一种吸力式筒型基础结构及其施工方法与流程

本发明涉及海洋电力工程领域，尤其涉及一种吸力式筒型基础结构及其施工方法。

背景技术：

1、风能是一种可再生的清洁能源，在其它可再生能源(如生物质能、潮汐能等)尚未成熟的情况下，风能成为缓解全球环境问题及能源危机的首要选择之一。目前，在各种海上风机基础型式中，单桩、导管架、吸力式筒型基础型式是最常用的几种型式。

2、其中，吸力式筒型基础在海上风电领域已得到逐步应用，其特点是不需要沉桩作业，无需大型的沉桩设备，减少噪音对海洋生物的影响，且吸力式筒型基础在运行期结束后能全部拆除海上的结构，对海洋环境的影响较小。吸力式筒型基础型式施工成熟、海上作业工序少、施工关键点不多、船机配备要求较高、法兰面倾斜度调节难度一般，综合风险低。但与此同时，当水深加大和风机容量增大时，所需的单个筒型基础的重量也会显著增加，使得可选的船机数量有限，会导致增加海上风电成本的结果。

技术实现思路

1、本发明提供了一种吸力式筒型基础结构及其施工方法，以解决吸力式筒型基础的施工成本较高、经济性较差的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种吸力式筒型基础结构，包括：

3、由三个或三个以上的筒型基础结构和一个导管架结构组成；其中，所述筒型基础结构呈三角形或者长方形布置；

4、所述筒型基础结构和导管架结构之间采用灌浆连接，并且相邻的所述筒型基础结构之间设有至少一根撑杆；

5、所述撑杆之间由管状通道相互连接，并根据所述管状通道和所述撑杆组成限位钢架；其中，所述管状通道包括钢管、铸铁管道和聚氯乙烯管道；所述限位钢架根据预设施工间距要求，设置为永久结构或临时可拆卸结构；

6、所述吸力式筒型基础由筒型基础结构和导管架结构两部分组成，能够使得吸力式筒型基础的总体结构重量得到分解，可供施工的船舶数量得到了增加；由于所述吸力式筒型基础采用了分布式施工方式，使得导管架结构不会因为施工原因而导致存在预应力，从而提高所述吸力式筒型基础的稳定性和抗疲劳能力；由于所述吸力式筒型基础在施工时不存在上部结构的重量，使得其在贯入施工过程中能够更容易地进行贯入调整，降低贯入风险；并且每个筒型基础结构可进行单独设计，能够扩大所述吸力式筒型基础的适用范围，降低建设成本。

7、作为优选方案，所述筒型基础结构，包括：

8、所述筒型基础结构由圆筒型结构、筒盖结构和灌浆连接钢管组成；其中，所述圆筒型结构、所述筒盖结构和所述灌浆连接钢管之间通过预设连接方式进行连接，且连接部位包含一处或多处加强肋板；所述连接方式包括焊接连接；

9、通过对筒盖结构和灌浆连接钢管之间进行连接，并和圆筒型结构组成筒型基础结构，能够增加筒形基础的稳定性和承载能力，确保工程的安全性和可靠性。

10、作为优选方案，所述导管架结构，包括：

11、所述导管架结构由灌浆连接段结构、主体结构和过渡段结构，以及根据预设要求设置的相应结构组成；其中，所述预设要求设置的相应结构包括靠船结构、j型管结构、平台结构和灌浆管线结构；

12、通过灌浆连接段结构、主体结构、过渡段结构和相应结构组成导管架结构，有助于提高导管架结构的稳定性和可靠性，确保导管系统的正常运行。

13、作为优选方案，所述圆筒型结构，包括：

14、所述圆筒型结构内部由加强板组成，且外部具有撑杆；其中，所述加强板包括十字型加强板，其范围为所述圆筒型结构筒顶以下的预设第一长度，到所述圆筒型结构筒底以上的预设第二长度；所述撑杆用于进行结构支撑和结构限位；

15、圆筒型结构通过包括加强板和撑杆的结构进行组成，有助于增强圆筒型结构的稳定性和承载能力，确保结构的安全性和可靠性。

16、作为优选方案，所述筒盖结构，包括：

17、所述筒盖结构由盖板、多道横梁和加强板组成；其中，所述盖板上具有一个或多个均匀布置在所述盖板上的开孔，所述开孔用于作为吸力泵设备的接口，或用于作为普通灌浆管的接口；

18、通过盖板、多道横梁和加强板组成的筒盖结构具有接口的灵活性，能够适应不同的使用需求，提高施工的便利性。

19、作为优选方案，所述灌浆连接钢管，包括：

20、所述灌浆连接钢管位于所述筒盖结构的中心位置处；其中，所述灌浆连接钢管的长度和壁厚根据预设条件进行计算后确定；

21、所述灌浆连接钢管内部包括多条环状钢筋或钢条，且顶部设有一根应急灌浆管线；

22、通过对灌浆连接钢管进行相应设计，能够提供应急情况下的灌浆通道，有助于增强连接的稳定性和可靠性。

23、作为优选方案，所述灌浆连接段结构，包括：

24、所述灌浆连接段结构由钢管、环状钢筋、导向板、限位板和多根灌浆管线组成；

25、通过相应材料组成灌浆连接段结构，能够提供导向和限位功能，确保灌浆过程的准确性和效果；并且能够增强连接段的强度和耐久性。

26、作为优选方案，所述主体结构，包括：

27、所述主体结构由多根主管与撑管通过预设方式进行焊接后组成；

28、通过多根主管与撑管进行焊接组成主体结构，有助于提供稳定的支撑和连接，能够确保主体结构的强度和稳定性。

29、作为优选方案，所述过渡段结构，包括：

30、所述过渡段结构由一根主管和多个横钢箱梁通过预设方式进行焊接后组成；其中，所述主管的顶部用于与风机塔筒法兰进行连接；

31、通过一根主管和多个横钢箱梁焊接组成过渡段结构，有助于实现平稳的过渡和连接，确保结构的稳定性和可靠性。

32、相应的，本发明还提供了一种吸力式筒型基础的施工方法，包括：

33、根据预设协调贯入施工方法，由吸力泵对筒型基础结构进行贯入施工；其中，所述协调贯入施工方法包括使用撑杆钢架，对所述筒型基础结构进行定位支撑；所述撑杆钢架为焊接连接设计或可拆卸设计；

34、对贯入就位后的所述筒型基础结构进行测量，根据测量结果向所述筒型基础结构注入灌浆材料，直至填满所述筒型基础结构的顶部；

35、将包含灌浆连接段结构的导管架结构插入所述筒型基础结构，并确认所述导管架结构的第一法兰面水平度符合预设施工要求；

36、对所述筒型基础结构和导管架结构进行灌浆连接施工，并确认所述导管架结构的第二法兰面水平度符合所述施工要求，获得如本发明具体实施方式中任意一项所述的吸力式筒型基础结构；其中，所述灌浆连接施工包括使用高强灌浆工程技术进行灌浆连接施工；

37、在所述吸力式筒型基础的施工过程中，筒型基础结构之间的撑杆钢架能够起到定位支撑的作用，撑杆钢架为焊接连接设计或可拆卸设计，能够根据实际情况选择更适合施工的方式；将导管架结构插入筒型基础的钢管内并进行灌浆连接，能够降低建造厂与施工船舶的吊机能力需求，能够高效且低成本地完成所述吸力式筒型基础的施工。

技术特征：

1.一种吸力式筒型基础结构，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种吸力式筒型基础结构，其特征在于，所述筒型基础结构，包括：

3.如权利要求1所述的一种吸力式筒型基础结构，其特征在于，所述导管架结构，包括：

4.如权利要求2所述的一种吸力式筒型基础结构，其特征在于，所述圆筒型结构，包括：

5.如权利要求2所述的一种吸力式筒型基础结构，其特征在于，所述筒盖结构，包括：

6.如权利要求2所述的一种吸力式筒型基础结构，其特征在于，所述灌浆连接钢管，包括：

7.如权利要求3所述的一种吸力式筒型基础结构，其特征在于，所述灌浆连接段结构，包括：

8.如权利要求3所述的一种吸力式筒型基础结构，其特征在于，所述主体结构，包括：

9.如权利要求3所述的一种吸力式筒型基础结构，其特征在于，所述过渡段结构，包括：

10.一种吸力式筒型基础的施工方法，其特征在于，包括：

技术总结本发明公开了一种吸力式筒型基础结构及其施工方法，其基础结构包括至少三个筒型基础结构和一个导管架结构；筒型基础呈三角形或者长方形布置，且与导管架结构之间采用灌浆连接；相邻的筒型基础之间设有撑杆，撑杆之间使用钢管相互连接，组成的限位钢架为永久结构或临时可拆卸结构；其施工方法具体为：先施工筒型基础结构，利用吸力泵均匀使基础贯入到设计标高，并控制好施工水平度，完成普通强度浆体的灌浆；再起吊导管架结构，使结构的灌浆连接段钢管插入到筒型基础结构上部的钢管内；最后进行灌浆连接施工，复测导管架结构的法兰面水平度。本发明中涉及吸力式筒型基础结构及其施工方法尤其适应于复杂土层，深水海域的大容量风机基础。技术研发人员：元国凯,廖侃,林敬华,陈珂,王洪庆,毕明君,马兆荣,周冰受保护的技术使用者：中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11