【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海上风电工程，具体涉及一种海上风电的复合基础及其施工方法。
技术介绍
1、风电机组基础结构是海上风电开发的重要组成部分，应用于我国海上风电的基础型式较多，其中，桶型基础结构是一种短粗的底端开口、顶端封闭的薄壁圆桶结构。桶型基础利用渗流理论和负压沉贯原理，在基础和上部结构自重和负压作用下，下沉至泥面以下设计深度。区别于桩式基础能减少建造和施工成本。
2、然而，现有的多桶基础应用过程中存在以下问题：
3、(1)在浅海较硬地基处进行桶型基础安装时，其初始贯入比较困难，难以形成有效的密封状态，不利于基础的顺利沉贯；沉贯后期由于桶周土体侧摩阻力增大，使得桶体无法沉贯到位；
4、(2)对于覆盖层较浅的地基，桶型基础仅利用上层较浅的覆盖层存在一定风险，导致其适用性较差；
5、(3)受到海洋复杂环境的影响及上部风机复杂合力的作用，只利用上层较浅的覆盖层的桶型基础的稳定性较差，基础抵抗水平荷载和倾覆荷载的能力较弱；
6、(4)桶型基础承载能力主要依靠浅层土体抗力，不能有效利用下部土体，同时，为满足设计寿命内的抗倾覆力矩等要求，需增加利用土体的深度和宽度，此时，桶径、桶长、桶间距等结构参数较大，钢材耗费大，成本增加，而过大的桶尺寸反过来影响了桶的沉贯，难以到达设计标高，不利于桶型基础的推广。
技术实现思路
1、本专利技术第一的目的在于，提供一种充分利用桶型基础的优势，扩大桶型基础的适用范围，解决其存在的沉贯困难及基础稳定性较差问
2、一种海上风电的复合基础，包括上部的过渡段和下部的桶体，所述桶体与过渡段之间连接设置空间桁架，所述过渡段上方设有塔筒连接段；所述复合基础内设置有预应力连接结构，所述空间桁架的主腿内设置有导向钢管，所述桶体在主腿的轴向延伸方向上设置供预应力连接结构通过的通道段，所述主腿内设置有与导向钢管配合的限位结构，所述预应力连接结构设置于导向钢管内，且预应力连接结构两侧皆端部伸出复合基础并分别设置上固定端和下固定端，所述上固定端伸出过渡段并与过渡段连接，所述下固定端伸入海床地基内并与海床地基连接，以通过埋深至海床地基的预应力连接结构对复合基础形成导向沉贯状态。
3、进一步地：所述空间桁架在主腿间连接设置斜撑。
4、进一步地：所述限位结构包括加强板，所述加强板外表面与主腿内壁相配合，所述加强板内设置有与导向钢管配合的限位部。
5、进一步地：所述主腿内壁与导向钢管外表面之间设置有加强肋板。
6、进一步地：所述导向钢管的上端连接至过渡段内，其下端连接至主腿的通道段内。
7、进一步地：所述预应力连接结构对于下固定端埋深至坚硬土层的地基情况，设置为锚杆结构；所述预应力连接结构对于下固定端埋深至坚硬岩层的地基情况，设置为锚索结构。
8、进一步地：所述锚杆结构包括贯通导向钢管设置的锚杆连接管，所述锚杆连接管的底部设置有螺旋锚杆，所述螺旋锚杆内设置有锚杆灌浆管，螺旋锚杆可与坚硬土层连接；所述过渡段顶部设置有供锚杆连接管穿过的承压垫板，所述承压垫板上设置有与锚杆连接管连接配合的紧固器。
9、进一步地：所述锚索结构包括贯通导向钢管设置的无粘结钢绞线，所述无粘结钢绞线的底部设置有自锁头，所述无粘结钢绞线伸入坚硬岩层部分的外部套设有护孔套管，所述自锁头可与坚硬岩层连接；所述过渡段顶部设置有无粘结钢绞线穿过的供锚枕，所述锚枕上设置有与无粘结钢绞线配合的夹具。
10、本专利技术第二的目的在于，提供一种有效保障桶型基础沉贯效果的施工方法。为此，本专利技术采用以下技术方案：
11、一种海上风电的复合基础的施工方法，具体方法包括以下内容：
12、首先，将所述桶体、空间桁架、过渡段连接形成多桶基础结构，预制完成的多桶基础结构从码头以整体运输的方式至预定位置，并进行自重沉贯施工；
13、其次，若多桶基础结构能在自重作用下顺利沉贯形成有效密封且后续能依靠负压作用的顺利沉贯到设计深度，在完成常规沉贯操作后，解除预先设置在导向钢管上的临时密封封堵，将预应力连接结构的下固定端穿过预先设置的导向钢管插入海床地基中；并在沉贯完成后，通过上固定端对预应力连接结构的头部进行封闭保护；
14、而相对的，若多桶基础结构无法在自重作用下顺利沉贯形成有效密封或后续仅依靠负压作用无法顺利沉贯到设计深度，可通过预应力连接结构的下固定端与海床地基固定后，通过拉拔预应力连接结构施加反力，辅助多桶基础结构贯入，在形成效密封后，多桶基础结构可在自重、预应力连接结构反力和负压的共同作用下沉贯到预定部位，并以此重复上述常规沉贯的后续施工。
15、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
16、本专利技术通过预应力连接结构与多桶基础配合形成复合基础，该复合基础不同于单纯的多桶基础，由于预应力的存在能进一步增加多桶基础整体刚度，减少其在风浪流荷载中的变形，上部结构刚度大，可使多桶基础适用于更大容量的风机和更深的海域。同时，利用锚杆(索)结构可以进入坚硬土层或岩层地基的特点，大大提高了多桶基础在不同海床地基中的适用性；并且，由于锚杆(索)结构的存在，可使多桶基础进一步降低主体结构尺寸，节约基础结构造价。
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1.一种海上风电的复合基础，其特征在于：包括上部的过渡段(2)和下部的桶体(5)，所述桶体(5)与过渡段(2)之间连接设置空间桁架(19)，所述过渡段(2)上方设有塔筒连接段(1)；
2.根据权利要求1所述的海上风电的复合基础，其特征在于：所述空间桁架(19)在主腿(3)间连接设置斜撑(4)。
3.根据权利要求1所述的海上风电的复合基础，其特征在于：所述限位结构包括加强板(17)，所述加强板(17)外表面与主腿(3)内壁相配合，所述加强板(17)内设置有与导向钢管(6)配合的限位部(22)。
4.根据权利要求3所述的海上风电的复合基础，其特征在于：所述主腿(3)内壁与导向钢管(6)外表面之间设置有加强肋板(18)。
5.根据权利要求1所述的海上风电的复合基础，其特征在于：所述导向钢管(6)的上端连接至过渡段(2)内，其下端连接至主腿(3)的通道段内。
6.根据权利要求1所述的海上风电的复合基础，其特征在于：所述预应力连接结构对于下固定端埋深至坚硬土层的地基情况，设置为锚杆结构(20)；所述预应力连接结构对于下固定端埋深至
7.根据权利要求6所述的海上风电的复合基础，其特征在于：所述锚杆结构(20)包括贯通导向钢管(6)设置的锚杆连接管(7)，所述锚杆连接管(7)的底部设置有螺旋锚杆(8)，所述螺旋锚杆(8)内设置有锚杆灌浆管(9)，螺旋锚杆(8)可与坚硬土层连接；所述过渡段(2)顶部设置有供锚杆连接管(7)穿过的承压垫板(10)，所述承压垫板(10)上设置有与锚杆连接管(7)连接配合的紧固器(11)。
8.根据权利要求6所述的海上风电的复合基础，其特征在于：所述锚索结构(21)包括贯通导向钢管(6)设置的无粘结钢绞线(12)，所述无粘结钢绞线(12)的底部设置有自锁头(13)，所述无粘结钢绞线(12)伸入坚硬岩层部分的外部套设有护孔套管(14)，所述自锁头(13)可与坚硬岩层连接；所述过渡段(2)顶部设置有无粘结钢绞线(12)穿过的供锚枕(15)，所述锚枕(15)上设置有与无粘结钢绞线(12)配合的夹具(16)。
9.一种海上风电的复合基础的施工方法，其特征在于：用如权利要求1-8任一所述的海上风电的复合基础进行海上沉贯作业，具体方法包括以下内容：
...【技术特征摘要】
1.一种海上风电的复合基础，其特征在于：包括上部的过渡段(2)和下部的桶体(5)，所述桶体(5)与过渡段(2)之间连接设置空间桁架(19)，所述过渡段(2)上方设有塔筒连接段(1)；
2.根据权利要求1所述的海上风电的复合基础，其特征在于：所述空间桁架(19)在主腿(3)间连接设置斜撑(4)。
3.根据权利要求1所述的海上风电的复合基础，其特征在于：所述限位结构包括加强板(17)，所述加强板(17)外表面与主腿(3)内壁相配合，所述加强板(17)内设置有与导向钢管(6)配合的限位部(22)。
4.根据权利要求3所述的海上风电的复合基础，其特征在于：所述主腿(3)内壁与导向钢管(6)外表面之间设置有加强肋板(18)。
5.根据权利要求1所述的海上风电的复合基础，其特征在于：所述导向钢管(6)的上端连接至过渡段(2)内，其下端连接至主腿(3)的通道段内。
6.根据权利要求1所述的海上风电的复合基础，其特征在于：所述预应力连接结构对于下固定端埋深至坚硬土层的地基情况，设置为锚杆结构(20)；所述预应力连接结构对于下固定端埋深至坚硬岩层的地基情...
【专利技术属性】
技术研发人员：王刚，赵小毅，祝周杰，李炜，熊根，沈锦宁，刘清泉，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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