[发明专利]一种四筒自升门架式风电基础结构及其施工方法

说明书

本发明属于海上风电基础领域，公开了一种四筒自升门架式风电基础结构及其施工方法，包括四个通过门式塔架连接为一体的筒形基础，门式塔架由四个竖向塔架和四个横向塔架连接为门字形，每组竖向塔架和横向塔架均通过升降机构实现连接，升降机构包括安装于竖向塔架两侧的齿条和安装于横向塔架外端的齿轮、锁紧装置以及升降控制系统；施工时一方面在拖航中有效利用筒形基础的浮力，另一方面通过升降机构机械沉放并配合传统下沉方式进行安装。本发明同时具有筒型基础与自升门架的优点，其施工方法在拖航中有效利用筒形基础的浮力，整个沉放过程简单、快速，所需施工设备少，避免了使用昂贵的大型水上现场施工设备，施工速度快，综合造价低。

技术领域

本发明涉及海上风电机组基础结构及其施工方法，具体的说，是涉及多个筒形基础与门架式结构相结合的基础形式及其施工方法。

背景技术

目前，海上风电机组采用的主要基础形式包括：单桩基础、高桩承台基础、三脚架基础、导管架式基础、重力式基础、负压筒形基础和浮动平台结构等几种。以上提到的基础中，单桩结构应用最为广泛，但由于其刚度及风浪荷载下的结构动力响应较大，易产生疲劳破坏；相对而言，大直径宽浅式筒形基础更适合我国近海地质特点及风机受力特点。但随着海上风电规模化的开发、机组单机容量的增大，单一的基础形式在施工难度及经济效益上难以达到最优化，不能满足工程的需要。

发明内容

基于海上风电机组基础结构较高的设计要求，本发明提供了一种四筒自升门架式风电基础结构及其施工方法，可利用门架式多筒基础的特点实现自浮拖航和机械沉放，明显降低基础的施工成本，加快施工进度。

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：

一种四筒自升门架式风电基础结构，包括四个相同的筒形基础，四个相同的筒形基础按照分别位于正方形的四个顶点布置，四个所述筒形基础通过门式塔架连接为一体；所述门式塔架包括四个分别以底端连接于四个所述筒形基础的顶盖中心的竖向塔架，四个所述竖向塔架的上端分别连接四个所述横向塔架的外端，四个所述横向塔架的内端均连接于风机塔筒；

所述门式塔架的每组所述竖向塔架和所述横向塔架均通过升降机构相连接，所述升降机构包括齿轮、齿条、锁紧装置以及升降控制系统；所述齿条安装在每个所述竖向塔架的两侧，所述齿轮和所述锁紧装置构成的齿轮箱安装在每个所述横向塔架的外端，所述齿轮和所述锁紧装置均由升降控制系统控制，所述锁紧装置用于实现所述齿轮与所述齿条的锁紧。

优选地，每个所述筒形基础均设置有独立的抽负压及加载装置。

优选地，所述门式塔架的四个横向塔架均设置有调平装置。

一种四筒自升门架式风电基础结构的施工方法，按照如下步骤进行：

(1)陆上预制四个所述筒形基础；陆上预制所述门式塔架，包括四个横向塔架和四个竖向塔架；陆上预制所述升降机构，包括所述齿轮、所述齿条、所述锁紧装置以及所述升降控制系统；

(2)将所述齿条固定在所述竖向塔架两侧，将设有所述齿轮和所述锁紧装置的齿轮箱及所述升降控制系统安装在所述横向塔架末端，并通过所述齿轮和所述齿条的啮合实现所述横向塔架和所述竖向塔架的拼接，并检查所述升降控制系统的运行情况；

(3)四个所述筒形基础吊入陆地边的水中检查其气密性；气密性符合要求之后，将各所述筒形基础安装在所述门式塔架的所述竖向塔架底部，并安装好抽负压及加载装置，上述四筒自升门架式风电基础结构安装完成并达到设计强度要求后，再组装好塔筒和风机；

(4)将带有风机的四筒自升门架式风电基础结构移入水中，将运输船固定在四筒自升门架式风电基础结构正下方，通过调整所述升降控制系统使所述门式塔架的所述横向塔架坐落在所述运输船的甲板上并进行固定，之后通过所述抽负压及加载装置向四个所述筒形基础注入高压气，使四筒自升门架式风电基础结构与所述运输船整体漂浮在水面上；