[发明专利]一种拉索式带翼缘多桩筒型基础复合结构及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑领域的基础结构，具体的说，是涉及一种筒型基础和多桩基础组合受力的基础结构及其施工方法。

背景技术

海上风电结构属于垂向荷载相对较小、水平荷载及弯矩较大的海上高耸结构，抗倾覆能力要求高。目前，海上风电机组地基基础采用的结构型式通常为单桩基础、多桩基础、重力式基础。

单桩基础是常见的海上风电基础形式，其结构简单、受力机制明确，用于1.5MW以下的风力机经济性较好。然而，因单桩基础存在抗倾覆能力差、水平向位移大等弱点，随着海上风机单机容量增加到3MW、5MW或更大，必然导致单桩基础的直径、壁厚以及贯入深度急剧增大，致使海上打桩施工困难，建设成本大幅升高。多桩基础可以有效地分散荷载，提高抗倾覆能力，但结构和施工工艺复杂，对海况条件要求高，导致施工周期长、建造成本高。筒型基础施工速度快，但为了提供较大的抗倾覆能力，筒型基础的直径较大，建造成本较高。

采用以上传统的海上风电机组基础结构，其基础建造成本及海上施工成本高昂，致使海上风电机组地基基础的投资费用较陆上基础大幅度增加，从而限制了海上风电的发展。

发明内容

本发明要解决的是海上风电机组基础结构建造及海上成本高的技术问题，提供一种由筒型基础和多个单桩组合的拉索式带翼缘多桩筒型基础复合结构及其施工方法，将单桩基础与筒型基础有效结合，发挥其各自的优势，实现用较小筒型基础筒径及较少的单桩桩数及桩径，达到承载要求，进而降低海上施工成本和材料成本，加快施工速度。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种拉索式带翼缘多桩筒型基础复合结构，包括顶部固定连接有过渡段的筒型基础，所述过渡段用于与风机塔筒连接，所述筒型基础四周均布有多根单桩基础，所述单桩基础入泥桩段外侧对称的设置有翼缘板，所述单桩基础与所述过渡段之间连接有拉索，所述拉索的一端通过拉索固定装置固接于所述过渡段，另一端通过拉索固定装置固接于所述单桩基础上部。

所述拉索与所述单桩的数量均为3～8个。

所述拉索相对于水平面的角度呈0°～60°。

所述拉索为钢索、钢丝或钢绞线其中的一种。

所述拉索固定装置位于水平面之上。

所述拉索固定装置为夹片锚具、镦头锚具、螺丝端杆锚具中的一种。

所述翼缘板的数量为1～6块。

每根所述单桩基础所对应的拉索与其上任意一块翼缘板之间的夹角大于0°、小于180°。

一种拉索式带翼缘多桩筒型基础复合结构的施工方法，包括如下步骤：

（1）预制顶部固定连接有过渡段的筒型基础和多根单桩基础，每根所述单桩基础外侧对称的设置翼缘板；所述过渡段均布的设置与所述单桩基础数量相同的拉索固定装置，每根所述单桩基础上分别设置拉索固定装置；

（2）将所述筒型基础和多根所述单桩基础运至安装地点；

（3）安装地点定位；

（4）利用自重下沉和负压下沉将所述筒型基础下沉就位并调平；

（5）将多根所述单桩基础分别安装就位；

（6）以所述过渡段上的所述拉索固定装置作为固定端，所述单桩基础上的所述拉索固定装置作为张拉端，对拉索进行预张拉。

过渡段将上部风电机组传递的竖向荷载全部传递到筒型基础，并将上部风电机组传递的水平荷载和弯矩部分的传递到筒型基础，大部分水平荷载和弯矩通过拉索拉力传递到所述的单桩基础。单桩基础主要承受拉索拉力，由于拉索拉力的力臂很大，具有很强的抗弯矩能力，因此单桩基础的设计尺寸相比传统单桩风电基础大大降低。通过对单桩基础入泥部分设置翼缘板，以增大桩体与土体的接触面积，从而提高单桩基础的水平承载力和抗拔力，因此翼缘板的使用可以大大降低桩体的总材料用量。由于拉索拉力抵抗了过渡段上大部分水平力和弯矩，使得过渡段传递到筒型基础处的荷载主要为竖向荷载，从而位于筒型基础上部的风电结构的水平位移也大幅减小，同时由于对筒型基础的承载要求大大降低，筒型基础设计尺寸相应减小，降低了材料成本和施工成本。

本发明的有益效果是：

本发明的拉索式带翼缘多桩筒型基础复合结构是将筒型基础与单桩基础组合而成的新型结构形式，其整体刚度、抗水平荷载及弯矩能力较单独的单桩基础或筒型基础均有较大提高。