本發(fā)明涉及根據(jù)本發(fā)明的用于陸地或岸上風(fēng)塔的地基系統(tǒng)以及塔的地基系統(tǒng)的安裝方法。這種塔的地基系統(tǒng)及其安裝方法可以用于支撐高外部負(fù)荷和/或大尺寸的塔或者結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法應(yīng)用范圍是建造工業(yè)和電力工業(yè)特別是風(fēng)能領(lǐng)域，其中使用混凝土塔或結(jié)構(gòu)，或者金屬塔或者結(jié)構(gòu)。其應(yīng)用范圍集中于岸上塔(on-shore towers)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)今絕大多數(shù)風(fēng)力渦輪機(jī)建立在通過重力工作的常規(guī)基底上。這種類型的地基包含一任意平面形狀(例如圓形，多邊形等)的位于地面下方的板，待支撐的結(jié)構(gòu)或塔必須設(shè)置在該板上。該板通常由鋼筋混凝土現(xiàn)場澆筑制成，并且混凝土的量取決于作用在支撐結(jié)構(gòu)或塔上的外部負(fù)荷。

這種類型的地基在提供穩(wěn)定且可靠的性能的同時具有兩個主要缺點(diǎn)。一方面，在照例要承受的外部負(fù)荷高的情況下，第一個缺點(diǎn)是它的成本高，因?yàn)樾枰哂写罅炕炷梁弯摬牡拇篌w積板來提供足夠的重量以支持傾翻應(yīng)力(tiping stresses)。此外，在采用大量現(xiàn)場建造的情況下，需要大量的建造時間，這進(jìn)而使其實(shí)施對天氣狀況更加敏感。

最近，提出一種解決方案，其涉及鋼筋混凝土的板，所述板包含同樣由鋼筋混凝土制成的基本平坦的徑向肋(例如：參見文獻(xiàn)WO2010/138978，US2011/0061321和ES2361358)，但這種類型的結(jié)構(gòu)到目前為止只是適時使用。第二種類型的地基相對于前一種地基的主要優(yōu)點(diǎn)是，徑向肋通過以肋間的土壤重量代替混凝土重量，有助于以更小體積的板支撐塔或結(jié)構(gòu)的外部負(fù)荷，進(jìn)而降低材料成本。此外，這種解決方案意味著極高的建造復(fù)雜性、不同元件和工藝之間非常長的連接，這使得它們難以工業(yè)化。

最后，有些在風(fēng)塔的現(xiàn)有技術(shù)中描述的解決方案并入了支柱型的橫向支撐元件作為將塔架連接到地面或地基的傾斜支柱或支撐件，其中在文獻(xiàn)ES2369304和EP2444663中的描述的那些解決方案應(yīng)當(dāng)被引用。盡管如此，在這些解決方案中，由于支柱的上端直接和塔壁相連，而且基本上不是埋置元件，因此支柱不是塔的地基系統(tǒng)的元件，而是作為塔的非埋置結(jié)構(gòu)的一部分；而且這些支柱為大尺寸元件并且其操縱和建造是復(fù)雜的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于實(shí)現(xiàn)較低的地基成本，減少應(yīng)使用材料的最大數(shù)量，特別是減少應(yīng)使用的鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土的最大數(shù)量，但同時不損害其基本功能，無論是結(jié)構(gòu)特征的基本功能還是為了滿足巖土結(jié)構(gòu)需要的基本功能。本發(fā)明在很大程度上是通過利用從地基上挖掘的土壤的重量中獲得的重力來最大化地基的總重量的比例實(shí)現(xiàn)的，土壤是廉價的壓載物質(zhì)。

本發(fā)明的另一個目的是建造和安裝方法的簡單和快捷。為此，除了地基所使用的材料比上述的討論的地基所使用的材料要少之外，地基的許多元件可以預(yù)制，從而減少建造時間，并易于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場工業(yè)化工藝。

根據(jù)本發(fā)明的地基系統(tǒng)比前面討論的兩種地基更加經(jīng)濟(jì)、有效，優(yōu)化了所需材料、施工期限和施工質(zhì)量，參與并執(zhí)行了塔或結(jié)構(gòu)所需的所有功能。

為此，根據(jù)本發(fā)明的塔的地基系統(tǒng)具有：中心軸，位于塔的基部下方，可以在安裝狀態(tài)下部分地或全部地埋置；減小厚度的下部板，設(shè)置在中心軸下方，在安裝狀態(tài)下全部埋置；側(cè)向支撐裝置，在安裝狀態(tài)下部分地或全部地埋置。

本發(fā)明中的塔可以為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中任何已知的方法構(gòu)成的金屬塔，現(xiàn)場澆筑的混凝土塔或預(yù)制混凝土塔，或兩者混合的混凝土塔。

中心軸可以是中空的或?qū)嵭牡?。如果中心軸是中空的，則其由銷和/或環(huán)構(gòu)成，銷和環(huán)可以是預(yù)制的或者現(xiàn)場混凝土澆筑的，并且可以由混凝土、鋼材或兩者組合制成。優(yōu)選地，中心軸可以在地平面上方豎直地設(shè)置或延伸，使得其部分地埋置，從而作為底座，所述底座增加塔相對于地平面的支撐高度。此外，如果中心軸是中空的，則可以包括至少一個門以允許進(jìn)入其中，使得塔中的門不是必要的。如果中心軸是實(shí)心的，則其應(yīng)當(dāng)優(yōu)選由現(xiàn)場混凝土澆筑而成，下部板也將基本上由結(jié)構(gòu)混凝土制成。

應(yīng)當(dāng)注意的是，中心軸與塔的連接可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中任何已知的方法或系統(tǒng)來完成，例如：螺栓、桿、線纜、套管、連接器等。

優(yōu)選地，側(cè)向支撐裝置的一側(cè)連接到中心軸，另一側(cè)連接到下部板，并且側(cè)向支撐裝置包括至少三個支柱，支柱是線性和傾斜構(gòu)造的元件，通過合適的聯(lián)接，支柱的上端附連到中心軸，下端附連到下部板，從而使得這些端中的每個端部處于不同的水平線。在這種情況下，支柱為能夠傳遞壓縮負(fù)荷和拉伸負(fù)荷的元件，并且支柱完全埋置或以其長度的高比例埋置，優(yōu)選地埋置其總長度的三分之一以上。

使用這種支柱使得地基系統(tǒng)能夠承受由塔引起的負(fù)荷并傳遞到地面，同時有可能在地基上產(chǎn)生較大重力，從而允許以較為經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)材料尤其是混凝土來提供所需的重力。

支柱的布置使得在中心軸、下部板和每個支柱之間限定了中空區(qū)域，優(yōu)選地三角形區(qū)域，其進(jìn)而被壓載材料部分地或全部填充，壓載材料被布置在下部板上，以向組件提供必要的重量。

因此，這種構(gòu)造與現(xiàn)有技術(shù)明顯的不同之處在于，其允許增加地面高度，從而增加作用于地基系統(tǒng)的板上的穩(wěn)定化重量，而材料僅少量增加。除了這種改進(jìn)之外，這種構(gòu)造允許地面(待支撐的塔或結(jié)構(gòu)必須通過根據(jù)本發(fā)明的塔的地基系統(tǒng)設(shè)置在地面上)的水平推力在中心軸上更好的配合，這允許更好地承載由塔傳遞的負(fù)荷。

在根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的塔基礎(chǔ)系統(tǒng)中，在支柱和下部板之間有肋，肋的一側(cè)連接至支柱的下部附連件的一端，另一端連接至下部板。肋與下部板的附連件可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中任意一種已知的方法通過結(jié)構(gòu)混凝土制成。所述肋可以集成到下部板中，并且可以在下部板上面或下面。所述肋和支柱的構(gòu)造優(yōu)選為徑向型。可以采用直徑地穿過下部板的肋，并且這些肋與超過一個支柱連接。

在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實(shí)施例中，地基系統(tǒng)具有未徑向布置的外圍梁，該外圍梁的一側(cè)附連到下部板并且還直接或通過下部板至少連接至一個支柱或肋?？梢愿鶕?jù)現(xiàn)有技術(shù)中的任何已知方法通過結(jié)構(gòu)混凝土制成外圍梁與下部板的附連件，或者甚至于，該附連件可以作為肋，與下部板完全整合或和下部板成為一個整體元件。外圍梁可以是直的或彎曲的，圓周的或多邊形的，平行于或不平行于下部板或梁或懸臂的周界，而并不僅限于可以在地基系統(tǒng)中使用的外圍梁的類型的封閉列表。

應(yīng)當(dāng)注意的是，支柱和/或肋和/或外圍梁可以被集成到單個整體支撐件中，從而減少系統(tǒng)中包括的獨(dú)立元件的數(shù)量，并且能夠使地基系統(tǒng)的建造和組裝工藝更大程度地簡化和工業(yè)化。優(yōu)選地，所述整體支撐件是預(yù)制的，并且其尺寸如地基系統(tǒng)的其它任何預(yù)制元件的尺寸一樣受制于便利的公路運(yùn)輸。

下部板、肋(如果有的話)和外圍梁(如果有的話)是地基系統(tǒng)的下部元件，并且下文中，提及地基系統(tǒng)的下部元件即為它們中的任一個，不論它們是否形成整體支撐件的一部分。

支柱、肋和外圍梁以及整體支撐件可以是預(yù)制的，在制造這類元件過程中的建造速度、質(zhì)量和工業(yè)化產(chǎn)量方面相對于現(xiàn)有技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)，但是這類元件的制造也可以在現(xiàn)場進(jìn)行。關(guān)于建造這些元件的材料，盡管優(yōu)選為鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土，但它們也可以是在結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)的任何常規(guī)材料(例如：結(jié)構(gòu)鋼材或混合的鋼材和混凝土)。

支柱或肋或外圍梁或整體支撐件或任何預(yù)制件(如，銷或環(huán)形式的中心軸)與塔的地基系統(tǒng)的任何其它元件的附連可根據(jù)結(jié)構(gòu)工程的現(xiàn)有技術(shù)中任何已知的方法實(shí)現(xiàn)。具體地，可以使用濕接合部接合兩個元件、砂漿、漿料、樹脂或其它可固化材料。

具體地，如剛提及的，可以通過結(jié)構(gòu)混凝土的現(xiàn)有技術(shù)中任何已知的方法來實(shí)現(xiàn)支柱(或包含支柱的整體支撐件)與地基系統(tǒng)的中心軸或下部元件的附連。但優(yōu)選張緊系統(tǒng)，該張緊系統(tǒng)包括預(yù)應(yīng)力線纜或預(yù)應(yīng)力桿，穿過支柱并插入到支柱必須附連到的元件中，優(yōu)選地到中心軸或板底部或肋或外圍梁。

在另一個優(yōu)選實(shí)施例中，使用預(yù)應(yīng)力帶式支柱，優(yōu)選地以線纜或帶的形式，其僅用于傳遞張力，在構(gòu)造期間受到初始預(yù)應(yīng)力的作用。在這種情況下，帶式支柱的上端附連到地基系統(tǒng)的中心軸或塔本身，帶式支柱的下端優(yōu)選地附連到地基系統(tǒng)的下部元件，但是也可以直接附連到地面，并不由此脫離本發(fā)明的范圍。

這種塔的地基系統(tǒng)還可以在中空中心軸內(nèi)具有上閉合板。上閉合板的高度優(yōu)選地與支柱和中心軸之間的附連件一致，從而改善中心軸和支柱之間的結(jié)構(gòu)性能和負(fù)荷傳遞；此外，上閉合板可以提供用于安裝若干裝置或設(shè)備的平臺，從而特別是在風(fēng)電行業(yè)中允許定位渦輪操作所需的電氣設(shè)備。這種上閉合板可以是預(yù)制的或用混凝土現(xiàn)場建造。中心軸可以在上閉合板上延伸，其優(yōu)選地為截頭圓錐形。

根據(jù)本發(fā)明的塔的地基系統(tǒng)還可以包括被設(shè)計為用于將負(fù)荷傳送到地面或提高地面容量的元件。優(yōu)選地，這可以通過樁、微樁、地錨、螺栓、排水芯、注射、高壓注射(噴射灌漿)、石柱、混凝土地柱或土工合成材料或本領(lǐng)域已知的其它系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

此外，本發(fā)明的另一個目的還是提供一種本發(fā)明的塔的地基系統(tǒng)的安裝方法，得益于塔的地基系統(tǒng)或類似結(jié)構(gòu)具有的特征，相對于現(xiàn)有技術(shù)中使用的方法在材料和執(zhí)行靈活性方面是更優(yōu)化的方法。

這種塔的地基系統(tǒng)的安裝方法具有可以以任何技術(shù)上可能的順序進(jìn)行的以下步驟：

a)挖掘和現(xiàn)準(zhǔn)備以用于支撐地基系統(tǒng)；

b)通過單獨(dú)的元件或通過先前預(yù)組裝的模塊或鋼筋籠(裝甲)來設(shè)置包含下部板的被動型和/或主動型(預(yù)應(yīng)力)裝甲；

c)建造或安裝中心軸，中心軸可以現(xiàn)場構(gòu)建的或由預(yù)制組件組裝而成的；

d)在下部板上填充土壤，直到其完全埋置；

在步驟c)之后的任何時間，或者緊接在步驟c)之后或者在步驟c)之后的任何其它步驟之后，還執(zhí)行以下步驟，其執(zhí)行順序無關(guān)緊要：

e)將中心軸與下部板連接；

f)將塔連接到中心軸；

g)將支柱與中心軸和/或塔連接；

此外，在步驟g)之前的任何時間，下一步：

h)建造或安裝支柱(或整體支撐件)和肋或外圍梁(如果有的話)；該步驟可以分階段進(jìn)行，其可以與其它步驟穿插或不與其他步驟穿插。

此外，在步驟b)之后以及此后的任何時間，下一步:

i)用混凝土澆筑下部板。

如下所述，如果塔的地基系統(tǒng)具有預(yù)制元件，如果中心軸是中空的且必須填充，如果中心軸由銷和/或環(huán)構(gòu)成，肋和/或外圍梁位于下部板下方，如果塔的地基系統(tǒng)具有一個預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)或上閉合板，則這種塔的地基系統(tǒng)的安裝方法可以包括附加步驟。

如果塔的地基系統(tǒng)包括至少一個預(yù)制元件(如支柱，肋，外圍梁，整體式支撐件或中心軸的預(yù)制件)，則根據(jù)本發(fā)明的塔的地基系統(tǒng)的安裝和構(gòu)建方法優(yōu)選地在步驟d)之前的任何時間預(yù)制地基系統(tǒng)的至少一個預(yù)制元件并運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場。可以在位于工作附近的固定的或移動的或臨時的地點(diǎn)進(jìn)行建造和安裝，以便降低物流成本和運(yùn)輸。

可以理解的是，如果中心軸的建造或組裝包括不同的階段，則步驟c)可以僅包括其中部分階段。中心軸的建造可以包括在步驟c)之后執(zhí)行的任何建造階段，而不脫離本發(fā)明的范圍。

例如，如果塔的地基系統(tǒng)包括具有上閉合板的中空的中心軸，則根據(jù)本發(fā)明的塔的地基系統(tǒng)的安裝和建造方法優(yōu)選地包括在步驟c)之后的任何時間的執(zhí)行的：步驟k)，用壓載材料填充中心軸的內(nèi)部的至少一部分，以及步驟l)，建造或組裝上閉合板。

如果塔的地基系統(tǒng)包括位于下部板下方的肋和/或外圍梁，則根據(jù)本發(fā)明塔的地基系統(tǒng)的安裝和建造方法優(yōu)選地包括在步驟i)之前的任何時間執(zhí)行的步驟m)，步驟m)至少包括挖掘溝槽，挖掘底部將被安裝以用于容納肋或外圍梁的地基系統(tǒng)，如果肋或外圍梁是在現(xiàn)場混凝土建造的，所述溝槽能夠用作抵靠地面的框架。

如果塔的地基系統(tǒng)包括預(yù)制肋(或包含肋的整體預(yù)制件)和具有厚度增加的中心區(qū)域的下部板或由混凝土現(xiàn)場澆筑的中心軸，則塔的地基系統(tǒng)的安裝和建造方法優(yōu)選地包括在步驟i)之前任何時間安放框架模板，所述框架模板用作具有厚度增加的中心區(qū)域(或者現(xiàn)場混凝土澆筑的中心軸)的側(cè)向框架，同時它用作模板元件，所述模板元件用于定位和/或緊固肋的預(yù)制件，直到下部板由混凝土澆筑而成。

如果塔的地基系統(tǒng)包括由預(yù)制件、銷和/或環(huán)組成的中心軸，則根據(jù)本發(fā)明的塔的地基系統(tǒng)的安裝和建造方法優(yōu)選地包括在步驟c)之前，對包括兩個或更多個預(yù)制件的中心軸(1)或其任何部分在不同于其最終位置的位置執(zhí)行預(yù)組裝，包括執(zhí)行預(yù)制組件之間的附連；并且布置裝載和/或起重裝置以將預(yù)先組裝的中心軸(1)(或由兩個或更多個預(yù)組裝的預(yù)制件組成的中心軸(1)的任何部分)移動和設(shè)置在其最終地點(diǎn)。

如果塔的地基系統(tǒng)包括預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)，該預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)用于至少一個支柱與中心軸接合以及與塔的地基系統(tǒng)的至少一個下部元件接合，則安裝方法還可以包括以下步驟：

-將預(yù)應(yīng)力線纜從上向下或從下向上穿線通過護(hù)套，所述護(hù)套設(shè)置于線纜所跨過的元件中；

-將預(yù)應(yīng)力線纜固定到所述錨固件之一，將張力施加到所述預(yù)應(yīng)力線纜上，然后固定另一所述錨固件。

-任選地，用材料填充護(hù)套的至少一部分，以保護(hù)預(yù)應(yīng)力線纜和/或?qū)㈩A(yù)應(yīng)力線纜粘附到預(yù)應(yīng)力線纜跨過的元件上。

注意在這種情況下，所述預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)應(yīng)至少包括：

-預(yù)應(yīng)力線纜，在安裝狀態(tài)下縱向穿過支柱，使得其上端從支柱伸出并且穿入中心軸和/或中心軸的上閉合板的內(nèi)部，并且其下端從支柱伸出并且穿入地基系統(tǒng)的下部元件的內(nèi)部；

-護(hù)套，縱向穿過所述支柱并在其最終位置容納所述預(yù)應(yīng)力線纜的一部分；

-預(yù)應(yīng)力線纜的上端的錨固件，位于中心軸或中心軸的上閉合板中；

-護(hù)套，具有一個或多個對準(zhǔn)的部分，其允許預(yù)應(yīng)力線纜從所述支柱的上端經(jīng)過中心軸和/或上閉合板到達(dá)錨固件；

-預(yù)應(yīng)力線纜的下端的錨固件，位于地基系統(tǒng)的下部元件中；

-護(hù)套，具有一個或多個對準(zhǔn)的部分，其允許預(yù)應(yīng)力線纜從所述支柱的下端經(jīng)過地基系統(tǒng)的至少一個下部元件到達(dá)錨固件。

可選地，可以采用預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)，所述預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)包括：

-預(yù)應(yīng)力線纜，在安裝狀態(tài)下縱向跨過所述支柱，使得所述預(yù)應(yīng)力線纜的上端從所述支柱伸出并且穿入所述中心軸和/或所述中心軸的上閉合板中，并且所述下端從所述支柱伸出并穿入所述基礎(chǔ)系統(tǒng)的至少一個下部元件中；

-縱向地穿過所述支柱的護(hù)套，所述護(hù)套在最終位置容納所述預(yù)應(yīng)力線纜的一部分，并且上端包括彎曲開口，允許所述預(yù)應(yīng)力線纜在所述護(hù)套的出口處比支柱的縱向軸線更加垂直地臨時定向；

-預(yù)應(yīng)力線纜的上端的錨固件，位于中心軸或中心軸的上閉合板中；

-一個或多個對準(zhǔn)部分的護(hù)套，所述護(hù)套允許預(yù)應(yīng)力線纜從所述支柱的上端經(jīng)過所述中心軸和/或上閉合板到達(dá)所述錨固件，并且所述護(hù)套的下端包括彎曲開口，所述彎曲開口允許所述預(yù)應(yīng)力線纜以比所述護(hù)套的縱向軸線更垂直的方向穿入所述護(hù)套中；

-預(yù)應(yīng)力線纜的下端的錨固件，被容納在地基系統(tǒng)的下部元件中。

在該情況下，塔的地基系統(tǒng)的安裝方法還包括以下步驟：

-將所述預(yù)應(yīng)力線纜預(yù)先穿線通過所述支柱的護(hù)套，使得線纜的一部分從支柱的上端伸出；

-任選地，將錨固件預(yù)先固定在預(yù)先穿線到支柱中的預(yù)應(yīng)力線纜的下端；

-在預(yù)應(yīng)力線纜從所述支柱的上端的伸出部分處施加臨時緊固裝置，允許暫時移向線纜并將其固定在比支柱的縱向軸線更垂直的方向上；

-將預(yù)應(yīng)力線纜固定到錨固件之一，將張力施加到預(yù)應(yīng)力線纜上，然后將預(yù)應(yīng)力線纜固定到另一個錨固件。

-任選地，用材料填充至少一部分的護(hù)套，以保護(hù)預(yù)應(yīng)力線纜和/或?qū)㈩A(yù)應(yīng)力線纜粘附到預(yù)應(yīng)力線纜跨過的元件上。

并且在這種情況下，在步驟h)之后執(zhí)行步驟c)，步驟c)包括將預(yù)制中心軸或其任何預(yù)制件懸掛并且下降到其最終位置，使得在所述支柱中預(yù)先穿線的預(yù)應(yīng)力線纜在下降過程中經(jīng)過彎曲開口穿入中心軸的護(hù)套中，允許線纜以比支柱的縱向軸線更垂直的取向進(jìn)入。

在該步驟中，使操作者或輔助裝置能訪問預(yù)應(yīng)力線纜的上端，以在下降過程中幫助其穿線通過護(hù)套，為了方便起見其可以停頓。還可以使用臨時設(shè)置在預(yù)應(yīng)力線纜的上端的柔性帽，以作為引導(dǎo)件并促進(jìn)預(yù)應(yīng)力線纜穿入護(hù)套中。

如果塔的地基系統(tǒng)包括至少一個預(yù)制支柱，則根據(jù)本發(fā)明的塔的地基系統(tǒng)的安裝和建造方法優(yōu)選地步驟h)，該步驟h)包括提供夾緊支架，其允許調(diào)節(jié)和/或暫時固定預(yù)制支柱的位置。。

附圖說明

通過以下參照附圖對本發(fā)明實(shí)施例的描述，本發(fā)明的上述以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚，這些附圖必須被視為說明性的而非限制性的，其中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的最基本的塔的地基系統(tǒng)；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的塔的地基系統(tǒng)，其包括若干個肋；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的塔的地基系統(tǒng)，其包括上外圍梁，其中通過預(yù)制環(huán)建造中心軸；

圖4a)示出了根據(jù)本發(fā)明的塔的地基系統(tǒng)，其包括幾個整體支撐件(包括支柱和肋)和下部外圍梁；

圖4b)是整體支撐件的局部放大剖視圖，該整體支撐件附連到塔的地基系統(tǒng)的中心軸、下部板和下外圍梁；

圖4c)是銷形狀的預(yù)制件的示意圖，該預(yù)制件形成了圖4a)中的塔的地基系統(tǒng)的中心軸。

圖5示是根據(jù)本發(fā)明的塔的地基系統(tǒng)的示意圖，其中所述塔的地基系統(tǒng)的下部板件包含厚度增加的中心區(qū)。

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的塔的地基系統(tǒng)，其包括上閉合板；

圖7示出了一實(shí)施例，其中，中心軸包括上閉合板和兩個預(yù)制環(huán)，其中一個預(yù)制環(huán)位于上閉合板的上方。

圖8示出了一個實(shí)施例，其中，中心軸為預(yù)制的并且作為塔的基座向地平面之上延伸，并且側(cè)向支撐裝置是肋。

圖9示出了一個實(shí)施例，其中，整體支撐件包括兩個支柱和一個外圍梁。

圖10示出了一個實(shí)施例的截面圖，其中使用了預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)，所述預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)用于將支柱與中心軸相連以及與塔的地基系統(tǒng)的下部元件相連。

圖11示出了一個實(shí)施例，其中，中心軸包括上閉合板，通過該上閉合板實(shí)現(xiàn)與塔的連接；

圖12示出了如圖11的實(shí)施例，其中，中心軸和支柱作為塔的底座在地平面之上延伸，并且關(guān)于預(yù)應(yīng)力線纜的路徑有兩個可選方案。

圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的地基系統(tǒng)的安裝方法的幾個階段；

圖14示出了用于將支柱與地基系統(tǒng)的中心軸相連的預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)的安裝方法的具體細(xì)節(jié)；

圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的地基系統(tǒng)的安裝方法的幾個階段；

圖16示出了一個實(shí)施例，其中下部板和預(yù)應(yīng)力帶式支柱具有多邊形和星形幾何形狀；

圖17示出了一個實(shí)施例，其中下部板包括中心模塊和具有預(yù)應(yīng)力帶式支柱的四個外部模塊。

具體實(shí)施方式

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的塔的地基系統(tǒng)，其中可以看出存在以下元件：大部分被埋置的中心軸(1)、完全被埋置的下部板(4)和側(cè)向支撐裝置，在這種情況下該側(cè)向支撐裝置包含6個也被完全埋置的支柱(2)。

中心軸(1)位于塔(24)的基部下方，使得優(yōu)選地，其中心垂直軸線基本上與塔(24)的垂直軸線(22)一致，在這種情況下，塔是管狀的金屬塔。

在本實(shí)施例中，中心軸(1)是圓柱形的，但是它可以是任何形狀，例如，可以是但不限于圓形、多邊形、圓柱形、錐形或具有可變傾斜的壁。此外，該中心軸(1)也可以是中空的或?qū)嵭牡摹?/p>

下部板(4)位于中心軸(1)的下方，使得優(yōu)選地，其中心基本上與塔(24)的垂直軸線一致，并且在安裝狀態(tài)下即被完全埋置。在這種情況下下部板(4)具有圓形平面并且基本上平坦。下部板(4)可以具有恒定的厚度或者具有厚度變化的區(qū)域，如在這種情況下一樣，其中下部板在與支柱(2)的接合處有厚度增加的區(qū)，作為柱頂。

在本實(shí)施例中，側(cè)向支撐裝置附連到中心軸(1)和下部板(4)兩者，并且在安裝狀態(tài)下完全埋置，但是它也可以僅部分地埋置。該側(cè)向支撐裝置包括具有線性和傾斜構(gòu)造的支柱(2)，支柱(2)的縱向尺寸超過支柱(2)的最大橫向尺寸，并且支柱(2)的兩端處于不同的水平線，因此限定了上端和下端。而且上端比下端更接近塔(24)的豎直軸線，并通過附連件連接到中心軸(1)。

在圖1的實(shí)施例中所示的支柱具有恒定的截面，但是它們也可以具有可變截面，特別是可以在支柱端部增加支柱尺寸以用于連接到地基系統(tǒng)的中心軸(1)或下部元件(39)。

中心軸(1)優(yōu)選地還包括至少一個突起(34)，突起(34)的位置與將支柱(2)與中心軸(1)連接的接合部之一匹配，并且突起(34)的幾何形狀使得基本上垂直于支柱(2)的縱向軸線，產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)中心軸(1)與支柱(2)之間的接觸或附連的表面。該突起(34)可以通過中心軸(1)的外壁的加厚部分獲得。

優(yōu)選地，如圖1所示的實(shí)施例中一樣，地基系統(tǒng)的元件是由鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土制成，其提高結(jié)構(gòu)能力、耐久性和降低疲勞敏感性，且可以促進(jìn)該類元件的預(yù)制。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的塔的地基系統(tǒng)的另一個優(yōu)選實(shí)施例，其包括線性構(gòu)造的至少一個肋(3)，所述肋(3)具有兩個端部并且其縱向尺寸超過其最大橫向尺寸。肋(3)附連到支柱(2)的下端和下部板(4)；在這種情況下，肋(3)位于下部板(4)的上方，但它們也可以位于下部板(4)的下方。該肋(3)側(cè)向突出，使得至少一個端部優(yōu)選地在徑向方向上相比肋(3)的其它非端部端點(diǎn)距塔的垂直軸線最遠(yuǎn)。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的塔的地基系統(tǒng)的另一優(yōu)選實(shí)施例，其中所述塔的地基系統(tǒng)還設(shè)置有外圍梁(9)，在這種情況下上部外圍梁(11)，即在下部板(4)的上方。外圍梁(9)具有線性構(gòu)造并且其一側(cè)接合到下部板(4)并且在這種情況下接合到肋(3)。外圍梁(9)優(yōu)選地設(shè)置成圓周形狀，使得其與中心軸(1)保持分離并且相對于下部板(4)的非徑向定位。在本實(shí)施例中，外圍梁(9)是直線的并且具有恒定的深度，但是它們的幾何形狀也可以是曲線的或多邊形的，并且它們的邊緣可以是可變的。

盡管下部板(4)的幾何形狀優(yōu)選為圓形，如圖3所示，但是其可以為任何形狀，如本情況下的多邊形。此外，從圖3中可以看出，下部板(4)可以具有厚度增加的中心區(qū)域(27)，在這種情況下在厚度增加的中心區(qū)域(27)內(nèi)中心軸(1)和肋(3)二者被接合。

從圖3還可以看出，中心軸(1)由預(yù)制的銷(13)和/或預(yù)制的環(huán)(19)制成，預(yù)制的銷(13)通過現(xiàn)有技術(shù)中使用的任何形式的基本上垂直的接合部(18)連接，預(yù)制的環(huán)(19)通過現(xiàn)有技術(shù)中使用的任何形式的基本上水平的接合部(20)接合，從而極大地促進(jìn)了中心軸(1)的運(yùn)輸和安裝?？蛇x地，中心軸(1)可以是單片金屬或混凝土，可以是預(yù)制的或現(xiàn)場混凝土澆筑而成的。

最后，在圖3中可以看出，中心軸(1)可以包括臺階或門(26)，因此避免塔(24)包括門，這簡化了塔的建造并降低了建造成本。中心軸還可以具有其他臺階，以允許在安裝過程中接入塔內(nèi)部。

同時，圖4a示出了根據(jù)本發(fā)明的塔的地基系統(tǒng)，其中外圍梁(9)是下部梁(10)，即，它被設(shè)置在下部板(4)的下方。此外，如圖4a所示，支柱(2)和肋(3)形成整體支撐件(15)的一部分，并且下部板(4)包括厚度增加的中心區(qū)域(27)，中心軸被置于其中，中心軸(1)的厚度比圍繞它的下部板(4)的那部分的厚度更大，從而產(chǎn)生區(qū)域(27)的外圍側(cè)壁，其至少側(cè)向連接到一個肋(3)，在本實(shí)施例中，肋(3)是整體支撐件(15)的一部分。

另外，從圖4a可以看出，地基系統(tǒng)的中心軸(1)可能在地平面(12)之上延伸，以便被部分地埋入。因此，中心軸用作具有增加的容量和魯棒性的底座，其可以從塔(24)(在這種情況下塔是金屬的)的底座的支撐水平面升高，這最終可以允許增加風(fēng)力渦輪機(jī)的高度，從而擴(kuò)大能量生產(chǎn)而無需更高的塔。

圖4b示出整體支撐件(15)的截面放大視圖，整體支撐件(15)集成了支柱(2)和肋(3)，并且通過突起(34)連接至中心軸(1)和連接到下部板(4)。可以理解，地基系統(tǒng)的所有下部元件(39)都是埋置的。在這種情況下，整體支撐件(15)也完全埋置。

圖4c從兩個視角示出了預(yù)制混凝土的銷(13)之一，其構(gòu)成中心軸(1)的一部分，并且通過豎直接合部(18)與其他銷接合?？梢岳斫?，這種銷可以包括加強(qiáng)或加厚區(qū)域，特別地，可以看到可以將中心軸(1)與支柱(2)接合的突起(34)。

支柱(2)的下端連接到地基系統(tǒng)的下部元件(39)，即下部板(4)、肋(3)或外圍梁(9)，并在中心軸(1)、下部板(4)和每個支柱(2)(以及在適當(dāng)情況下的每個肋(3))之間界定中空且基本上三角形的區(qū)域。

應(yīng)當(dāng)注意，用于支撐中心軸(1)的下部板(4)還旨在將不同的支柱(2)和/或肋(3)和/或整體支撐件(15)制成一體，以提升本發(fā)明的地基系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并且將負(fù)荷擴(kuò)散分布到地面(12)。此外，外圍梁(9)的主要目的是減少支柱(2)和/或肋(3)和/或整體支撐件(15)之間匯集到下部板(4)上的彎曲度。

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的塔的地基系統(tǒng)，其中，除了下部板(4)之外，外圍梁(9)(在這種情況下上梁(11))僅接合到一個肋(3)。

在圖5所示的實(shí)施例中，塔24是預(yù)制混凝土塔，其具有由預(yù)制銷和埋置長度大于2米的中心軸(1)組成的一個或多個基本管狀的部分，其可以替代或取代塔(24)的下部。

在塔的地基系統(tǒng)的另一個優(yōu)選實(shí)施例中，如圖6所示，中心軸(1)還包括上閉合板(14)，該上閉合板(14)的周界的全部或部分連接到中心軸(1)的壁的內(nèi)表面，在這種情況下中心軸(1)是中空的。上閉合板(14)在頂部限制中心軸(1)內(nèi)的中空區(qū)域，中空的中心軸(1)在底部被下部板(4)限制，并且能夠以壓載材料填充。優(yōu)選地，上閉合板(14)基本上是平坦的和水平的，由現(xiàn)場澆筑混凝土或預(yù)制混凝土制成，并設(shè)置在將支柱(2)的上端與中心軸(1)相連的接合部的水平線上。

在圖6所示的實(shí)施例中，如圖6之前的圖所示，中心軸(1)作為底座或者下部塔部分(24)在地平面上方延伸。在這些情況下，如圖所示，優(yōu)選地，中心軸(1)在與支柱(2)的附連水平線下方保持圓柱形形狀，并且可替代地采用截頭圓錐幾何形狀，從而允許被調(diào)整到最適合的直徑以充分地承受應(yīng)力，以及用于與塔(24)的底部的連接。

類似地，圖6示出的肋(3)的截面可以采用可變和不規(guī)則的幾何形狀，如在這種情況下，肋部分(3)具有倒T形，以便更好地與下部板(4)傳遞應(yīng)力。

圖7示出了本發(fā)明的另一個優(yōu)選實(shí)施例，如在圖6中一樣，中心軸(1)是中空的，包括上閉合板(14)并作為塔(24)的底座在地平面之上延伸。如圖6所示，上閉合板(14)橫向跨過中心軸(1)內(nèi)部，并且與所接合的支柱(2)的上端處于相同的水平線。

類似地，圖7示出的中心軸(1)包括兩個預(yù)制環(huán)(19)，分別位于上閉合板(14)上方和下方并且在中心軸(1)中形成對應(yīng)的水平接合部(20)。這些環(huán)優(yōu)選是預(yù)制件，但它們也可以在現(xiàn)場構(gòu)建。

圖8示出了本發(fā)明的一個實(shí)施例，其中部分埋置的中心軸(1)是中空的，并且由預(yù)制混凝土制成的銷(13)形成，并且側(cè)向支撐裝置是與中心軸(1)和下部板(4)的線性接合部一起埋置的肋。

在圖9中示出了本發(fā)明的另一個實(shí)施例，在這種情況下，其具有整體支撐件(15)，每個支撐件(15)包括兩個支柱(2)和一個外圍梁(9)。

圖10示出了塔的地基系統(tǒng)的另一優(yōu)選實(shí)施例，其中整體支撐件(15)與地基系統(tǒng)的中心軸(1)和下部元件(39)的接合由預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)完成。在這種情況下整體支撐件(15)包括支柱(2)和肋(3)。優(yōu)選地，該預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)包括至少一個預(yù)應(yīng)力線纜(5)或預(yù)應(yīng)力桿，其一部分容納在支柱(2)的護(hù)套(6)中，并且通過中心軸(1)的另一個護(hù)套進(jìn)入中心軸內(nèi)。預(yù)應(yīng)力線纜(5)縱向跨過支柱(2)并通過護(hù)套(8)跨過肋(3)，以將整體支撐件(15)與下部板(4)和/或外圍梁(9)附連。

預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力線纜(5)優(yōu)選地跨過中心軸(1)的外壁，使得其上端連接到被容納在上閉合板(14)中的錨固件(23)。

類似地，預(yù)應(yīng)力線纜(5)的下端連接到被容納在地基系統(tǒng)的下部元件(39)(在這種情況下，下部的外圍梁(9，10))中的錨固件(29)。

在圖10中還可以看出，中空的中心軸(1)填充有填充物或者壓載材料(21)。

圖11示出了本發(fā)明的另一個優(yōu)選實(shí)施例，其中心軸(1)包括預(yù)制環(huán)(19)和上閉合板(14)，通過上閉合板(14)進(jìn)行與塔(24)和支柱(2)的中心軸連接。

圖11還示出了肋(3)可以包括同一線性元件的不同部分。在這種情況下，每個肋(3)具有距預(yù)制塔的軸線最遠(yuǎn)的部分，并且與整體支撐件(15)的支柱(2)形成整體支撐件(15)的一部分。進(jìn)而，每個肋具有最接近塔的軸線的另一部分，該另一部分與下部板的厚度增加的中心區(qū)域(27)連接，并由現(xiàn)場澆筑混凝土部件制成，優(yōu)選地為下部板(4)的混凝土的一部分。

圖12a示出了另一個優(yōu)選實(shí)施例，類似于圖11的實(shí)施例，不同之處在于在這種情況下中心軸在地平面上方延伸的長度增加，作為塔(24)的更高的底座。

類似地，在圖12b中示出了圖12a所示的實(shí)施例的橫截面，示出了預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)，所述預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)有助于支柱(2)與中心軸(1，14)以及與地基系統(tǒng)的下部元件(39)的連接。預(yù)應(yīng)力線纜(5)基本上平行于支柱的縱向軸線，在某種意義上，其沿著支柱(2)縱向放置，但是其布局可以包括如圖所示的某些扭曲或彎曲，從而使得其不完全平行于所述軸線。例如，圖上示出了預(yù)應(yīng)力線纜(5)的兩個可能的路徑。

圖13示出了如圖10所示的根據(jù)本發(fā)明的地基系統(tǒng)的安裝方法的各個階段，其中如上所述，步驟的執(zhí)行順序并不唯一。因此，依據(jù)前面章節(jié)中闡述的步驟編號字母，圖13A示出步驟a)。圖13b示出步驟b)，步驟m)和步驟h)的第一階段。圖13c示出了步驟i)和步驟h)的第二階段。圖13e中示出了接下來的步驟c)和e)。在圖13f上示出隨后執(zhí)行的步驟：g)，k)，l)，q)(包括將預(yù)應(yīng)力線纜(5)從上向下或從下向上穿線通過元件上的護(hù)套(6，7，8)，護(hù)套(6，7，8)設(shè)置在預(yù)應(yīng)力線纜(5)跨過的元件上)和步驟(r)(包括將預(yù)應(yīng)力線纜(5)固定到錨固件(23，29)之一上，向預(yù)應(yīng)力線纜(5)施加張力，然后將其固定到另一個錨固件(23，29)上)。最后，圖13g示出了在步驟d)和f)之后的地基系統(tǒng)的安裝狀態(tài)。

具體地，圖13a示出了地面的挖掘(37)和預(yù)先準(zhǔn)備。

圖13b示出了鋪設(shè)下部板的鋼筋(38)和外圍梁(9)的步驟，在這種情況下，外圍梁(9)由混凝土現(xiàn)場制成。為了制作這些外圍梁，可以挖溝槽(33)，所述溝槽(33)在用混凝土澆筑所述外圍梁(9)的期間用作抵靠地面的框架。

圖13b還示出了設(shè)置肋(3)和整體支撐件(15)的過程，整體支撐件(15)包括一個支柱(2)和一個肋(3)。在這種情況下，支柱(2)和肋(3)均由預(yù)制混凝土制成。為了設(shè)置這些元件，可以采用可調(diào)節(jié)支撐裝置以調(diào)節(jié)它們的置的。還可以使用模板裝置，所述模板裝置與不同預(yù)制件連接以用于控制或保持合適的位置定位。

圖13c示出了下部板(4)的混凝土澆筑步驟，其將之前設(shè)置的所有預(yù)制件制成一體并固定。在這種情況下，下部板(4)具有厚度增加的中心區(qū)(27)，混凝土模板框架元件(28)用于該中心區(qū)，作為厚度增加的中心(27)的側(cè)向框架，同時作為定位和/或緊固肋(3)或整體部件(15)的預(yù)制件的模板元件。

需注意的是，盡管在圖13所示的方法中用混凝土澆筑下部板(4)在設(shè)置中心軸(1)之前執(zhí)行，然而也可以在混凝土澆筑之前設(shè)置中心軸(1)，這可以允許在用混凝土澆筑下部板(4)固定它們之前調(diào)節(jié)位置并適應(yīng)各種預(yù)制件。

圖13d示出了和支柱(2)的預(yù)制件的組裝過程對應(yīng)的安裝方法的步驟，可以對其使用定位和夾緊緊固支柱(17)。此外，在圖中還示出了分別設(shè)置在支柱(2)和肋(3)上的護(hù)套(6)和護(hù)套(8)，這允許容納用于將所述構(gòu)件與地基系統(tǒng)的中心軸1)和/或下部元件(39)連接的預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)。

圖13e示出了中心軸(1)的組裝步驟，在本實(shí)施例中，中心軸(1)包括經(jīng)由豎直接合部(18)互連的預(yù)制部分(13)。組裝中心軸(1)可以將每個銷(13)各自固定在其最終位置處，也可以先將整個中心軸(1)安裝在與其最終位置不同的位置處，然后將中心軸(1)固定到其最終位置處。前一種組裝過程中，也可以將中心軸(1)的銷或構(gòu)件的僅一部分的在先組裝在與其最終位置不同的位置處執(zhí)行。

圖13f示出了在完成以下步驟之后的實(shí)施例：定位和張緊預(yù)應(yīng)力線纜(5)，向中心軸(1)內(nèi)填充壓載材料(21)和實(shí)施上閉合板(14)。預(yù)應(yīng)力線纜(5)在下部部分(29)處具有上部錨固元件(23)，在本實(shí)施例中，其分別位于上部封閉板(14)和下部元件(39)內(nèi)。

最終，圖13g示出了地基系統(tǒng)的安裝狀態(tài)下，其在下部板(4)上方布置有壓載材料(21)，使得地基系統(tǒng)的下部板和其他下部元件(39)完全埋置并且中心軸(1)部分埋置。此外，塔(24)在管狀金屬的這種情況下被布置并連接到中心軸(1)的頂部。

圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的安裝地基系統(tǒng)的方法中的一個步驟，具體為預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)的線纜(5)的穿線過程，預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)用于將預(yù)制混凝土的支柱(2)與同為預(yù)制混凝土的中心軸(1)連接。

在圖14a中可以看出，線纜(5)被預(yù)先定位在支柱(2)的護(hù)套(6)中，使得線纜(5)的上端伸出。在這種情況下，具有包含護(hù)套(6)的彎曲開口(30)和預(yù)應(yīng)力線纜的臨時固定裝置(31)，從而使得線纜能夠臨時保持在比支柱(2)的軸線更垂直的方向。

如圖14b所示，這允許線纜(5)在安裝過程期間通過護(hù)套(7)插入中心軸(1)的墻外壁。為此，護(hù)套(7)進(jìn)而包括另一個彎曲開口(30)。

圖14c和14d示出了線纜的穿線過程，在這種情況下通過借助引導(dǎo)設(shè)備(32)輔助進(jìn)行；所述引導(dǎo)設(shè)備將可以位于線纜上的各種線束匯集在一起，并且所述引導(dǎo)設(shè)備具有指向幾何形狀和柔性材料，從而有利于穿線過程。當(dāng)線纜穿線時，中心軸(1)或其構(gòu)件的下降可以方便地暫停。

圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的地基系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例的建造方法的各個階段，其中幾個步驟可以遵循任何技術(shù)上可行的順序執(zhí)行。

因此，遵循在前面的章節(jié)中闡述的步驟的編號字母，圖15a示出了步驟a)和步驟m)，圖15b示出了步驟b)和設(shè)置模板框架的步驟(28)。圖15c示出了步驟c)，步驟c)在這種情況下包括中心軸(1)的組裝或建造的第一階段，包括設(shè)置中心軸(1)的外壁的框或鋼筋，中心軸(1)是中空的且在該實(shí)施例中是現(xiàn)場混凝土澆筑制成的。圖15d示出了步驟h)，示出了在這種情況下支柱包括預(yù)穿過的預(yù)應(yīng)力線纜(5)。圖15e示出了步驟i)和e)以及建造中心軸(1)的第二階段，包括壁的混凝土澆筑。圖15f示出了步驟k)和步驟d)的第一階段。圖15g示出了構(gòu)造中心軸到步驟l)和步驟g)的最后階段。最后，圖15h示出了在步驟d)和步驟f)的第二階段之后的地基系統(tǒng)的安裝狀態(tài)。

最后，圖16和17示出的本發(fā)明的實(shí)施例，其中支撐部件為預(yù)應(yīng)力帶式支柱(25)的支柱(2)形式的。在這兩個實(shí)施例中，預(yù)制的帶式支柱(25)包括上端連接到中心軸(1)并且下端連接到地基系統(tǒng)的下部元件(39)的線纜，即肋(3)?？蛇x地，通過本領(lǐng)域已知的錨固裝置，上端可以連接到塔(24)，下端可以直接連接到地面。中心軸(1)部分地埋置并且使用預(yù)制混凝土銷建造而成。

帶式支柱(25)被預(yù)加應(yīng)力，特別在與帶式支柱(25)的下端連接的連接區(qū)域中，下部板(4)上面優(yōu)選具有大重量的土地，使得土地的重力至少部分地補(bǔ)償預(yù)應(yīng)力錨固件(25)傳遞給下部板(4)的向上牽引力。

圖16中的下部板(4)采用多邊星形幾何形狀。在圖17，下部板(4)包括位于中心軸(1)下方的中心模塊(36)和與中心模塊(36)分離的四個豁免模塊(35)，所述四個豁免模塊(35)距離塔(22)的垂直軸線最遠(yuǎn)并且通過肋(3)和中心模塊(36)連接。