[发明专利]一种采用型钢和混凝土加强的大直径海上风机单桩基础和安装方法

说明书

本发明提供了一种采用型钢和混凝土加强的大直径海上风机单桩基础，包括单桩，单桩的内部设置桩内加强柱(10)，单桩和桩内加强柱(10)的下部打入海床泥面内，所述单桩的内壁(1)与桩内加强柱(10)的外壁通过T型钢相连接，所述T型钢在单桩的内壁(1)与桩内加强柱(10)之间沿单桩的内壁(1)环向间隔布置，在海床泥面的上方所述单桩的内壁(1)与桩内加强柱(10)之间具有水中灌浆段(7)，在海床泥面下方所述单桩的内壁(1)与桩内加强柱(10)之间、桩内加强柱(10)内具有入土灌浆区(9)。本发明将型钢结构与大直径单桩进行组合，并采用混凝土结构进行加强，提高单桩基础的整体刚度和强度。

技术领域

本发明涉及海上风力发电机技术领域，具体涉及一种采用型钢和混凝土加强的大直径海上风机单桩基础。

背景技术

海上风电是重要的可再生能源，目前我国正在大力发展东南沿海地区的海上风电。风机基础作为风电机组的支撑体系，负责将上部风机荷载和基础自身受到的波浪荷载、水流荷载以及靠泊力和撞击力等传递到地基土中。风机基础在保证海上风电系统整体安全方面起着十分重要的作用。在众多的海上风机基础形式中，单桩基础结构形式简单，受力明确，施工速度快，在国内外风电场中得到广泛使用，占整个市场的65％以上。

然而单桩基础通常为全钢结构，结构柔性较大。在深水条件下，全钢结构的单桩基础变形大，整机频率低，无法满足设计要求。由于其强度较小，刚度低，在台风条件下极易造成局部屈曲，或者在长期循环荷载作用下造成风机单桩基础的疲劳和破坏，因此，目前全钢结构的单桩基础难以适用于水深超过40米海域。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种采用型钢和混凝土加强的大直径海上风机单桩基础。本发明将型钢结构与大直径单桩进行组合，并采用混凝土结构进行加强，提高单桩基础的整体刚度和强度。

为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：

一种采用型钢和混凝土加强的大直径海上风机单桩基础，其特征在于：包括单桩，单桩的内部设置桩内加强柱，桩内加强柱空心设置，单桩和桩内加强柱的下部打入海床泥面内，所述单桩的内壁与桩内加强柱的外壁通过T型钢相连接，所述T型钢在单桩的内壁与桩内加强柱之间沿单桩的内壁环向间隔布置，在海床泥面的上方所述单桩的内壁与桩内加强柱之间具有水中灌浆段，在海床泥面下方所述单桩的内壁与桩内加强柱之间、桩内加强柱内具有入土灌浆区。

进一步的：所述单桩的内壁上设置多个桩内剪力键，在高度方向上多个所述桩内剪力键在单桩的内壁上间隔布置，在同一高度上多个所述桩内剪力键沿单桩的内壁环向间隔布置。

进一步的：所述T型钢具有翼板和腹板，翼板与单桩的内壁相接，腹板与桩内加强柱外壁相接。

进一步的：所述单桩和桩内加强柱最下部之间的T型钢的底端低于海床泥面高度，并且，所述单桩内部被吸去一部分的海床土体，使得单桩内部的土体顶部低于桩内加强柱的底部，被吸去的海床土体被所述入土灌浆区替代。

进一步的：所述单桩和桩内加强柱最下部之间的T型钢在底部设置呈刀刃状的刃角。

进一步的：所述桩内剪力键的截面呈直角三角型设置，与直角边对应的这一侧与单桩的内壁相固定，桩内剪力键呈上宽下窄布置。

进一步的：所述单桩的内壁的下部设置支撑环板，支撑环板位于土灌浆区的顶部。

进一步的：所述桩内加强柱的壁厚与单桩的壁厚一致或接近一致。

本发明第二个目的在于提供一种采用型钢和混凝土加强的大直径海上风机单桩基础的安装方法，本发明采用以下技术方案：在岸上预制好所述大直径海上风机单桩基础，所述安装方法包括如下步骤：

S1、将单桩基础吊运至指定施工位置，通过吊机将单桩基础缓慢释放并接触海床泥面，并同步进行单桩基础打入的准备工作；通过液压打桩锤将单桩基础打入到指定深度；