[发明专利]一种复合重力式海上风电机组的地基基础

说明书

技术领域

本发明是关于海上风电机组的地基基础，尤其涉及将多个重力式沉箱基础与钢架结构相结合的一种新型的海上风电机组的地基基础。

背景技术

现今全球各国都在重点开发新型能源，而风能作为绿色清洁可再生能源已受到各国能源开发者的青睐。据统计全球可开发风能总量约为200亿kW，是水电可开发总量的十倍。近年来风电发展迅猛，其市场每年都以40%的速度在增长，预计到2020年，世界风电总装机容量将达到12.60亿kw，占世界总需求量的12%。风能包括陆上风能与海上风能。相比较而言，海上风能具有风场流态好、不占用土地、年利用小时数高的优点。而在我国，海风能资源相当丰富，据统计近海风能已是陆上风能资源3倍。因此，海上风电能源势必将成为我国未来能源开发的重点领域。

海上环境对风机基础结构的作用复杂多变，而基础结构的安全性、经济性与适应性又是制约海上风电开发的关键因素。目前来说，海上风电机组地基基础主要有单桩基础、三脚架基础、重力式基础、筒形基础以及漂浮式基础几种类型，使用最多的是单桩基础和重力式基础。传统的重力式基础结构形式简单，设计容易，但存在诸多缺陷。首先，传统的重力式基础重量较大，混凝土使用方量大，经济性差，施工过程中吊装难度系数大，危险性高。其次，由于自身重量很大，导致运输难度大，增加了运输成本。此外，传统的重力式基础由于其基础底面与地基直接接触，接触面积有限，故其抗滑与抗倾能力较之其他基础形式相对较弱。以上缺陷使得传统重力式基础的推广应用范围非常有限，一般来说只适用于单机容量较小且地质条件较好的浅海海域风电场。随着单机容量及水深等要求的不断提高，传统重力式基础势必不再具备良好的安全性、经济性与适应性。为此，本发明提出了一种复合重力式海上风电机组地基基础。该基础在施工、运输与运行过程中都具有较高安全性，且适应能力强，经济性好。

发明内容

本发明的目的，旨在针对传统的重力式基础存在自身重量大、施工和运输难度大、成本高、应用范围小的缺陷，提供一种复合重力式海上风电机组的地基基础。该基础能有效地解决上述问题，同时设计、施工难度低，施工周期短，经济效益好。

本发明通过如下技术方案予以实现。

一种复合重力式海上风电机组的地基基础，包括混凝土空腔基座，其特征在于，在地基基础的中央设置有主钢管1，主钢管1的上端通过法兰2连接风机塔筒3，主钢管1的外周同心圆处均匀设置有重力式沉箱A4、重力式沉箱B5和重力式沉箱C6，所述重力式沉箱的上面通过法兰A7、法兰B8和法兰C9分别设置有次钢管A10、次钢管B11和次钢管C12，重力式沉箱的下面分别设置有垫层A13、垫层B14和垫层C15，所述次钢管之间通过联系钢管AB16、联系钢管BC17和联系钢管CA18相连接，次钢管与主钢管1之间通过联系钢管AⅠ19、联系钢管AⅡ20、联系钢管AⅢ21及联系钢管BⅠ22、联系钢管BⅡ23、联系钢管BⅢ24相连接；

所述重力式沉箱为锥台形钢筋混凝土空腔结构，其空腔内设置有砂石25。

所述的重力式沉箱设置为3～5个。

所述重力式沉箱的下底直径为10m，上底直径为4m，高为10m，厚为0.5m；其空腔内部砂石25的堆载高度为5m.

所述主钢管1的为直径4m，高为20m，壁厚45mm。

所述次钢管的直径为4m，高为5m，壁厚30mm。

所述联系钢管AⅠ19、联系钢管AⅡ20和联系钢管AⅢ21的直径为2.0m；联系钢管BⅠ22、联系钢管BⅡ23、联系钢管BⅢ24及联系钢管AB16、联系钢管BC17、联系钢管CA18的直径为1.2m；所有联系钢管壁厚均为25mm。

所述垫层的厚度为0.3m。

本发明由于采用多个重力式沉箱组成，与地基的接触范围较大，所以其基础在运输和运行过程中具有良好的稳定性与安全性。在下沉过程中，可以通过调节单个重力式沉箱的下沉速度来控制整个基础结构下沉的均匀性与稳定性，操作简单方便，且避免了在沉箱内部设置隔仓。此外，本发明材料用量较少，设计与施工成本低，适应不同海域环境与单机容量的能力强，预制安装方便快捷，施工周期短，具有良好的经济性，适宜在我国东部海域推广使用。

附图说明

图1是本发明一种复合重力式海上风电机组的地基基础三维示意图；

图2是图1俯视图。

附图标记如下：

1———主钢管        2———法兰

3———风机塔筒      4———重力式沉箱A

5———重力式沉箱B   6———重力式沉箱C