一種四個筒型基礎與混凝土支撐結構的風電整機施工方法技術

本發(fā)明專利技術涉及海上基礎結構領域，公開了一種四個筒型基礎與混凝土支撐結構的風電整機施工方法，其步驟如下：陸上預制四個筒型基礎，將筒型基礎按照正方形布置，依次進行混凝土連接底板、混凝土壓載艙結構、豎向混凝土連接件、混凝土柱、斜向薄片式變截面混凝土結構、混凝土連接頂板的施工，并組裝好塔筒和風機；將風電整機移入水中并拖至施工點；通過放氣下沉和負壓下沉使筒型基礎就位，最后在混凝土壓載艙結構內投放壓載物。本發(fā)明專利技術可自浮拖航和沉放，整個沉放過程不需要大型設備，施工簡單、快速，所需施工設備很少，避免了昂貴的大型海上現(xiàn)場施工設備，施工成本低、綜合造價低。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及一種港口、海洋、水利和橋梁工程的基礎結構領域，具體的說，是涉及一種多筒組合以優(yōu)化筒型基礎受力的風電整機施工方法。
技術介紹
目前，在海洋工程領域如海上風力發(fā)電工程中，基礎結構通常有樁基礎、重力式基礎、導管架式基礎、負壓基礎和浮式平臺等形式，這些基礎結構通常需要大型機具進行運輸和安裝，造成施工費用較高，施工周期較長。相比傳統(tǒng)基礎結構而言，筒型基礎由于其造價低廉、施工便捷、使用安全可靠、可回收復用等特點被廣泛應用于海洋工程中。但是，海上風力發(fā)電基礎結構所處環(huán)境十分復雜，所受荷載除了上部結構傳遞下來的風機塔架等結構重量的豎向力外，還有風荷載傳遞到基礎結構的水平力和彎矩，以及波浪、海流、海冰荷載等。大彎矩荷載一般導致需要筒型基礎直徑較大，而大直徑單筒基礎的施工限制條件較多，如其運輸和安裝過程需要大型機具等，造成在海域施工時費用很高。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術要解決的是現(xiàn)有技術中存在的上述問題，提供一種四個筒型基礎與混凝土支撐結構的風電整機施工方法，可自浮拖航和負壓沉放，能夠明顯降低基礎的施工成本。為了解決上述技術問題，本專利技術通過以下的技術方案予以實現(xiàn)：一種四個筒型基礎與混凝土支撐結構的風電整機施工方法，按照如下步驟進行：(1)陸上預制四個筒型基礎，所述筒型基礎內部設置有分艙室，所述筒型基礎頂蓋設置有用于安裝管道接頭的預留孔；(2)所述筒型基礎預制完成且檢查氣密性符合設計要求后，將四個所述筒型基礎按照其中心點連線構成一個正方形進行布置，并在四個所述筒型基礎之間支模、綁扎鋼筋和澆筑混凝土，進行所述混凝土連接底板的施工；所述混凝土連接底板的底面與所述筒型基礎的頂面在同一平面上，其設置在四個所述筒型基礎之間并以四個筒型基礎的中心點連線為輪廓；(3)所述混凝土連接底板養(yǎng)護完成并達到設計的強度要求后，在每個所述筒型基礎上部以其頂板作為底面模板進行混凝土壓載艙結構的施工，并在每相鄰兩個混凝土壓載艙結構之間進行豎向混凝土連接件的施工，四個所述混凝土壓載艙結構和四個所述豎向混凝土連接件同時支模、綁扎鋼筋和澆筑混凝土；澆筑所述混凝土壓載艙結構的混凝土之前在所述筒型基礎頂蓋的預留孔中安裝管道接頭，所述管道接頭頂端伸出于所述混凝土壓載艙結構底面、底端伸出于所述筒型基礎頂面；所述混凝土壓載艙結構為開口向上的筒狀結構，每個所述混凝土壓載艙結構的中心軸與其連接的所述筒型基礎的中心軸共線；所述豎向混凝土連接件連接在每兩個所述混凝土壓載艙結構之間，所述豎向混凝土連接件與所連接的兩個所述混凝土壓載艙結構的中心軸共面；(4)所述混凝土壓載艙結構和所述豎向混凝土連接件養(yǎng)護完成并達到設計的強度要求后，在所述混凝土連接底板上部支模、綁扎鋼筋和澆筑混凝土，進行混凝土柱和斜向薄片式變截面混凝土結構的施工；所述混凝土柱位于四個所述筒型基礎所構成正方形的中心位置處；所述斜向薄片式變截面混凝土結構連接于所述混凝土柱與每個所述混凝土壓載艙結構之間，底部延伸至所述混凝土連接底板、頂部延伸至混凝土連接頂板，其截面長度由所述混凝土連接頂板至所述混凝土壓載艙結構邊緣呈連續(xù)變化；(5)所述混凝土柱和斜向薄片式變截面混凝土結構養(yǎng)護完成并達到設計的強度要求后，在所述混凝土柱和斜向薄片式變截面混凝土結構頂部支模、綁扎鋼筋和澆筑混凝土，進行混凝土連接頂板的施工；(6)所述混凝土連接頂板養(yǎng)護完成并達到設計強度要求后，在所述混凝土連接頂板上部組裝好塔筒和風機，形成四個筒型基礎與混凝土支撐結構的風電整機；(7)利用吊機或滑道將所述四個筒型基礎與混凝土支撐結構的風電整機移入水中，通過所述筒型基礎中空部分的空氣提供浮力或者由所述管道接頭連接吹氣管向所述筒型基礎中空部分注入高壓氣體而提供浮力，使所述四個筒型基礎與混凝土支撐結構的風電整機漂浮在水面上；(8)利用拖輪將所述四個筒型基礎與混凝土支撐結構的風電整機拖至指定施工地點；(9)通過所述管道接頭抽掉所述筒型基礎中空部分的空氣或放掉所述筒型基礎中空部分的高壓氣體，使所述筒型基礎逐漸下沉至泥面，然后通過所述管道接頭連接抽水管抽出所述筒型基礎中的水體，實現(xiàn)負壓下沉使其就位；下沉過程中當所述筒型基礎出現(xiàn)傾斜時，通過泵系統(tǒng)對各分艙室施加不同的艙內正壓力進行調平；(10)所述筒型基礎下沉就位后，對所述混凝土壓載艙結構內投放壓載物，施工完畢。2.根據(jù)權利要求1所述的一種四個筒型基礎與混凝土支撐結構的風電整機施工方法，其特征在于，所述筒型基礎為圓形，其外徑為10～15m，高度為4～6m。其中，相鄰兩個所述筒型基礎之間的凈距離為1～3倍的所述筒型基礎外徑。其中，所述混凝土壓載艙結構為圓形，其外徑為10～15m，高度為4～6m。其中，所述筒型基礎周邊設置向上延伸的鋼質肋板并插入所述混凝土壓載艙結構。其中，所述管道接頭在所述混凝土壓載艙結構底面均勻布置，其直徑為5～200mm，數(shù)量為10～100個。其中，所述豎向混凝土連接件的高度與所述混凝土壓載艙結構的高度一致且范圍為4～6m，厚度為0.5m～1.5m；所述豎向混凝土連接件的上下兩邊分別與所述混凝土壓載艙結構的上下表面齊平。其中，所述混凝土連接底板和所述混凝土連接頂板的厚度均為0.5m～2m。其中，所述混凝土柱的高度為10～20m。其中，所述斜向薄片式變截面混凝土結構包括4～16個，所述混凝土柱與每個所述混凝土壓載艙結構之間連接有1～4個所述斜向薄片式變截面混凝土結構；所述斜向薄片式變截面混凝土結構的厚度為0.5m～2m。本專利技術的有益效果是：本專利技術的四個筒型基礎與混凝土支撐結構的風電整機施工方法，可自浮拖航和沉放，整個沉放過程不需要大型設備，施工簡單、快速，所需施工設備很少，避免了昂貴的大型水上現(xiàn)場施工設備，施工成本低、綜合造價低。附圖說明圖1是本專利技術的施工方法中所涉及四個筒型基礎與混凝土支撐結構體系的主視圖；圖2是本專利技術的施工方法中所涉及四個筒型基礎與混凝土支撐結構體系的俯視圖；圖3是本專利技術的施工方法中所涉及四個筒型基礎與混凝土支撐結構的風電整機的主視圖；圖4是分艙結構的平面示意圖。圖中：1、筒型基礎；2、混凝土壓載艙結構；3、豎向混凝土連接件；4、混凝土柱；5、斜向薄片式變截面混凝土結構；6、混凝土連接頂板；7、混凝土連接底板；8、分艙板。具體實施方式為能進一步了解本專利技術的
技術實現(xiàn)思路
、特點及效果，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：如圖1至圖4所示，本實施例公開了一種四個筒型基礎與混凝土支撐結構的風電整機施工方法，該方法具體按照如下步驟進行：(一)陸上預制四個鋼制的筒型基礎1，每個筒型基礎1完全相同，均為頂部封閉、底部敞口的圓筒狀鋼結構基礎，外徑為15m，壁厚25mm，頂蓋厚50mm，筒高5m，其內部通過設置分艙板分成多個分艙室。筒型基礎1的直徑通常為10～15m，高度通常為4～6m；材質可以是鋼筋混凝土、鋼、鋼-鋼筋混凝土復合材料；內部可進行分艙處理，也可以不進行分艙處理。分艙室可以組成蜂窩狀，包括中心的一個正六邊形分艙和均勻設置于其周圍的六個相同的邊分艙，所有的鋼制分艙板長度相等，均為鋼制圓形筒型基礎1結構直徑的0.25倍，如圖4所示。筒型基礎1頂蓋設置有用于安裝管道接頭的預留孔，這些預留孔在筒型基礎1的頂蓋上呈徑向均勻地布置，數(shù)量為10～100個。預制完成后，將筒型基礎1吊入陸地邊本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種四個筒型基礎與混凝土支撐結構的風電整機施工方法，其特征在于，按照如下步驟進行：(1)陸上預制四個筒型基礎，所述筒型基礎內部設置有分艙室，所述筒型基礎頂蓋設置有用于安裝管道接頭的預留孔；(2)所述筒型基礎預制完成且檢查氣密性符合設計要求后，將四個所述筒型基礎按照其中心點連線構成一個正方形進行布置，并在四個所述筒型基礎之間支模、綁扎鋼筋和澆筑混凝土，進行所述混凝土連接底板的施工；所述混凝土連接底板的底面與所述筒型基礎的頂面在同一平面上，其設置在四個所述筒型基礎之間并以四個筒型基礎的中心點連線為輪廓；(3)所述混凝土連接底板養(yǎng)護完成并達到設計的強度要求后，在每個所述筒型基礎上部以其頂板作為底面模板進行混凝土壓載艙結構的施工，并在每相鄰兩個混凝土壓載艙結構之間進行豎向混凝土連接件的施工，四個所述混凝土壓載艙結構和四個所述豎向混凝土連接件同時支模、綁扎鋼筋和澆筑混凝土；澆筑所述混凝土壓載艙結構的混凝土之前在所述筒型基礎頂蓋的預留孔中安裝管道接頭，所述管道接頭頂端伸出于所述混凝土壓載艙結構底面、底端伸出于所述筒型基礎頂面；所述混凝土壓載艙結構為開口向上的筒狀結構，每個所述混凝土壓載艙結構的中心軸與其連接的所述筒型基礎的中心軸共線；所述豎向混凝土連接件連接在每兩個所述混凝土壓載艙結構之間，所述豎向混凝土連接件與所連接的兩個所述混凝土壓載艙結構的中心軸共面；(4)所述混凝土壓載艙結構和所述豎向混凝土連接件養(yǎng)護完成并達到設計的強度要求后，在所述混凝土連接底板上部支模、綁扎鋼筋和澆筑混凝土，進行混凝土柱和斜向薄片式變截面混凝土結構的施工；所述混凝土柱位于四個所述筒型基礎所構成正方形的中心位置處；所述斜向薄片式變截面混凝土結構連接于所述混凝土柱與每個所述混凝土壓載艙結構之間，底部延伸至所述混凝土連接底板、頂部延伸至混凝土連接頂板，其截面長度由所述混凝土連接頂板至所述混凝土壓載艙結構邊緣呈連續(xù)變化；(5)所述混凝土柱和斜向薄片式變截面混凝土結構養(yǎng)護完成并達到設計的強度要求后，在所述混凝土柱和斜向薄片式變截面混凝土結構頂部支模、綁扎鋼筋和澆筑混凝土，進行混凝土連接頂板的施工；(6)所述混凝土連接頂板養(yǎng)護完成并達到設計強度要求后，在所述混凝土連接頂板上部組裝好塔筒和風機，形成四個筒型基礎與混凝土支撐結構的風電整機；(7)利用吊機或滑道將所述四個筒型基礎與混凝土支撐結構的風電整機移入水中，通過所述筒型基礎中空部分的空氣提供浮力或者由所述管道接頭連接吹氣管向所述筒型基礎中空部分注入高壓氣體而提供浮力，使所述四個筒型基礎與混凝土支撐結構的風電整機漂浮在水面上；(8)利用拖輪將所述四個筒型基礎與混凝土支撐結構的風電整機拖至指定施工地點；(9)通過所述管道接頭抽掉所述筒型基礎中空部分的空氣或放掉所述筒型基礎中空部分的高壓氣體，使所述筒型基礎逐漸下沉至泥面，然后通過所述管道接頭連接抽水管抽出所述筒型基礎中的水體，實現(xiàn)負壓下沉使其就位；下沉過程中當所述筒型基礎出現(xiàn)傾斜時，通過泵系統(tǒng)對各分艙室施加不同的艙內正壓力進行調平；(10)所述筒型基礎下沉就位后，對所述混凝土壓載艙結構內投放壓載物，施工完畢。...

【技術特征摘要】
1.一種四個筒型基礎與混凝土支撐結構的風電整機施工方法，其特征在于，按照如下步驟進行：(1)陸上預制四個筒型基礎，所述筒型基礎內部設置有分艙室，所述筒型基礎頂蓋設置有用于安裝管道接頭的預留孔；(2)所述筒型基礎預制完成且檢查氣密性符合設計要求后，將四個所述筒型基礎按照其中心點連線構成一個正方形進行布置，并在四個所述筒型基礎之間支模、綁扎鋼筋和澆筑混凝土，進行所述混凝土連接底板的施工；所述混凝土連接底板的底面與所述筒型基礎的頂面在同一平面上，其設置在四個所述筒型基礎之間并以四個筒型基礎的中心點連線為輪廓；(3)所述混凝土連接底板養(yǎng)護完成并達到設計的強度要求后，在每個所述筒型基礎上部以其頂板作為底面模板進行混凝土壓載艙結構的施工，并在每相鄰兩個混凝土壓載艙結構之間進行豎向混凝土連接件的施工，四個所述混凝土壓載艙結構和四個所述豎向混凝土連接件同時支模、綁扎鋼筋和澆筑混凝土；澆筑所述混凝土壓載艙結構的混凝土之前在所述筒型基礎頂蓋的預留孔中安裝管道接頭，所述管道接頭頂端伸出于所述混凝土壓載艙結構底面、底端伸出于所述筒型基礎頂面；所述混凝土壓載艙結構為開口向上的筒狀結構，每個所述混凝土壓載艙結構的中心軸與其連接的所述筒型基礎的中心軸共線；所述豎向混凝土連接件連接在每兩個所述混凝土壓載艙結構之間，所述豎向混凝土連接件與所連接的兩個所述混凝土壓載艙結構的中心軸共面；(4)所述混凝土壓載艙結構和所述豎向混凝土連接件養(yǎng)護完成并達到設計的強度要求后，在所述混凝土連接底板上部支模、綁扎鋼筋和澆筑混凝土，進行混凝土柱和斜向薄片式變截面混凝土結構的施工；所述混凝土柱位于四個所述筒型基礎所構成正方形的中心位置處；所述斜向薄片式變截面混凝土結構連接于所述混凝土柱與每個所述混凝土壓載艙結構之間，底部延伸至所述混凝土連接底板、頂部延伸至混凝土連接頂板，其截面長度由所述混凝土連接頂板至所述混凝土壓載艙結構邊緣呈連續(xù)變化；(5)所述混凝土柱和斜向薄片式變截面混凝土結構養(yǎng)護完成并達到設計的強度要求后，在所述混凝土柱和斜向薄片式變截面混凝土結構頂部支模、綁扎鋼筋和澆筑混凝土，進行混凝土連接頂板的施工；(6)所述混凝土連接頂板養(yǎng)護完成并達到設計強度要求后，在所述混凝土連接頂板上部組裝好塔筒和風機，形成四個筒型基礎與混凝土支撐結構的風電整機；(7)利用吊機或滑道將所述四個筒型基礎與混凝土支撐結構的風電整機移入水中，通過所述筒型基礎中空部分的空氣提供浮力或者由所述管道接頭連接吹氣管向所述筒型基礎中空部分注入高壓氣體而...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：丁紅巖，王旭月，張浦陽，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發(fā)明
國別省市：天津;12