本發(fā)明屬于海上風(fēng)電工程，尤其涉及一種重力式基礎(chǔ)和鋼管樁的風(fēng)機(jī)組合結(jié)構(gòu)及方法。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)新能源的支持力度持續(xù)加強(qiáng)，綠色發(fā)展的理念更加深入，海上風(fēng)能資源日益?zhèn)涫荜P(guān)注。與傳統(tǒng)能源相比，風(fēng)能是一種清潔的可再生能源，無(wú)碳排放等環(huán)境成本，無(wú)燃料風(fēng)險(xiǎn)，伴隨社會(huì)的發(fā)展，風(fēng)電逐漸成為眾多國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。我國(guó)海上風(fēng)能資源非常豐富，大力發(fā)展海上風(fēng)能，對(duì)于改善我國(guó)能源結(jié)構(gòu)、節(jié)約土地及實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有重大戰(zhàn)略意義。

2、隨著風(fēng)電基礎(chǔ)向深遠(yuǎn)海布設(shè)，離岸距離和水深也隨之增加，海上風(fēng)電基礎(chǔ)承受的荷載及彎矩明顯增大，尤其對(duì)于大功率的風(fēng)機(jī)設(shè)備，常規(guī)的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)很難承受如此巨大的荷載；傳統(tǒng)的海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)通常需要增大樁徑和增加樁長(zhǎng)的方式以滿足設(shè)計(jì)需求，而考慮沖刷工況時(shí)，單樁基礎(chǔ)的貫入深度又會(huì)增加以抵消沖刷帶來(lái)的不利影響，雖然增大單樁基礎(chǔ)的直徑、長(zhǎng)度和壁厚可以明顯提高基礎(chǔ)的承載能力及剛度，但會(huì)使鋼材使用量顯著增加，導(dǎo)致制作成本、運(yùn)輸成本、安裝成本進(jìn)一步增加。

3、我國(guó)大多數(shù)沿海海域，海底淺部土層物理力學(xué)指標(biāo)較差，往往不能直接滿足設(shè)計(jì)需求，況且隨著離岸距離和水深的增加，海洋工程環(huán)境愈加惡劣，對(duì)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的各方面要求進(jìn)一步提高。

4、因此，亟需設(shè)計(jì)一種重力式基礎(chǔ)和鋼管樁的風(fēng)機(jī)組合結(jié)構(gòu)及方法，解決以上提到的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種重力式基礎(chǔ)和鋼管樁的風(fēng)機(jī)組合結(jié)構(gòu)及方法，具備能夠滿足海上風(fēng)電基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)要求，方便進(jìn)行海上風(fēng)電基礎(chǔ)的建設(shè)施工的優(yōu)點(diǎn)，解決了背景技術(shù)中所提到的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種重力式基礎(chǔ)和鋼管樁的風(fēng)機(jī)組合結(jié)構(gòu)及方法具體技術(shù)方案如下：

3、一種重力式基礎(chǔ)和鋼管樁的風(fēng)機(jī)組合結(jié)構(gòu)，包括圓環(huán)圓錐組件，圓環(huán)圓錐組件開設(shè)有穿插孔，圓環(huán)圓錐組件通過穿插孔供鋼管樁穿過沉樁，圓環(huán)圓錐組件上設(shè)有引導(dǎo)組件，以引導(dǎo)鋼管樁穿過圓環(huán)圓錐組件，在鋼管樁通過自身重量進(jìn)入表層土體一定深度后，輔助鋼管樁站立。

4、進(jìn)一步，圓環(huán)圓錐組件包括第一圓環(huán)圓錐、第二圓環(huán)圓錐和第三圓環(huán)圓錐，第一圓環(huán)圓錐、第二圓環(huán)圓錐和第三圓環(huán)圓錐從外至內(nèi)依次套接，穿插孔設(shè)在第三圓環(huán)圓錐上。

5、進(jìn)一步，第一圓環(huán)圓錐、第二圓環(huán)圓錐和第三圓環(huán)圓錐的底端均連接有鋸齒狀環(huán)板。

6、進(jìn)一步，第一圓環(huán)圓錐、第二圓環(huán)圓錐和第三圓環(huán)圓錐位于同一圓心，第一圓環(huán)圓錐和第二圓環(huán)圓錐之間設(shè)有第一填充間隙，第二圓環(huán)圓錐和第三圓環(huán)圓錐之間設(shè)有第二填充間隙，在鋼管樁穿過穿插孔后，第三圓環(huán)圓錐和鋼管樁之間設(shè)有第三填充間隙,第一填充間隙、第二填充間隙和第三填充間隙供澆筑混凝土固定。

7、進(jìn)一步，第一圓環(huán)圓錐、第二圓環(huán)圓錐和第三圓環(huán)圓錐均設(shè)有吊耳，通過吊耳可與吊具的吊鉤鉤合。

8、進(jìn)一步，引導(dǎo)組件包括第一導(dǎo)向環(huán)和第二導(dǎo)向環(huán)，第一導(dǎo)向環(huán)和第二導(dǎo)向環(huán)分別位于圓環(huán)圓錐組件的兩端，第一導(dǎo)向環(huán)和第二導(dǎo)向環(huán)與穿插孔重合。

9、進(jìn)一步，第一導(dǎo)向環(huán)和第二導(dǎo)向環(huán)通過導(dǎo)向支架與圓環(huán)圓錐組件連接。

10、進(jìn)一步，引導(dǎo)組件還包括導(dǎo)向喇叭口，導(dǎo)向喇叭口位于圓環(huán)圓錐的頂端，導(dǎo)向喇叭口與圓環(huán)圓錐組件連接。

11、進(jìn)一步，導(dǎo)向喇叭口通過喇叭口支架與圓環(huán)圓錐組件連接。

12、一種重力式基礎(chǔ)和鋼管樁的風(fēng)機(jī)組合方法，組合上述的重力式基礎(chǔ)和鋼管樁的風(fēng)機(jī)組合結(jié)構(gòu)，包括以下步驟：

13、s1、通過吊具將第三圓環(huán)圓錐放置在指定位置的海床上；

14、s2、通過吊具將第二圓環(huán)圓錐套在第三圓環(huán)圓錐外側(cè)，并留有第二填充間隙；

15、s3、通過吊具將第一圓環(huán)圓錐套在第二圓環(huán)圓錐外側(cè)，并留有第一填充間隙；

16、s4、通過吊具將鋼管樁吊起，豎直緩慢放入水中，鋼管樁首先通過導(dǎo)向喇叭口，隨后穿過第一導(dǎo)向環(huán)和第二導(dǎo)向環(huán)，依靠鋼管樁自重進(jìn)入土體一定深度，且留有第三填充間隙；

17、s5、通過打樁設(shè)備將鋼管樁貫入土體中至設(shè)計(jì)要求深度；

18、s6、在沉樁施工完畢后，將所有間隙按照由內(nèi)向外的順序澆筑混凝土，使其形成一個(gè)整體。

19、本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明使用單根鋼管樁與重力式基礎(chǔ)的組合式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，不在單純僅依靠鋼管樁樁周土提供反力，而是將鋼管樁及圓環(huán)圓錐組件利用澆筑混凝土的方式形成一個(gè)整體，共同抵抗環(huán)境力，支撐整個(gè)上部構(gòu)筑物，可有效降低鋼管樁的長(zhǎng)度。

技術(shù)特征：

1.一種重力式基礎(chǔ)和鋼管樁的風(fēng)機(jī)組合結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括圓環(huán)圓錐組件，圓環(huán)圓錐組件開設(shè)有穿插孔，圓環(huán)圓錐組件通過穿插孔供鋼管樁穿過沉樁，圓環(huán)圓錐組件上設(shè)有引導(dǎo)組件，以引導(dǎo)鋼管樁穿過圓環(huán)圓錐組件，在鋼管樁通過自身重量進(jìn)入表層土體一定深度后，輔助鋼管樁站立。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重力式基礎(chǔ)和鋼管樁的風(fēng)機(jī)組合結(jié)構(gòu)，其特征在于，圓環(huán)圓錐組件包括第一圓環(huán)圓錐、第二圓環(huán)圓錐和第三圓環(huán)圓錐，第一圓環(huán)圓錐、第二圓環(huán)圓錐和第三圓環(huán)圓錐從外至內(nèi)依次套接，穿插孔設(shè)在第三圓環(huán)圓錐上。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的重力式基礎(chǔ)和鋼管樁的風(fēng)機(jī)組合結(jié)構(gòu)，其特征在于，第一圓環(huán)圓錐、第二圓環(huán)圓錐和第三圓環(huán)圓錐的底端均連接有鋸齒狀環(huán)板。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的重力式基礎(chǔ)和鋼管樁的風(fēng)機(jī)組合結(jié)構(gòu)，其特征在于，第一圓環(huán)圓錐、第二圓環(huán)圓錐和第三圓環(huán)圓錐位于同一圓心，第一圓環(huán)圓錐和第二圓環(huán)圓錐之間設(shè)有第一填充間隙，第二圓環(huán)圓錐和第三圓環(huán)圓錐之間設(shè)有第二填充間隙，在鋼管樁穿過穿插孔后，第三圓環(huán)圓錐和鋼管樁之間設(shè)有第三填充間隙,第一填充間隙、第二填充間隙和第三填充間隙供澆筑混凝土固定。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的重力式基礎(chǔ)和鋼管樁的風(fēng)機(jī)組合結(jié)構(gòu)，其特征在于，第一圓環(huán)圓錐、第二圓環(huán)圓錐和第三圓環(huán)圓錐均設(shè)有吊耳，通過吊耳可與吊具的吊鉤鉤合。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重力式基礎(chǔ)和鋼管樁的風(fēng)機(jī)組合結(jié)構(gòu)，其特征在于，引導(dǎo)組件包括第一導(dǎo)向環(huán)和第二導(dǎo)向環(huán)，第一導(dǎo)向環(huán)和第二導(dǎo)向環(huán)分別位于圓環(huán)圓錐組件的兩端，第一導(dǎo)向環(huán)和第二導(dǎo)向環(huán)與穿插孔重合。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的重力式基礎(chǔ)和鋼管樁的風(fēng)機(jī)組合結(jié)構(gòu)，其特征在于，第一導(dǎo)向環(huán)和第二導(dǎo)向環(huán)通過導(dǎo)向支架與圓環(huán)圓錐組件連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的重力式基礎(chǔ)和鋼管樁的風(fēng)機(jī)組合結(jié)構(gòu)，其特征在于，引導(dǎo)組件還包括導(dǎo)向喇叭口，導(dǎo)向喇叭口位于圓環(huán)圓錐的頂端，導(dǎo)向喇叭口與圓環(huán)圓錐組件連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的重力式基礎(chǔ)和鋼管樁的風(fēng)機(jī)組合結(jié)構(gòu)，其特征在于，導(dǎo)向喇叭口通過喇叭口支架與圓環(huán)圓錐組件連接。

10.一種重力式基礎(chǔ)和鋼管樁的風(fēng)機(jī)組合方法，其特征在于，組合如上述權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述的重力式基礎(chǔ)和鋼管樁的風(fēng)機(jī)組合結(jié)構(gòu)，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種重力式基礎(chǔ)和鋼管樁的風(fēng)機(jī)組合結(jié)構(gòu)及方法，屬于海上風(fēng)電工程技術(shù)領(lǐng)域，該組合結(jié)構(gòu)包括圓環(huán)圓錐組件，圓環(huán)圓錐組件開設(shè)有穿插孔，圓環(huán)圓錐組件通過穿插孔供鋼管樁穿過沉樁，圓環(huán)圓錐組件上設(shè)有引導(dǎo)組件，以引導(dǎo)鋼管樁穿過圓環(huán)圓錐組件，在鋼管樁通過自身重量進(jìn)入表層土體一定深度后，輔助鋼管樁站立，還公開了一種重力式基礎(chǔ)和鋼管樁的風(fēng)機(jī)組合方法。本發(fā)明使用單根鋼管樁與重力式基礎(chǔ)的組合式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，不在單純僅依靠鋼管樁樁周土提供反力，而是將鋼管樁及圓環(huán)圓錐組件利用澆筑混凝土的方式形成一個(gè)整體，共同抵抗環(huán)境力，支撐整個(gè)上部構(gòu)筑物，可有效降低鋼管樁的長(zhǎng)度。

技術(shù)研發(fā)人員：張孝衛(wèi),董克鵬,黃懷州,辛?xí)暂x,袁玉杰,孫浩,侯濤,李娟,楊瑋宸,玄成俠
受保護(hù)的技術(shù)使用者：海洋石油工程股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6