本项创新技术介绍了一种新型桩筒复合桁架式海上风机基础,该结构由桁架式结构、吸力筒和桩基组成,吸力筒与桁架底部相连,并设有嵌入套筒以安装桩基。嵌入套筒可位于吸力筒内部、边缘或外部。该设计显著提升了海上风机基础的稳定性与承载力,有效抵御台风等极端载荷,适应性强。同时,本技术还提供了相应的施工工艺,确保吸力筒按设计深度精确下沉至海底,提高施工效率与安全性。
背景技术
海上风电作为一种可再生能源近年来得到了世界各国的大力研究和推广。负压筒(吸力筒)形是一种大直径圆柱形薄壁结构,负压筒作为一种锚泊形式和基础形式,已被大量应用于海洋结构系泊系统、海洋基础平台及海洋风机基础上,具有装配简便、施工效率高、成本较低等优势。
如公开号为CN109914460A的中国专利文献公开了一种适用于浅海的新型吸力筒式组合结构风电基础,涉及风力发电技术领域。该体系包括中央桩、吸力筒,筒壁、顶盖、分仓板、钢加劲肋、塔筒连接段和栓钉。所述的吸力筒由筒壁和顶盖围合而成,并在筒内设置三块分仓板形成吸力筒空腔。筒壁、顶盖和分仓板均采用双层钢板混凝土,钢板与混凝土接触一侧焊接栓钉以加强连接。中央桩采用实心钢管混凝土或空钢管,桩顶、桩侧分别与顶盖、分仓板连接牢靠。顶盖上部设置塔筒连接段,并沿环向布置钢加劲肋,钢加劲肋与顶盖和塔筒连接段紧密连接。如公开号为CN109853609A的中国专利文献公开了一种海上风电组合基础。该海上风电组合基础,包括导管架、钢管桩、吸力筒和钢缆索。本发明的海上风电组合基础由导管架、钢管桩、吸力筒和钢缆索构成,导管架和吸力筒通过钢缆索连接,钢缆索可以发挥其高强的抗拉能力,增大组合基础的侧向刚度,导管架承受竖向荷载,导管架承受的风机水平荷载和波流力通过钢缆索传递给吸力筒共同承担,由于吸力筒分散嵌入表层土里,与表层土基础接触面积大,可以充分发挥地表土的抗水平力,提高基桩的水平承载性能,改善基础抗倾覆能力,减小导管架主腿承受的拉拔力,从而可以减小导管架主腿距离和杆件截面,降低基础成本和施工难度。吸力筒可采用负压下沉,施工难度小。
海上风电领域,一般采用三个甚至更多个吸力筒连接到桁架式钢架上,形成吸力筒式桁架风机基础。该基础受安装海域的海床地质条件限制,适合安装在地质构造相对稳定的地区,安装过程必须保证多个筒同时下沉,且吸力筒基础在下沉过程中需要控制吸力筒下沉到设计深度,在下沉过程中需精确控制结构垂直度以及整体上部结构的水平度。且随着水深的增加,筒内容易形成土塞隆起甚至屈曲,导致吸力筒不能同时完全下沉到设计深度,并且很难保证结构水平度,这也是当前吸力筒桁架式基础在使用过程中的难点。
实现思路