一种陆上锤击式钢制套筒风机基础结构及其施工方法与流程

1.本发明涉及风力发电机组基础技术领域，具体涉及一种陆上锤击式钢制套筒风机基础结构及其施工方法。


背景技术：

2.在风力发电领域的风机基础，一直采用传统基础，保持着较高的费用投入。在软土地区目前行业应用较多的是桩基础，此种基础具有施工时间长和成本较贵的缺点，并且现场现浇混凝土导致施工周期较长，桩基试验又大大增加了施工周期。桩基础是由桩和承台组成，承台底板的直径约为20m左右，从而征地面积一般400m2左右，占地面积过大。


技术实现要素：

3.为解决上述传统基础施工时间长，成本贵，施工周期长同时占地面积过大的问题，本发明提供一种陆上锤击式钢制套筒风机基础结构及其施工方法。
4.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
5.一种陆上锤击式钢制套筒风机基础结构，包括钢制套筒和承台，
6.其中钢制套筒包括钢制内筒、钢制外筒、若干加强肋板和若干锤击钢板，钢制内筒和钢制外筒同心设置且之间通过若干加强肋板连接，加强肋板和钢制外筒上部交接处设有锤击钢板；
7.钢制套筒顶部设有承台。
8.进一步的，所述钢制内筒直径为4m～6m，长度为6m～15m。
9.进一步的，所述钢制外筒直径为6m～14m，长度为6m～15m。
10.进一步的，所述加强肋板为长方形，宽度为钢制外筒和钢制内筒之间的距离，长度为6m～15m。
11.进一步的，所述锤击钢板为圆形或方形，厚度为20mm～200mm，圆形时直径为0.5m～2m，方形时边长为0.5m～2m。
12.进一步的，所述承台材料为c30～c80混凝土材料，直径为6m～14m，厚度为300mm～2000mm。
13.进一步的，所述钢制套筒的顶部侧壁开有50～100个，直径50～300mm的圆孔，圆孔内穿过有加强钢筋，加强钢筋(8)于所述承台(7)内部。
14.进一步的，所述钢制内筒的顶部套装有下法兰和上法兰，其中，下法兰置于上法兰的下方；所述上法兰连接塔筒。
15.一种陆上锤击式钢制套筒风机基础结构施工方法，用于上述任一项中所述陆上锤击式钢制套筒风机基础结构，包括以下步骤：
16.钢制内筒和钢制外筒同心放置，焊接加强肋板，使得钢制内筒和钢制外筒连接为一整体；
17.在加强肋板和钢制外筒上部交接处焊接锤击钢板；
18.钢制套筒定位竖向放置；
19.机械锤击所述锤击钢板；
20.在钢制套筒上部进行模板支护，浇筑混凝土，形成承台。
21.进一步的，锤击过程中对钢制套筒水平度进行实时观测。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
23.1、本发明陆上锤击式钢制套筒风机基础结构采用短粗双筒形状，内部形成多个格构空间，以钢制套筒为核心受力结构，其通过较大的与土体接触面积，产生摩擦力，地基反力，主动土压力，被动土压力等，从而能承受较大的垂直和水平荷载；设有锤击钢板，将钢制套筒锤击进入在软土中，避免了繁琐的钢筋绑扎流程和大体积混凝土浇筑的流程，节省施工周期30％；施工角度此种基础避免了繁琐的钢筋绑扎流程，避免了大体积混凝土浇筑的风险。
24.2、本发明陆上锤击式钢制套筒风机基础结构及其施工方法中，钢制内筒直径为4m～6m，长度为6m～15m，埋深较大，属于深基础，整体性和稳定性好，埋置深度能够随意调整，整体性强、稳定性好、便于更换元件，有较大的承载面积，能承受较大的垂直荷载和水平荷载，施工时对邻近建筑物影响较小。
25.3、本发明陆上锤击式钢制套筒风机基础结构及其施工方法中，钢制外筒直径为6m～14m，长度为6m～15m，节省30％以上占地面积，整体造价上节省10％以上，解决了占地面积过大的问题。
26.4、本发明陆上锤击式钢制套筒风机基础结构及其施工方法中，当荷载较大时，承台和钢制套筒之间采用加强钢筋进行连接，加强了稳定性。
27.5、本发明陆上锤击式钢制套筒风机基础结构及其施工方法中，钢制套筒的上部没有封闭，焊接上顶法兰可以直接与基础的底法兰直接螺栓连接，增加了连接的便宜性。
附图说明
28.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
29.图1是本发明一种陆上锤击式钢制套筒风机基础结构的主视剖视图；
30.图2是本发明一种陆上锤击式钢制套筒风机基础结构的俯视图；
31.图中：1
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塔筒，2
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上法兰，3
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下法兰，4
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螺母，5
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螺杆，6
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钢制套筒，6
‑
1钢制内筒，6
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2钢制外筒，6
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3加强肋板，6
‑
4锤击钢板，7
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承台，8
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加强钢筋。
具体实施方式
32.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
33.以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本发明所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
34.如图1和图2所示，本发明的实施例提供了一种陆上锤击式钢制套筒风机基础结
构，用以支撑上部风机结构，所述一种陆上锤击式钢制套筒风机基础结构包括下法兰3、螺母4、螺杆5、钢制套筒6、钢制内筒6
‑
1、钢制外筒6
‑
2、加强肋板6
‑
3、锤击钢板6
‑
4、承台7，其中，钢制套筒6为钢制圆筒结构。
35.所述钢制套筒6为核心受力结构，其钢制内筒6
‑
1直径为4m～6m，长度为6m～15m，其钢制外筒6
‑
2直径为6m～14m，长度为6m～15m。钢制内筒6
‑
1和钢制外筒6
‑
2是通过加强肋板6
‑
3进行焊接组合，组合后内外筒轴心对称，并分割成若干空心区域。加强肋板6
‑
3的形状为长方形，宽度为钢制外筒6
‑
2和钢制内筒6
‑
1直径差的一半，长度为6m～15m。钢制套筒由钢板压制而成，厚度为10mm～100mm，截面为双环形。
36.在加强肋板6
‑
3和钢制外筒6
‑
2上部的交接处焊接锤击钢板6
‑
4，锤击钢板6
‑
4为圆形或方形，圆形时直径为0.5m～2m，厚度为20mm～200mm。锤击钢板6
‑
4不少于2个，建议为4的倍数个，用于同时进行机械锤击。锤击方式主要为筒式柴油锤，以轻质柴油为燃料，利用冲击部分的冲击力和燃烧压力为驱动力，引起锤头跳动夯击桩顶。通过锤击法，将钢制套筒6压入软土中，锤击过程中需要对水平度进行实时观测。利用反复跳动冲击力和桩体的自重，克服桩身的侧壁摩阻力和桩端土层的阻力,将钢制套筒6沉到设计标高。
37.所述钢制套筒6的顶部设置有承台7。承台7材料为c30～c80混凝土材料，直径为6m～14m，厚度为300mm～2000mm。
38.当荷载较大时可以通过钢筋与钢制套筒锚固增加强度。此时需要在钢制套筒侧壁开50～100个，直径50～300mm的圆孔，穿过加强钢筋8进行锚固。此时承台厚度和尺寸需增大，与钢制套筒同时提供抗力。
39.当荷载较小时，可减小承台7直径和厚度，用于内部设备放置。
40.所述钢制套筒6的顶部装有下法兰3和上法兰2，上法兰2置于下法兰3的上方，且两者之间通过螺杆5连接。螺杆材料为42crmo合金钢，型号为m36～m64，以保证所述螺杆5的使用寿命不低于20年。
41.所述上法兰2与塔筒1连接。
42.所述螺杆5的两端均螺纹连接有一个螺母4。
43.所述钢制套筒6的长度过长时，可通过分段形式进行现场焊接或螺栓连接。
44.所述钢制套筒6和下法兰3焊接为一体。
45.所述软土指不是岩石的且可挖的土体，包含但不限于湿陷性黄土、粉土、砂土、淤泥等。
46.所述承台7材料为混凝土材料，当荷载较大时可以通过加强钢筋8与钢制套筒6锚固增加强度。
47.所述螺杆5设置有多个，多个螺杆5以下法兰的中心为圆心，排列成两同心圆结构，且两同心圆上的所有螺杆5均匀分布。其作用是使得基础和塔筒1直接刚性连接。
48.本发明一种陆上锤击式钢制套筒风机基础结构的施工方法为：
49.步骤1：在工厂加工钢制内筒6
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1，钢制外筒6
‑
2，加强肋板6
‑
3，锤击钢板6
‑
4。
50.步骤2：将钢制内筒6
‑
1，钢制外筒6
‑
2同心放置，将加强肋板6
‑
3焊接，使得钢制内筒6
‑
1，钢制外筒6
‑
2连接为一整体。
51.步骤3：将锤击钢板6
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4焊接在钢制外筒6
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2和加强肋板6
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3的交接处，钢制内筒6
‑
1的上部与下法兰3焊接；
52.步骤4：将所述钢制套筒6整体运输至项目场地，定位竖向放置。
53.步骤5：将多个筒式柴油锤放置在钢制套筒6周围，锤点在锤击钢板6
‑
4。通过锤击法，压入软土中，锤击过程中需要对水平度进行实时观测；
54.步骤6：在钢制套筒6上部进行模板支护，绑扎加强钢筋8，然后浇筑钢筋混凝土，形成承台7；
55.步骤7：当承台7强度达到设计要求，可以进行塔筒1吊装，通过螺母4和螺杆5将下法兰3和上法兰2连接，并对螺杆5进行预应力后张拉工序；
56.由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
57.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。