本發(fā)明涉及海上風(fēng)電機組基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及其施工方法，具體的說，是涉及多個筒形基礎(chǔ)與門架式結(jié)構(gòu)相結(jié)合的基礎(chǔ)形式及其施工方法。

背景技術(shù)：

目前，海上風(fēng)電機組采用的主要基礎(chǔ)形式包括：單樁基礎(chǔ)、高樁承臺基礎(chǔ)、三腳架基礎(chǔ)、導(dǎo)管架式基礎(chǔ)、重力式基礎(chǔ)、負(fù)壓筒形基礎(chǔ)和浮動平臺結(jié)構(gòu)等幾種。以上提到的基礎(chǔ)中，單樁結(jié)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛，但由于其剛度及風(fēng)浪荷載下的結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)較大，易產(chǎn)生疲勞破壞；相對而言，大直徑寬淺式筒形基礎(chǔ)更適合我國近海地質(zhì)特點及風(fēng)機受力特點。但隨著海上風(fēng)電規(guī)?；拈_發(fā)、機組單機容量的增大，單一的基礎(chǔ)形式在施工難度及經(jīng)濟效益上難以達到最優(yōu)化，不能滿足工程的需要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于海上風(fēng)電機組基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)較高的設(shè)計要求，本發(fā)明提供了一種四筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及其施工方法，可利用門架式多筒基礎(chǔ)的特點實現(xiàn)自浮拖航和機械沉放，明顯降低基礎(chǔ)的施工成本，加快施工進度。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下的技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種四筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，包括四個相同的筒形基礎(chǔ)，四個相同的筒形基礎(chǔ)按照分別位于正方形的四個頂點布置，四個所述筒形基礎(chǔ)通過門式塔架連接為一體；所述門式塔架包括四個分別以底端連接于四個所述筒形基礎(chǔ)的頂蓋中心的豎向塔架，四個所述豎向塔架的上端分別連接四個所述橫向塔架的外端，四個所述橫向塔架的內(nèi)端均連接于風(fēng)機塔筒；

所述門式塔架的每組所述豎向塔架和所述橫向塔架均通過升降機構(gòu)相連接，所述升降機構(gòu)包括齒輪、齒條、鎖緊裝置以及升降控制系統(tǒng)；所述齒條安裝在每個所述豎向塔架的兩側(cè)，所述齒輪和所述鎖緊裝置構(gòu)成的齒輪箱安裝在每個所述橫向塔架的外端，所述齒輪和所述鎖緊裝置均由升降控制系統(tǒng)控制，所述鎖緊裝置用于實現(xiàn)所述齒輪與所述齒條的鎖緊。

優(yōu)選地，每個所述筒形基礎(chǔ)均設(shè)置有獨立的抽負(fù)壓及加載裝置。

優(yōu)選地，所述門式塔架的四個橫向塔架均設(shè)置有調(diào)平裝置。

一種四筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的施工方法，按照如下步驟進行：

(1)陸上預(yù)制四個所述筒形基礎(chǔ)；陸上預(yù)制所述門式塔架，包括四個橫向塔架和四個豎向塔架；陸上預(yù)制所述升降機構(gòu)，包括所述齒輪、所述齒條、所述鎖緊裝置以及所述升降控制系統(tǒng)；

(2)將所述齒條固定在所述豎向塔架兩側(cè)，將設(shè)有所述齒輪和所述鎖緊裝置的齒輪箱及所述升降控制系統(tǒng)安裝在所述橫向塔架末端，并通過所述齒輪和所述齒條的嚙合實現(xiàn)所述橫向塔架和所述豎向塔架的拼接，并檢查所述升降控制系統(tǒng)的運行情況；

(3)四個所述筒形基礎(chǔ)吊入陸地邊的水中檢查其氣密性；氣密性符合要求之后，將各所述筒形基礎(chǔ)安裝在所述門式塔架的所述豎向塔架底部，并安裝好抽負(fù)壓及加載裝置，上述四筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)安裝完成并達到設(shè)計強度要求后，再組裝好塔筒和風(fēng)機；

(4)將帶有風(fēng)機的四筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)移入水中，將運輸船固定在四筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)正下方，通過調(diào)整所述升降控制系統(tǒng)使所述門式塔架的所述橫向塔架坐落在所述運輸船的甲板上并進行固定，之后通過所述抽負(fù)壓及加載裝置向四個所述筒形基礎(chǔ)注入高壓氣，使四筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與所述運輸船整體漂浮在水面上；

(5)利用所述運輸船將帶有風(fēng)機的四筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)運輸至指定的設(shè)計施工地點；

(6)通過所述升降控制系統(tǒng)使得四個筒形基礎(chǔ)同步下沉，到達泥面之后利用升降控制系統(tǒng)推動四個筒形基礎(chǔ)繼續(xù)下沉，同時輔以負(fù)壓下沉的技術(shù)手段加快下沉過程，當(dāng)下沉到達預(yù)期的與運輸船分離的高程時作業(yè)停止；

(7)當(dāng)四筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)到達與運輸船分離的高程并初步穩(wěn)定后，解除所述門式塔架的所述橫向塔架與所述運輸船的固定連接，使所述運輸船與四筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)分離，關(guān)閉所述升降控制系統(tǒng)，利用所述鎖緊裝置鎖固齒輪和齒條；

(8)四筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)繼續(xù)負(fù)壓下沉直至下沉就位，施工完畢。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的四筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及其施工方法，該基礎(chǔ)同時具有筒型基礎(chǔ)與自升門架的優(yōu)點，其施工方法在拖航中有效的利用了筒形基礎(chǔ)的浮力，而在筒形基礎(chǔ)前期沉放過程中通過自升門架的調(diào)整實現(xiàn)了機械沉放，達到泥面后可利用運輸船的自重反作用力進行下沉，并可配以負(fù)壓下沉。整個施工過程簡單、快速，所需施工設(shè)備少，避免了使用昂貴的大型水上現(xiàn)場施工設(shè)備，施工速度快，綜合造價低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所提供的四筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的俯視圖；

圖2是本發(fā)明所提供的四筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的主視圖。

圖中：1、運輸船；2、筒形基礎(chǔ)；3、門式塔架；4、齒輪；5、齒條；6、鎖緊裝置；7、風(fēng)機。

具體實施方式

為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及效果，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下：

如圖1和圖2所示，本實施例公開了一種四筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其中包括四個相同的筒形基礎(chǔ)2、一組門式塔架3、齒輪4、齒條5、鎖緊裝置6。

筒型基礎(chǔ)2是頂部封閉、底部敞口的一種圓筒狀鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，四個相同的筒形基礎(chǔ)2按照分別位于正方形的四個頂點處布置，每兩個筒形基礎(chǔ)2之間的距離可根據(jù)實際工程進行設(shè)置，每個筒形基礎(chǔ)2均設(shè)置有獨立的抽負(fù)壓及加載裝置。筒型基礎(chǔ)2內(nèi)部可設(shè)置分艙板形成多個艙室結(jié)構(gòu)。

門式塔架3將四個筒形基礎(chǔ)2連接為一體，相鄰兩個筒型基礎(chǔ)2與之間的門式塔架3組成“門”字形。具體地，門式塔架3包括四個分別以底端連接于筒形基礎(chǔ)2頂蓋中心的豎向塔架，四個豎向塔架的上端分別連接四個橫向塔架的外端，四個橫向塔架的內(nèi)端均連接于風(fēng)機7塔筒。

門式塔架3的四組豎向塔架和橫向塔架均通過齒輪4、齒條5、鎖緊裝置6以及升降控制系統(tǒng)組成的升降機構(gòu)相連接。四個豎向塔架的兩側(cè)均安裝有齒條5，四個橫向塔架的外端均安裝有齒輪箱和升降控制系統(tǒng)，齒輪箱內(nèi)設(shè)置有齒輪4和鎖緊裝置6。齒條5的長度可以根據(jù)所安裝海域的水深來確定，齒輪4轉(zhuǎn)動和鎖緊裝置6由升降控制系統(tǒng)控制，齒輪4在齒條5上的位置由鎖緊裝置6進行固定。當(dāng)筒型基礎(chǔ)2安裝就位后，利用升降控制系統(tǒng)的液壓驅(qū)動與鎖緊裝置6即實現(xiàn)齒輪4與齒條5的鎖緊。

門式塔架3的橫向塔架上還可以設(shè)置調(diào)平裝置，通過測量各橫向塔架及豎向塔架的位移可計算傾斜度，并反饋給升降控制系統(tǒng)進行局部調(diào)平。

運輸船1用于運輸四筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)，風(fēng)機7通過塔筒與下部的四筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)相連接。

上述四筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的施工方法，按照如下步驟進行：

a.陸上預(yù)制所述四個鋼制圓形的筒型基礎(chǔ)2結(jié)構(gòu)，再組裝鋼制分艙板；

b.陸上預(yù)制門式塔架3，包括橫向塔架和豎向塔架；

c.陸上預(yù)制升降機構(gòu)，包括齒輪4、齒條5、鎖緊裝置6以及升降控制系統(tǒng)；將齒條4固定在豎向塔架兩側(cè)的適當(dāng)位置，并檢查其牢固性；將設(shè)有齒輪4和鎖緊裝置6的齒輪箱及升降控制系統(tǒng)安裝在橫向塔架末端，并通過齒輪4和齒條5的嚙合實現(xiàn)橫向塔架和豎向塔架的拼接，并檢查升降控制系統(tǒng)的運行情況；

b.將各底部開口的筒型結(jié)構(gòu)2整體吊入陸地邊的水中檢查其氣密性；

d.氣密性符合要求之后，將各筒形基礎(chǔ)2安裝在門式塔架3底部，并安裝好抽負(fù)壓及加載裝置，完成四筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的安裝工作；

e.四筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)安裝完成并達到設(shè)計強度要求后，再組裝好塔筒和風(fēng)機7；

f.利用吊機或滑道將帶有風(fēng)機7的四筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)移入水中，將運輸船1固定在四筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)正下方，通過調(diào)整升降控制系統(tǒng)使門式塔架3的橫向塔架坐落在運輸船1的甲板上并進行固定，之后通過抽負(fù)壓及加載裝置向四個所述筒形基礎(chǔ)2注入高壓氣，使四筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與所在運輸船1整體漂浮在水面上；

g.利用運輸船1將帶有風(fēng)機7的四筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)運輸至指定的設(shè)計施工地點；

h.到達設(shè)計施工地點后，通過升降控制系統(tǒng)使得四個筒形基礎(chǔ)2同步下沉；到達泥面之后利用升降控制系統(tǒng)推動四個筒形基礎(chǔ)2繼續(xù)下沉，此時運輸船1與筒型基礎(chǔ)2可看成一個整體，通過運輸船1的自重作為推動下沉的反作用力施加在泥面上，同時輔以負(fù)壓下沉的技術(shù)手段加快下沉過程，當(dāng)下沉到達預(yù)期的與運輸船1分離的高程時作業(yè)停止；

i.當(dāng)四筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)到達與運輸船1分離的高程并初步穩(wěn)定后，解除門式塔架3的橫向塔架與運輸船1的固定連接，使運輸船1與四筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)分離，關(guān)閉升降控制系統(tǒng)，利用門式塔架3的豎向塔架和橫向塔架連接處的鎖緊裝置6鎖固齒輪4和齒條5；

j.四筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)繼續(xù)負(fù)壓下沉直至下沉就位，四筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)下沉就位后，在豎向塔架和橫向塔架連接處可增設(shè)三角支架以增強結(jié)構(gòu)強度，施工完畢。

盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可以作出很多形式的具體變換，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。