更好的对上部连接结构1进行支撑作用。

请继续参阅图1至图4所示，本实用新型一实施例中，所述吸力桩连接件2上设置有加强板24，所述加强板24设置于所述吸力桩本体3上表面和所述支撑板22之间，且所述加强板设置于所述支撑筒内，所述加强板24是方形、三角形实心或开孔板，是单块板或箱梁结构，所述加强板24的布置位置是吸力桩连接件2外侧或内侧。使得通过加强板24的作用能够更好的连接吸力桩本体3和支撑板22。

请继续参阅图1至图4所示，本实用新型一实施例中，所述支撑板22上端开设有排水孔（未图示），所述排水孔处安装有吸力泵，所述排水孔同时设置于吸力桩本体3的对应顶部。使得在吸力桩本体3完成沉贯后，通过吸力泵和排水孔的作用能够将吸力桩本体3的内部海水抽出，形成内外压力差和渗流场，便于进一步的完成吸力桩本体3的沉贯操作。

本实用新型中吸力泵为现有技术，本领域技术人员已经能够清楚了解，在此不进行详细说明，且本实用新型保护的是海上风电吸力桩基础附加顶板结构的结构特点。

请继续参阅图1至图5所示，本实用新型一实施例中，所述上部连接结构1与支撑板22之间通过螺栓连接、焊接或铆接的方式固定连接。使得上部连接结构1和支撑板22之间能够更好的进行固定连接。

请继续参阅图1至图4所示，本实用新型一实施例中，所述上部连接结构1为单柱、多柱或导管架。使得能够更好的与塔架6进行连接固定。

请继续参阅图1至图3所示，本实用新型一实施例中，所述柔性连接件5为钢丝绳、迪尼玛绳或碳纤维。使得通过柔性连接件5的作用能够对刚性附加顶板4未沉贯时进行固定作用。

实施例一

如图1~4所示，所述上部连接结构1为三腿导管架等型式，所述上部连接结构1与吸力桩连接件2相连，所述吸力桩连接件2与下部吸力桩本体3相连，所述下部吸力桩数量与上部连接结构1的主腿数量一致，所述下部吸力桩包括吸力桩本体3和刚性附加顶板4，所述吸力桩之间不设置连接构件，所述下部吸力桩与基础中心距离完全一样。

所述吸力桩本体3和上部连接结构1通过吸力桩顶部连接段2连接，所述吸力桩本体3和刚性附加顶板4通过柔性连接件5连成整体，所述吸力桩本体3形状为下端开口上端封闭的圆柱体，所述刚性附加顶板4为带井字形加劲肋的圆形钢结构，所述刚性附加顶板4位于吸力桩本体3中间并可沿着其侧壁移动。

本实用新型的工作原理：使用时，将本装置运输至指定施工海域位置后，将上述吸力桩整体吊装沉放到海床表面，在自重作用下完成中心吸力桩本体初步沉贯，同时刚性附加顶板相对于吸力桩本体往上移动，始终保持在泥面位置处，然后通过设置于吸力桩连接件上的吸力泵将吸力桩本体内部的海水抽出，形成内外压力差和渗流场，进一步完成中心吸力桩本体的沉贯，同时刚性附加顶板相对于吸力桩本体继续往上移动，始终保持在泥面位置处，继续抽取吸力桩本体内部海水，使中心吸力桩本体沉贯到位，此时刚性附加顶板与吸力桩连接件内部顶板接触，则完成沉贯，吸力沉贯过程需控制好内外压差和排水量，同时注意调整吸力桩基础的平整度，使其满足设计要求。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。