一種內部自帶破土裝置的厚壁複合筒型基礎的製作方法

2023-10-17 23:35:19 1

本實用新型涉及海上風電基礎結構，是一種內部自帶破土裝置的厚壁複合筒型基礎。

背景技術：

海上風能資源豐厚，據統計我國近海的可開發風能資源可達陸地風能資源的3倍之多。由於海上風能具有風場流態好、不佔用土地、年利用小時高等優勢，使得近年來海上風電開發勢頭十分迅猛。不過，海洋環境條件複雜，海水對基礎結構的腐蝕與衝刷作用都十分明顯。這使得海上風電基礎的技術成為了海上風電發展的關鍵性因素。

目前，海上風電基礎的結構形式包括重力式基礎、單樁基礎、三腳架基礎、導管架基礎、多樁承臺基礎、筒形基礎、spar浮式基礎及不同結構相互組合的基礎等。其中，筒形基礎以其優越的承載能力、輕便的結構形式及良好的浮運能力越來越受到廣泛的應用。不過，現有的筒型基礎在結構上存在一定缺陷。目前，筒型基礎的側壁多採用薄壁鋼板結構，這使得筒型基礎結構更加輕便，下沉工作更易開展。不過，由於薄壁鋼板的面積較大，在下沉及運行階段容易出現屈曲失穩現象。為此，某些工程選用鋼筋混凝土厚壁作為筒型基礎的側壁。採用厚壁結構的筒型基礎，其屈曲失穩問題確實得以解決，且承載能力也得以大幅提高。不過，由於該類厚壁筒型基礎下端接觸土體的面積過大，使得基礎的下沉難度極大提升。因此，針對該類工程，一些外部的破土裝置得以提出。在厚壁筒型基礎下沉的過程中，採用外部的破土裝置將原有土體結構破壞，使得土體擾動(產生流動性)，最終完成下沉工作。然而，在基礎下沉過程中，此類外部破土裝置不僅破壞了筒壁下方的土體，也不同程度的破壞了筒體內外側土體。因而，使得筒型基礎結構的整體承載能力受到一定影響。為此，本申請提出了一種內部自帶破土裝置的厚壁複合筒型基礎，該基礎採用混凝土厚壁作為基礎邊壁，內部破土裝置能有效保證破土的效果，且避免筒體內外的土體破壞，從而使得基礎既保證了下沉效率又保證了承載能力。

技術實現要素：

本實用新型的目的是針對上述存在問題，提出一種內部自帶破土裝置的厚壁複合筒型基礎，該結構的厚壁複合筒型基礎可保證下沉過程中筒體內外土體的完整性，且保證下沉過程中筒體平衡的可調性。

本實用新型的技術方案：

一種內部自帶破土裝置的厚壁複合筒型基礎，由筒形基礎、過渡段、破土壁、分倉板、破土倉、破土管、高壓水槍、排水管及抽排裝置構成，筒形基礎為厚壁型鋼筋混凝土結構，筒形基礎與過渡段連接構成一體結構，過渡段通過法蘭與風機塔筒相連；筒形基礎邊壁下端設置內、外兩個環狀破土壁並分別置於筒形基礎邊壁下端的內、外兩側，破土壁為薄壁筒狀鋼板結構，其頂部埋設於筒形基礎邊壁下端並與筒形基礎邊壁底面構成環狀倉體結構；筒形基礎邊壁下端放射狀均布設置6-10個薄壁鋼板製成的分倉板並將內、外兩個環狀破土壁之間的環狀空間分隔成6-10個相同的隔艙，筒形基礎邊壁底面、破土壁和分倉板共同構成放射狀分布的6-10個破土倉；筒形基礎的混凝土邊壁底端內部預埋破土管與排水管並間隔設置，破土管與排水管均為鋼管，破土管和排水管的底部分別通向破土倉，頂部分別通向筒形基礎的上部，破土管頂部連接高壓水槍，排水管頂部與抽排裝置連接；每個破土倉內環向設置3-5個破土管，每個破土倉內的排水管數量為2個並均勻分布在破土倉兩側。

本實用新型的有益效果是：

該厚壁複合筒型基礎，採用混凝土厚壁結構作為筒形基礎側壁，增加了基礎的穩定性，避免了鋼材壁面的屈曲現象；基礎結構中的破土倉，保障了倉外土體結構不受到破壞，確保了運行過程中的土體結構的承載能力；破土倉內的多點破土結構及抽排水管，保證了倉內破土的效果與破土速度；而多個破土倉則保證了下沉過程中基礎平衡的可調節能力。

附圖說明

圖1為該厚壁複合筒型基礎縱剖面結構示意圖。

圖2為該厚壁複合筒型基礎底部俯視結構示意圖。

圖3為該厚壁複合筒型基礎底部仰視結構示意圖。

圖中1、筒形基礎；2、過渡段；3、破土壁；4、分倉板；5、破土倉；6、破土管；7、高壓水槍；8、排水管；9、抽排裝置。

具體實施方式

實施例：

一種內部自帶破土裝置的厚壁複合筒型基礎，如圖1-3所示，由筒形基礎1、過渡段2、破土壁3、分倉板4、破土倉5、破土管6、高壓水槍7、排水管8和抽排裝置9構成，筒形基礎1為厚壁型鋼筋混凝土結構，筒形基礎1與過渡段2連接構成一體結構，過渡段2通過法蘭與風機塔筒相連；筒形基礎1邊壁下端設置內、外兩個環狀破土壁3並分別置於筒形基礎1邊壁下端的內、外兩側，破土壁3為薄壁筒狀鋼板結構，其頂部埋設於筒形基礎1邊壁下端並與筒形基礎1邊壁底面構成環狀倉體結構；筒形基礎1邊壁下端放射狀均布設置8個薄壁鋼板製成的分倉板4並將內、外兩個環狀破土壁3之間的環狀空間分隔成8個相同的隔艙，筒形基礎1邊壁底面、破土壁3和分倉板4共同構成放射狀分布的8個破土倉5；筒形基礎1的混凝土邊壁底端內部預埋破土管6與排水管8並間隔設置，破土管6與排水管8均為鋼管，破土管6和排水管8的底部分別通向破土倉5，頂部分別通向筒形基礎1的上部，破土管6頂部連接高壓水槍7，排水管8頂部與抽排裝置9連接；每個破土倉5內環向設置3個破土管6，每個破土倉5內的排水管數量為2個並均勻分布在破土倉5兩側。

該實施例中，筒形基礎1外徑20m、頂蓋厚0.7m、壁厚1m，壁高6m；過渡段2頂部外徑6m、壁厚0.6m、高度10m；破土壁3高度2m、厚度0.02m；破土管6及其支管內徑均為10cm；排水管內徑20cm。

該厚壁複合筒型基礎的下沉方法，步驟如下：

1)破土壁3與分倉板4先接觸土體，隨后土體進入各個破土倉5內；

2)打開高壓水槍7與排水管8頂部的抽排裝置9；

3)高壓水體會迫使破土倉5內土體強烈擾動，產生流動性，並隨排水管8排出破土倉5；

4)隨著已有土體的排出，筒形基礎1繼續下沉，從而使得下層的土體逐步進入破土倉5內；

5)同理，下層土體也會因高壓水體的擾動最終隨排水管8排出結構，從而使得基礎繼續下沉，直至下沉完成；

6)下沉過程中可通過調節各個破土倉5內高壓水槍7的噴射壓力及排水管8的抽排速度以控制各個分倉的下沉速度，從而實現下沉過程中的調平工作。