專利名稱：無過渡段單樁式海上風機基礎結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種海上風機基礎結構，尤其是一種無過渡段單樁式海上風機基礎結構。適用于海上風力發(fā)電行業(yè)。
背景技術：
隨著風力發(fā)電技術的日趨成熟，依靠風力發(fā)電來增加能源供應的方式越來越受到世界各國的青睞。當前，全球已經有70多個國家和地區(qū)都在不同程度地發(fā)展風電，并制定了一系列鼓勵政策來促進風電產業(yè)的發(fā)展。全球風電產業(yè)正以每年25%左右的速度快速增長。廣闊的海洋因其擁有豐富、穩(wěn)定的風能資源，早已引起了人們的關注。但是，由于海上施工作業(yè)難度大,復雜多變的海洋環(huán)境對機組質量、可靠性的要求更高,運行維護成本高，海上風力發(fā)電的發(fā)展一直比較緩慢。近年來，隨著歐洲各國陸上風電開發(fā)趨于飽和及近海風力發(fā)電技術有了突破性進展，海上風電開發(fā)開始加速。目前歐洲已建成投產的近海風電場共三十余個，截止到2009年底，世界海上風電裝機總量超過200萬kW。我國擁有漫長的海岸線，海域蘊藏有豐富的風能資源，初步資料表明，我國近海風電可開發(fā)量為7.5GW。目前，江蘇、浙江、上海、廣東、河北、福建等沿海省份都制定了各自海上風電發(fā)展規(guī)劃，并開始有部分海上示范風電場開工建設。隨著國家政策的大力支持，尤其是“海上風電特許權”項目的帶動下，我國海上風電建設進程加快，未來10年內我國海上風電將迎來一個快速發(fā)展的時代。單樁基礎是適用于海上風電場中最廣泛的一種風機基礎型式，在目前歐洲已建風電場中，單樁基礎所占比例達60%以上，其結構型式為采用直徑fern的鋼管樁打入海床幾十米深，并通過過渡段與上部風機塔筒連接。單樁基礎優(yōu)點是結構簡單、施工快捷、性價比高。鋼管樁打樁垂直度可達到1%以內，而上部風機因正常運行的需要，對基礎水平度要求控制在1%。左右，故一般通過設置過渡段進行二次調平，過渡段與鋼管樁之間通過高強灌漿材料連接。近年發(fā)現，國外部分海上風機的單樁基礎灌漿料與過渡段之間出現脫空與豎向移位，存在一定的安全隱患。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是針對上述存在的問題，提供一種結構簡單、施工快捷、性價比高的無過渡段單樁式海上風機基礎結構，旨在取消過渡段，節(jié)省工程費用，連接牢固，消除灌漿料失效的風險。本發(fā)明所采用的技術方案是一種無過渡段單樁式海上風機基礎結構，具有單樁式的鋼管樁和與之相連接的風機底節(jié)塔筒，其特征在于所述鋼管樁的頂部設有基礎頂部法蘭，而在風機底節(jié)塔筒的底部設有底節(jié)塔筒法蘭，上述兩個法蘭之間設置一調平機構，且兩法蘭通過螺栓和螺母相連接。
所述調平機構為雙墊片調平結構，兩個墊片I的規(guī)格完全一致，為均勻變高度的環(huán)形墊片，上下疊置，兩個墊片I的高度變化范圍為3(Tl00mm;墊片I的外徑與基礎頂部法蘭外徑相同，每個墊片I上沿圓周均勻設置一圈螺栓孔，螺栓孔的數量及位置與基礎頂部法蘭和底節(jié)塔筒法蘭的均相對應。所述調平機構為三墊片調平結構，三個墊片II的規(guī)格各異，每個墊片II都是均勻變高度等直徑的圓環(huán)墊片；墊片II的外徑與基礎頂部法蘭外徑相同，每個墊片II上沿圓周均勻設置一圈螺栓孔，螺栓孔的數量及位置與基礎頂部法蘭和底節(jié)塔筒法蘭的均相對應；三種規(guī)格的墊片II分別對應調平1%。、2%。和5%。的水平精度。所述調平機構為鍥形墊片砂漿調平結構，該結構由6塊不同厚度的鍥形墊片和水 泥砂漿構成并在它們的外側和內側分別設置外側止?jié){板和內側止?jié){板。所述基礎頂部法蘭設在鋼管樁的頂端內側，法蘭的上表面與樁頂齊平。所述基礎頂部法蘭設在鋼管樁的頂部外側，法蘭上表面位于樁頂的下方。所述基礎頂部法蘭設在鋼管樁的頂部內側，法蘭上表面位于樁頂的下方。鋼管樁頂端內側設牛腿，所述基礎頂部法蘭設在鋼管樁的頂端外側并與牛腿連為一體。所述基礎頂部法蘭設在鋼管樁的頂端內側，并在該基礎頂部法蘭的上面設置相對稱的臨時工藝法蘭。本發(fā)明的有益效果是1)本發(fā)明取消傳統(tǒng)的單樁頂部套接的過渡段鋼筒，直接通過頂部法蘭與風機底節(jié)塔筒連接，單臺風機基礎節(jié)省5(T80噸鋼材，經濟效益明顯；2)本發(fā)明取消傳統(tǒng)的灌漿連接方式，連接牢固，無灌漿料失效的風險；3)本發(fā)明取消傳統(tǒng)的海上焊接連接方式，避免焊接熱量損傷局部防腐油漆涂層，提高海上風機基礎的耐久性；4)本發(fā)明提供四種調平方法(分別為雙墊片調平、三墊片調平、底節(jié)塔筒調平和鍥形墊片砂漿調平)，通過這些調平方法實現了對風機底節(jié)塔筒的精確調平，尤其以雙墊片和三墊片調平方法最為簡單快捷。


圖廣圖5為本發(fā)明中各種鋼管樁的結構示意圖。圖6為實施例I的結構示意圖。圖7為實施例I中墊片I的平面圖。圖8為實施例2中三墊片調節(jié)結構示意圖。圖9為實施例3的結構示意圖。圖10 圖12為實施例4的示意圖。
具體實施例方式實施例I :如圖6所示，本實施例包括打入海床一定深度的超大直徑鋼管樁I，樁徑為4000mnT6500mm,樁頂在工廠內焊接基礎頂部法蘭2,該基礎頂部法蘭設在鋼管樁I的頂部內側且法蘭的上表面與鋼管樁I頂面齊平。本例還包括與鋼管樁I上端連接的風機底節(jié)塔筒13，并且在風機底節(jié)塔筒13的底部設有底節(jié)塔筒法蘭12。底節(jié)塔筒法蘭12與基礎頂部法蘭2之間設置雙墊片調平結構，并且通過螺栓10、螺母11將兩法蘭緊密連接起來。
其中雙墊片調平結構包括兩個規(guī)格完全一致墊片I 9，該墊片I為均勻變高度的環(huán)形墊片，上下疊置，兩個墊片I 9的高度變化范圍為3(Tl00mm ;墊片I的外徑與基礎頂部法蘭2外徑相同，每個墊片I上沿圓周均勻設置一圈螺栓孔，螺栓孔的數量及位置與基礎頂部法蘭2、底節(jié)塔筒法蘭12的均相對應(見圖7)。為便于調平后安裝螺栓，墊片I螺栓孔孔徑較風機基礎頂部法蘭2、底節(jié)塔筒法蘭12螺栓孔孔徑稍大2 3_，一般為5(T80mm。本實施例的具體施工方法如下首先運用液壓打樁錘3將鋼管樁I順利打入海床設計深度。若樁頂水平度能滿足小于1%。的精度要求，則可直接吊裝風機底節(jié)塔筒13，開始下步工序；若水平度不能滿足小于1%。的精度要求，則在鋼管樁I頂部安裝雙墊片調平結構，使得雙墊片調平結構上表面水平度滿足小于1%。的精度要求，并注意在螺栓連接時，各組螺栓孔需一一對應。然后吊裝風機底節(jié)塔筒13，通過螺栓10穿越法蘭孔將基礎頂部法蘭
2、墊片I 9和底節(jié)塔筒法蘭12連接起來，并通過螺母11緊固，即可開始下步施工工序。本例中鋼管樁I在沉樁時，液壓打樁錘3直接施打于基礎頂部法蘭2上表面(如圖I所示)，這種方式打樁對基礎頂部法蘭2有一定的影響。為避免或減少對基礎頂部法蘭的損傷，本實施例提供以下的四種方式可供選擇。I)如圖2所示，基礎頂部法蘭2設在鋼管樁I的頂部外側，法蘭上表面位于樁頂的下方一定距離(離開的距離視工藝的要求，只要打樁錘不碰到法蘭即可)。該鋼管樁在沉樁時，液壓打樁錘3可直接施打于樁頂，不會對基礎頂部法蘭2造成損傷。2)如圖3所示，基礎頂部法蘭2設在鋼管樁I的頂部內側，法蘭上表面位于樁頂的下方一定距離。鋼管樁在沉樁時，液壓打樁錘3可直接施打于樁頂，對基礎頂部法蘭2無損傷。3)如圖4所示，鋼管樁I頂端設牛腿6，基礎頂部法蘭2設在鋼管樁I的頂端外側并與牛腿6連為一體。鋼管樁在沉樁時，液壓打樁錘3可直接施打于鋼管樁內側的牛腿6上，對外側的基礎頂部法蘭2無損傷。4)基礎頂部法蘭2設在鋼管樁I的頂部內側且法蘭的上表面與鋼管樁I頂面齊平。為避免液壓打樁錘3直接錘擊于基礎頂部法蘭2表面，在基礎頂部法蘭2上面設置臨時工藝法蘭8 (如圖5所示)。鋼管樁在沉樁時，液壓打樁錘3可直接施打于臨時工藝法蘭8上，最大限度減少對基礎頂部法蘭2的損傷。實施例2 :本例的基本結構與實施例I相同，不同之處僅在于基礎頂部法蘭2與底節(jié)塔筒法蘭12之間設置三墊片調節(jié)結構(如圖8所示)，該結構由三種不同規(guī)格的均勻變高度等直徑圓環(huán)墊片II 14組成，上下疊置，墊片II 14高度變化范圍為2(T80mm。墊片II 14的外徑與基礎頂部法蘭2外徑相同，每個墊片II 14上沿圓周均勻設置一圈螺栓孔，螺栓孔的數量及位置與基礎頂部法蘭2和底節(jié)塔筒法蘭12的均相對應；三種規(guī)格的墊片II 14調整的水平度分別為1%。、2%。和5%。。一般選取f 3個不同規(guī)格的圓環(huán)墊片II 14進行組合，從而調整該墊片II頂面水平，使得風機基礎的總水平度達到1%。以內。實施例3 :如圖9所示，鋼管樁I的頂部為基礎頂部法蘭2，因打樁精度原因鋼管樁I會出現傾斜，導致法蘭上邊面傾斜，根據基礎頂部法蘭2上表面實測水平度，加工風機底節(jié)塔筒13，使得塔筒垂直度達到要求。底節(jié)塔筒法蘭12與基礎頂部法蘭2之間通過螺栓10、螺母11將其緊密連接。實施例4 :如圖1(T12所示，本實施例的基本結構與實施例I相同，不同之處在于、本實施例在基礎頂部法蘭2與底節(jié)塔筒法蘭12之間設置鍥形墊片砂漿調平結構，該結構由六塊不同厚度的鍥形墊片17、一塊外側止?jié){板18和一塊內側止?jié){板19組成。鍥形墊片17均勻布置于基礎頂部法蘭2與底節(jié)塔筒法蘭12之間，兩法蘭內側為內側止?jié){板19，外側為外側止衆(zhòng)板18,兩止衆(zhòng)板之間空腔內采用水泥砂衆(zhòng)20封堵。
根據實際鋼管樁垂直度，選用不同厚度的鍥形墊片17，調整該組鍥形墊片頂面平整度，使其平整度達到I %。以內。
權利要求
1.一種無過渡段單樁式海上風機基礎結構，具有單樁式的鋼管樁(I)和與之相連接的風機底節(jié)塔筒(13)，其特征在于所述鋼管樁(I)的頂部設有基礎頂部法蘭(2)，而在風機底節(jié)塔筒(13)的底部設有底節(jié)塔筒法蘭(12)，上述兩個法蘭之間設置一調平機構，且兩法蘭通過螺栓(10 )和螺母(11)相連接。
2.根據權利要求I所述的無過渡段單樁式海上風機基礎結構，其特征在于所述調平機構為雙墊片調平結構，兩個墊片I (9)的規(guī)格完全一致，為均勻變高度的環(huán)形墊片，上下疊置，兩個墊片I (9)的高度變化范圍為3(Tl00mm;墊片I的外徑與基礎頂部法蘭(2)外徑相同，每個墊片I上沿圓周均勻設置一圈螺栓孔，螺栓孔的數量及位置與基礎頂部法蘭(2)和底節(jié)塔筒法蘭(12)的均相對應。
3.根據權利要求I所述的無過渡段單樁式海上風機基礎結構，其特征在于所述調平機構為三墊片調平結構，三個墊片II (14)的規(guī)格各異，每個墊片II都是均勻變高度等直徑的圓環(huán)墊片；墊片II的外徑與基礎頂部法蘭(2)外徑相同，每個墊片II上沿圓周均勻設置一圈螺栓孔，螺栓孔的數量及位置與基礎頂部法蘭(2)和底節(jié)塔筒法蘭(12)的均相對應；三種規(guī)格的墊片II (14)分別對應調平1%。、2%。和5%。的水平精度。
4.根據權利要求I所述的無過渡段單樁式海上風機基礎結構，其特征在于所述調平機構為鍥形墊片砂漿調平結構，該結構由6塊不同厚度的鍥形墊片(17)和水泥砂漿(20)構成并在它們的外側和內側分別設置外側止?jié){板(18)和內側止?jié){板(19)。
5.根據權利要求1-4任意一種無過渡段單樁式海上風機基礎結構，其特征在于所述基礎頂部法蘭(2)設在鋼管樁(I)的頂端內側，法蘭的上表面與樁頂齊平。
6.根據權利要求1-4任意一種無過渡段單樁式海上風機基礎結構，其特征在于所述基礎頂部法蘭(2)設在鋼管樁(I)的頂部外側，法蘭上表面位于樁頂的下方。
7.根據權利要求1-4任意一種無過渡段單樁式海上風機基礎結構，其特征在于所述基礎頂部法蘭(2)設在鋼管樁(I)的頂部內側，法蘭上表面位于樁頂的下方。
8.根據權利要求1-4任意一種無過渡段單樁式海上風機基礎結構，其特征在于鋼管樁(I)頂端內側設牛腿(6)，所述基礎頂部法蘭(2)設在鋼管樁(I)的頂端外側并與牛腿(6)連為一體。
9.根據權利要求1-4任意一種無過渡段單樁式海上風機基礎結構，其特征在于所述基礎頂部法蘭(2)設在鋼管樁(I)的頂端內側，并在該基礎頂部法蘭(2)的上面設置相對稱的臨時工藝法蘭(8)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無過渡段單樁式海上風機基礎結構。本發(fā)明的目的是提供一種結構簡單、施工快捷、性價比高的無過渡段單樁式海上風機基礎結構，旨在取消過渡段，節(jié)省工程費用，連接牢固，消除灌漿料失效的風險。本發(fā)明的技術方案是一種無過渡段單樁式海上風機基礎結構，具有單樁式的鋼管樁和與之相連接的風機底節(jié)塔筒，其特征在于所述鋼管樁的頂部設有基礎頂部法蘭，而在風機底節(jié)塔筒的底部設有底節(jié)塔筒法蘭，上述兩個法蘭之間設置一調平機構，且兩法蘭通過螺栓和螺母相連接。本發(fā)明適用于海上風力發(fā)電行業(yè)。
文檔編號E02D27/42GK102628277SQ20121011419
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月18日 優(yōu)先權日2012年4月18日
發(fā)明者呂娜, 姜貞強, 孫杏建, 張樂平, 朱彬彬, 李煒, 羅金平, 葛國林, 趙朝志, 郇彩云, 鄭永明, 高宏飚 申請人:中國水電顧問集團華東勘測設計研究院