[实用新型]海上风机组合式单桩基础

说明书

一种海上风机组合式单桩基础，包括桩身、桩翼和重力盘，桩翼位于桩身锚固段上部外壁，重力盘位于桩身的周围土体与海水的交界面，重力盘为刚性结构，重力盘与桩身固定连接或自由连接。本实用新型重力盘可以强化桩周土体，减小桩翼尺寸，改善桩翼受力，单桩、桩翼和重力盘的协同作用可以充分调动桩周土体的被动土压力和抗剪力，提高桩基的水平承载力，降低桩身的旋转和侧向位移，减小桩身弯矩，进而可适当减小桩身直径和桩身长度，降低工程成本，加快施工进度。

技术领域

本实用新型属于海上风电技术领域，涉及一种海上风机组合式单桩基础。

背景技术

海上风电作为一种清洁能源，具有风速高、风速稳定、单机容量大等特点，正在处于高速发展期。由于近岸地质条件复杂，海上风电的施工技术难度大，施工成本高，据统计，海上风电场成本中海上风机基础成本占总成本的15%～25%。目前，海上风机基础的基本型式按离岸距离可分为重力式、单桩式、吸力筒式、三桩式、导管架式和漂浮式。单桩基础可以适应不同的地质条件，且具有施工速度快工程成本低等优点，得到广泛的使用，在已建海上风电场中，单桩基础所占的比例超过70%。

在海上风电机组运行期间，单桩基础所需承受的水平荷载包括风荷载、波浪荷载、海流荷载和海冰荷载等，需要承受的垂直荷载包括风机机组的荷载和桩体自身的荷载，在多种循环荷载的作用下，单桩基础会产生较大的横向位移和旋转。中国部分海域的地质条件非常复杂，覆盖层土体通常由淤泥、淤泥质黏土、粉细砂、粉砂等组成，由于覆盖层厚薄差异较大，覆盖层下方基岩面起伏较大。随着风机机组对地基承载力要求的增加，桩身直径需要相应增大，经常需要进行嵌岩桩施工，同时花岗岩地区风化的孤石较为普遍，且探测难度大，孤石易导致钢管桩的卷边、卡孔和塌孔等，施工风险较大，施工进度较慢，若勘察时把孤石误判为完整的基岩，桩端位于孤石中，则会对风机的稳定性造成影响。此外，相较单桩提供的水平承载能力，单桩提供竖向承载力的能力更强。基于此，迫切需要提出一种新型海上风机单桩基础，使之可以适用于深水浅覆盖层，存在孤石的海域，通过桩基新型式使得桩身无需深入基岩中，便能满足风机机组的承载力的需求，减小施工风险，提高施工速度，降低施工成本，保证风机的安全稳定运行。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种海上风机组合式单桩基础，桩翼固定于桩身锚固段上部外壁，重力盘位于桩身的周围土体与海水的交界面，桩身、桩翼与重力盘为固定连接或自由连接，重力盘为刚性结构，重力盘可以强化桩周土体，提高桩体自身的承载能力，桩翼和重力盘充分调动桩周土体的被动土压力和抗剪力，提高桩基的水平承载力，降低桩身的旋转和侧向位移，减小桩身弯矩，保证风机机组安全稳定运行，在满足风机机组承载力的情况下，通过优化桩翼和重力盘结构型式、结构参数，可以适当减小桩身直径和桩身长度，使其可适用于深水浅覆盖层海域，降低工程成本，加快施工进度。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种海上风机组合式单桩基础，它包括桩身、桩翼和重力盘；所述桩翼位于桩身锚固段上部外壁，所述重力盘环绕于桩身，置于桩身土体与海水的交界面，桩身、桩翼顶端与重力盘为固定连接或自由连接；所述重力盘的结构形式为刚性结构。

所述桩身为大直径钢管，所述桩翼为钢板。

所述的桩翼以桩身为中心向四周呈放射性对称均匀布置，可充分调到桩周土体抗力，提高组合式单桩基础水平承载能力。

所述桩翼的个数为偶数，且不小于四个，数量为偶数的桩翼对称布设，桩身和翼板受力均衡。

所述桩翼为梯形结构，底边为斜边，其法线方向与桩身轴向垂直或形成夹角，以减小桩翼对桩身沉桩过程的影响。

所述重力盘为钢板、混凝土或钢筋混凝土中的一种，重力盘的结构型式、材料和尺寸与桩基地质条件、外部荷载大小和施工方式有关，可采用水下浇筑技术施工，以使重力盘、桩翼和桩身形成固定连接。

本实用新型有如下有益效果：