預(yù)制混凝土導(dǎo)管架式海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種預(yù)制混凝土導(dǎo)管架式海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，其特征是：包括陸地預(yù)制的鋼筋混凝土框架、基樁和帽梁，所述陸地預(yù)制的鋼筋混凝土框架包括上下導(dǎo)梁、連系梁、立柱、核心筒，所述上下導(dǎo)梁上均布預(yù)留樁孔，所述預(yù)留樁孔中貫穿基樁，所述上下導(dǎo)梁之間均布若干根立柱，所述上下導(dǎo)梁中心部設(shè)有圓柱形的核心筒，所述核心筒通過放射狀的連系梁與上下導(dǎo)梁連接成整體結(jié)構(gòu)，所述上導(dǎo)梁表面設(shè)有帽梁，所述帽梁與鋼筋混凝土框架和基樁構(gòu)成整體預(yù)制混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。有益效果：常規(guī)現(xiàn)澆混凝土基礎(chǔ)的傳統(tǒng)做法，采用在陸地先預(yù)制較輕型的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)框架，再將其放入海岸線的海底，再插入預(yù)制基樁固接呈整體基礎(chǔ)。可建成穩(wěn)固、抗風(fēng)浪的整體風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)。
【專利說(shuō)明】預(yù)制混凝土導(dǎo)管架式海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于預(yù)制混凝土基礎(chǔ)，尤其涉及一種預(yù)制混凝土導(dǎo)管架式海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]海上風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)是將風(fēng)機(jī)穩(wěn)固在海上的重要建筑物，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)處在海洋環(huán)境，不僅要承受結(jié)構(gòu)自重、風(fēng)荷載，還要承受波浪、水流力等；同時(shí)，風(fēng)機(jī)本身對(duì)基礎(chǔ)剛度、基礎(chǔ)傾角和振動(dòng)頻率等均有非常嚴(yán)格的要求。目前，很多國(guó)家在探索經(jīng)濟(jì)安全的海上風(fēng)電基礎(chǔ)形式，這對(duì)于我國(guó)的海上風(fēng)電發(fā)展很有借鑒意義。
[0003]由于強(qiáng)風(fēng)荷載、波浪沖擊荷載、流荷載、海水腐蝕等因素的共同作用，海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)建造遠(yuǎn)比陸地上的技術(shù)難度大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。目前海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)類型主要有:單樁式基礎(chǔ)、三腳架式基礎(chǔ)、導(dǎo)管架式基礎(chǔ)、多樁承臺(tái)式基礎(chǔ)。
[0004]單樁式基礎(chǔ):該類型基礎(chǔ)由一根直徑3?5m的大直徑鋼管樁構(gòu)成，在沉好樁后，樁頂固定好過渡段，將塔架安裝其上。優(yōu)點(diǎn)是施工工序簡(jiǎn)單，無(wú)需整理海床。缺點(diǎn)是需考慮基礎(chǔ)的沖刷防護(hù)，另外由于單樁重量大，需要超大型沉樁設(shè)備進(jìn)行施工，一般適用于小于25m的中淺水域；
[0005]三腳架式基礎(chǔ):該類型基礎(chǔ)采用三根中等直徑的鋼管樁定位于海底，三根樁成等邊三角形均勻布設(shè)，樁頂通過鋼套管支撐上部三腳桁架結(jié)構(gòu)，構(gòu)成組合式基礎(chǔ)。該基礎(chǔ)采用鋼結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度高，適用于大型風(fēng)機(jī)。但該結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴；受海浪作用，容易疲勞失效；大型基礎(chǔ)海上安裝受天氣影響較大。適用于大于25m的水域；
[0006]導(dǎo)管架式基礎(chǔ):該結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)管架和樁，莊志成全部荷載并固定結(jié)構(gòu)。樁數(shù)、長(zhǎng)度和樁徑由海底地質(zhì)條件及荷載決定。該類型基礎(chǔ)為鋼結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)與三腳架式基礎(chǔ)相似，強(qiáng)度高，適用于大型風(fēng)機(jī)，但是造價(jià)昂貴，需要大量鋼材，施工受天氣影響較大。
[0007]多樁承臺(tái)式基礎(chǔ):該結(jié)構(gòu)是海岸碼頭和橋墩基礎(chǔ)的常見結(jié)構(gòu)，由基樁和上部承臺(tái)組成。施工時(shí)先施作圍堰，排出海水后進(jìn)行基樁及上部承臺(tái)施工。由于需進(jìn)行圍堰施工，且上部承臺(tái)為現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，所以該類型基礎(chǔ)施工工序多，工期長(zhǎng)，需多種船機(jī)設(shè)備，造價(jià)較聞。
[0008]綜上，海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施工受天氣、海浪等因素影響較大，可施工時(shí)間較短，施工難度大，應(yīng)根據(jù)我國(guó)近海條件、建造能力、施工水平，確定經(jīng)濟(jì)可行符合我國(guó)國(guó)情的海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)型式，為我國(guó)海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供支持。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)的不足，提供一種預(yù)制混凝土導(dǎo)管架式海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，采用陸地預(yù)制的較輕型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，可以適用于各種地質(zhì)條件、水深，建造和施工方便，無(wú)需做任何海床準(zhǔn)備，尤其適合作為海上潮間帶大型風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)。
[0010]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案:一種預(yù)制混凝土導(dǎo)管架式海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，其特征是:包括陸地預(yù)制的鋼筋混凝土框架、基樁和帽梁，所述陸地預(yù)制的鋼筋混凝土框架包括上下導(dǎo)梁、連系梁、立柱、核心筒，所述上下導(dǎo)梁上均布預(yù)留樁孔，所述預(yù)留樁孔中貫穿基樁，所述上下導(dǎo)梁之間均布若干根立柱，所述上下導(dǎo)梁中心部設(shè)有圓柱形的核心筒，所述核心筒通過放射狀的連系梁與上下導(dǎo)梁連接成整體結(jié)構(gòu)，所述上導(dǎo)梁表面設(shè)有帽梁，所述帽梁與陸地預(yù)制的鋼筋混凝土框架和基樁構(gòu)成整體預(yù)制混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。
[0011]所述立柱為置于上下導(dǎo)梁之間對(duì)應(yīng)預(yù)留樁孔位置的中空導(dǎo)管柱，所述基樁貫穿預(yù)留樁孔和導(dǎo)管柱中。
[0012]所述上下導(dǎo)梁外周邊表面設(shè)有側(cè)壁。
[0013]所述上導(dǎo)梁的連系梁之間通過頂板連接成整體。
[0014]所述陸地預(yù)制的鋼筋混凝土框架橫截面形狀呈圓形、方形、三角形、五邊形或六邊形。
[0015]所述基樁采用混凝土樁、預(yù)應(yīng)力混凝土樁或鋼管樁，其橫截面形狀為圓形、方形或橢圓形；所述預(yù)留樁孔的形狀與基樁橫截面形狀匹配。
[0016]所述連系梁采用普通鋼筋或預(yù)應(yīng)力筋，所述連系梁與核心筒的連接處設(shè)有三角形加強(qiáng)筋。
[0017]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，改變海上重力式基礎(chǔ)均采用常規(guī)陸地混凝土基礎(chǔ)的傳統(tǒng)做法，本發(fā)明采用在陸地先預(yù)制較輕型的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)框架，將其放入海岸線的海底后，再插入預(yù)制基樁，無(wú)需做任何海床準(zhǔn)備，即可建成穩(wěn)固、抗風(fēng)浪的整體風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)。不但可以適用各種地質(zhì)及水深條件的建造，而且建造成本可以大大降低，施工更加方便。同時(shí)克服了鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)建造成本高，安裝需要專用設(shè)備，施工安裝費(fèi)用較高的缺點(diǎn)。它具有地基適應(yīng)性強(qiáng)，可承受較大的水平荷載及豎向荷載，構(gòu)件均為預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，施工快捷，工程成本低等優(yōu)點(diǎn)。尤其適合做為海上潮間帶區(qū)域的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本發(fā)明隱去頂板及側(cè)壁的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3是圖1中陸地預(yù)制的鋼筋混凝土框架的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖中:1、陸地預(yù)制的鋼筋混凝土框架，2、基樁，3、帽梁，4、核心筒，5、上下導(dǎo)梁，6、連系梁，7、導(dǎo)管柱，8、預(yù)留樁孔，9、頂板，10、側(cè)壁，11、三角形加強(qiáng)筋。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合較佳實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0023]實(shí)施例
[0024]詳見附圖1-3，本發(fā)明提供了一種預(yù)制混凝土導(dǎo)管架式海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，
[0025]包括陸地預(yù)制的鋼筋混凝土框架1、基樁2和帽梁3，陸地預(yù)制的鋼筋混凝土框架上均布預(yù)制的若干預(yù)留樁孔8，本實(shí)施例為16個(gè)預(yù)留樁孔，每個(gè)預(yù)留樁孔中貫穿一根基樁，所述陸地預(yù)制的鋼筋混凝土框架上導(dǎo)梁表面設(shè)有帽梁3，帽梁可以與陸地預(yù)制的鋼筋混凝土框架和基樁共同構(gòu)成整體的預(yù)制混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。所述陸地預(yù)制的鋼筋混凝土框架包括上下導(dǎo)梁5、連系梁6、立柱、核心筒4、頂板9及側(cè)壁10，所述上下導(dǎo)梁之間均布若干根立柱，所述上下導(dǎo)梁中心部設(shè)有圓柱形的核心筒，核心筒中心插入風(fēng)機(jī)立柱(圖中未示)所述核心筒通過放射狀的連系梁與上下導(dǎo)梁連接成整體結(jié)構(gòu)。上下導(dǎo)梁外周邊表面設(shè)有側(cè)壁10，所述上導(dǎo)梁的連系梁之間通過頂板9連接成整體結(jié)構(gòu)。所述連系梁采用普通鋼筋或預(yù)應(yīng)力筋，所述連系梁與核心筒的連接處設(shè)有三角形加強(qiáng)筋11，可以消除接合部的應(yīng)力。所述陸地預(yù)制的鋼筋混凝土框架橫截面形狀呈圓形、方形、三角形、五邊形或六邊形。本實(shí)施例陸地預(yù)制的鋼筋混凝土框架I為上有頂板下無(wú)底板的圓筒形結(jié)構(gòu)。在水深較淺地區(qū)施工時(shí)，可取消頂板及側(cè)壁。所述基樁采用混凝土樁、預(yù)應(yīng)力混凝土樁或鋼管樁，其橫截面形狀為圓形、方形或橢圓形；所述預(yù)留樁孔的形狀與基樁橫截面形狀匹配，本實(shí)施例選用圓形。
[0026]本發(fā)明的優(yōu)選方案是立柱為置于上下導(dǎo)梁之間對(duì)應(yīng)預(yù)留樁孔位置的中空導(dǎo)管柱7，所述基樁貫穿預(yù)留樁孔和導(dǎo)管柱中，所述導(dǎo)管柱與樁孔一一對(duì)應(yīng)。基樁與導(dǎo)管柱的間隙可通過灌漿進(jìn)行封閉，以提高基樁與陸地預(yù)制的鋼筋混凝土框架連接的整體性。
[0027]根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水域狀態(tài)設(shè)計(jì)施工方案。施工時(shí)，由現(xiàn)澆帽梁3將基樁2及框架I共同連接構(gòu)成整體基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。基樁2的其截面尺寸及樁長(zhǎng)根據(jù)工程方案設(shè)計(jì)計(jì)算所需承載力確定。在地基土層承載力較低時(shí)基樁2可提供較大的承載力，滿足工程的承載力要求。本發(fā)明首先進(jìn)行預(yù)制混凝土框架I安放施工，框架I采用在陸地預(yù)制鋼筋混凝土框架，避免了現(xiàn)澆框架須施工圍堰等臨時(shí)結(jié)構(gòu)，節(jié)省了工期和施工成本。預(yù)制混凝土框架I采用水上氣浮托運(yùn)工藝運(yùn)輸，至施工區(qū)域后利用自重及負(fù)壓下沉入泥。預(yù)制混凝土框架I施工完畢后，基樁2采用起重船或方駁吊機(jī)組水上吊打的方式進(jìn)行施工，船機(jī)設(shè)備簡(jiǎn)單，沉樁不受潮位水深影響，施工較為靈活，費(fèi)用較省。預(yù)制混凝土框架I外觀形狀為圓柱形，直徑為5m-40m，高度根據(jù)原泥面、設(shè)計(jì)水位及工程需要確定。所述基樁采用混凝土樁、預(yù)應(yīng)力混凝土樁或鋼管樁，其橫截面形狀為圓形、方形或橢圓形，所述預(yù)留樁孔的形狀與基樁橫截面形狀匹配。所述連系梁采用普通鋼筋或預(yù)應(yīng)力筋。
[0028]陸地預(yù)制的鋼筋混凝土框架具有多重作用，一是與基樁聯(lián)結(jié)，使整個(gè)結(jié)構(gòu)形成一個(gè)整體，作為風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)；二是框架整體結(jié)構(gòu)剛度大，可承受較大的水平及豎向荷載，增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；三是框架上設(shè)有預(yù)留樁孔，對(duì)基樁的施打進(jìn)行限位，提高了基樁的施工精度。
[0029]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作任何形式上的限制。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種預(yù)制混凝土導(dǎo)管架式海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，其特征是:包括陸地預(yù)制的鋼筋混凝土框架、基樁和帽梁，所述陸地預(yù)制的鋼筋混凝土框架包括上下導(dǎo)梁、連系梁、立柱、核心筒，所述上下導(dǎo)梁上均布預(yù)留樁孔，所述預(yù)留樁孔中貫穿基樁，所述上下導(dǎo)梁之間均布若干根立柱，所述上下導(dǎo)梁中心部設(shè)有圓柱形的核心筒，所述核心筒通過放射狀的連系梁與上下導(dǎo)梁連接成整體結(jié)構(gòu)，所述上導(dǎo)梁表面設(shè)有帽梁，所述帽梁與陸地預(yù)制的鋼筋混凝土框架和基樁構(gòu)成整體預(yù)制混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)制混凝土導(dǎo)管架式海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，其特征是:所述立柱為置于上下導(dǎo)梁之間對(duì)應(yīng)預(yù)留樁孔位置的中空導(dǎo)管柱，所述基樁貫穿預(yù)留樁孔和導(dǎo)管柱中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的預(yù)制混凝土導(dǎo)管架式海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，其特征是:所述上下導(dǎo)梁外周邊表面設(shè)有側(cè)壁。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的預(yù)制混凝土導(dǎo)管架式海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，其特征是:所述上導(dǎo)梁的連系梁之間通過頂板連接成整體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的預(yù)制混凝土導(dǎo)管架式海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，其特征是:所述陸地預(yù)制的鋼筋混凝土框架橫截面形狀呈圓形、方形、三角形、五邊形或六邊形。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的預(yù)制混凝土導(dǎo)管架式海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，其特征是:所述基樁采用混凝土樁、預(yù)應(yīng)力混凝土樁或鋼管樁，其橫截面形狀為圓形、方形或橢圓形，所述預(yù)留樁孔的形狀與基樁橫截面形狀匹配。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的預(yù)制混凝土導(dǎo)管架式海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，其特征是:所述連系梁采用普通鋼筋或預(yù)應(yīng)力筋，所述連系梁與核心筒的連接處設(shè)有三角形加強(qiáng)筋。
【文檔編號(hào)】E02D27/44GK103556651SQ201310589645
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】張佩良, 劉鳳松, 陳強(qiáng), 米劉芳, 丁文智, 李德剛, 李格平, 楊慶明, 張振山, 何福渤 申請(qǐng)人:天津港航工程有限公司