一种用于海上风电的单桩基础及其施工方法与流程

1.本发明涉及海上风电领域，具体涉及一种用于海上风电的单桩基础及其施工方法。


背景技术：

2.风能作为一种清无害的可再生能源，日益受到人类重视。其中相对于陆地风能而言，海上风能资源不仅具有较高的风速，而且距离海岸线较远，不受噪音限值的影响，允许机组制造更为大型化。
3.海上风电的桩基础与陆上风电有很大不同，主要表现在桩基础上，由于海上风机设备运行过程中会受到海浪、洋流的冲击，因此需要更加牢固的桩基础。一般近浅海区域的风电基础为固定式桩基础，即桩基础通过桩锤的锤击，以直插的方式固定在海床上。单桩基础由于施工方便、造价低廉，目前应用最为广泛。由于近浅海床上的泥沙厚度较大，为了保证基础的安全性和稳定性，同时为了防止由于受到风机、海风、波浪、水流动的冲击载荷而发生倒塔事故，所以一般需要尽可能地增加桩基础的深度。另一方面，未来海上风电的容量越来越大，要求桩基础的深度进一步增加。
4.桩基础深度的增加不仅显著地增加了材料成本，而且施工难度也大大增加。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种用于海上风电的单桩基础及其施工方法，解决了现有的海上风电桩基础存在的上述不足。
6.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
7.本发明提供的一种用于海上风电的单桩基础，包括单桩基础本体，所述单桩基础本体的底部为树根状结构。
8.优选地，所述树根状结构包括若干个根须，每个根须为锥形结构，其中，靠近单桩基础本体底部一侧的根须宽度大于远离单桩基础本体底部一侧的根须宽度。
9.一种用于海上风电的单桩基础的施工方法，包括以下步骤：
10.首先，将单桩基础本体的底部沿其圆周方向开设多个切缝；
11.之后，将开设有切缝的单桩基础本体的底部插入至海床内；
12.接着，将单桩基础本体底部的切缝充分展开，呈树根状结构；
13.最后，将树根状结构进行填充、凝固，形成带有树根状结构的海上风电单桩基础。
14.优选地，两个相邻切缝之间的结构为锥形结构，其中，靠近单桩基础本体底部一侧的结构宽度大于远离单桩基础本体底部一侧的结构宽度。
15.优选地，将开设有切缝的单桩基础本体的底部插入至海床内，具体方法是：
16.将开设有切缝的单桩基础本体的底部收拢，使其形成锥形结构，将该锥形结构通过锤击方式插入海床内。
17.优选地，将单桩基础本体底部的切缝充分展开，呈树根状结构，具体方法是：
18.在单桩基础本体的切缝一端预埋填充物和炸药；
19.引爆炸药，在炸药冲击波的作用下，单桩基础本体的切缝充分展开，呈树根状结构。
20.优选地，将树根状结构进行填充、凝固，形成带有树根状结构的海上风电单桩基础，具体方法是：
21.将树根状结构的空腔填充水泥，之后凝固，形成带有树根状结构的海上风电单桩基础。
22.优选地，每个切缝的长度为0.1h～0.5h，其中，h为桩基础的高度。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
24.本发明提供的一种用于海上风电的单桩基础，提出了新型的海上风电单桩基础，该桩基础的底部呈树根状结构，不需要增加桩基础的深度即可满足安全、稳定的要求；解决了未来海上风电单桩桩基础深度的持续增加，而存在的施工成本、施工难度显著增加的问题。
附图说明
25.图1是本发明涉及的单桩基础结构示意图；
26.图2是本发明涉及的流程示意图。
具体实施方式
27.下面结合附图1、附图2和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
28.如图1所示，本发明提供的一种用于海上风电的单桩基础，属于单桩基础，适用于近浅海域。
29.风电主机1和风电塔筒2依次安装在树根状的桩基础3上。
30.所述桩基础3通过海水平面，安装在海床上。
31.所述树根状结构包括若干个根须，每个根须为锥形结构，其中，靠近单桩基础本体3底部一侧的根须宽度大于远离单桩基础本体3底部一侧的根须宽度。
32.其中，所述桩基础3的底部的根冠状结构4牢牢地“抓”住海床的泥土。相对于传统的直筒型海上风电桩基础，该桩基础更加牢固稳定。
33.如图2所示，该桩基础的加工方法包括以下步骤：
34.首先，在传统的海上风电圆筒形单桩基础上，在其底部轴向锯开数个缝口，并将其收拢，从而形成如图2所示所示桩基础3以及底部的锥形结构4，缝口数量建议做成3个～9个；
35.该桩基础3下部的锥形桩结构的作用有两个，首先利于通过桩锤的锤击而插入海床内，其次当锥形结构4展开呈树根状时，可以像树根一样固定在海床上。
36.每个切缝的长度建议为0.1h～0.5h，其中，h为桩基础的高度。
37.其次，为了将锥形结构4展开，在施工阶段，利用桩锤将桩基础3插入适当的深度；
38.然后，桩基础3的锥形结构4内填充内部填充足够严实的填充物5，并在填充物理里预埋适量的炸药6；
39.接着，引爆炸药6，在炸药6冲击波的作用下，使其锥形结构4充分展开，呈树根状；
40.最后，通过水泥7将树根状结构的空腔填充，待水泥凝固后，便形成了所述的树根状海上风电桩基础。
41.所述的树根状结构的桩基础，相对于传统的圆柱形桩基础，不需要较大桩锤，而且桩深度也相对减少，从而使得施工难度和施工成本大大降低。


技术特征：
1.一种用于海上风电的单桩基础，其特征在于，包括单桩基础本体(3)，所述单桩基础本体(3)的底部为树根状结构。2.根据权利要求1所述的一种用于海上风电的单桩基础，其特征在于，所述树根状结构包括若干个根须，每个根须为锥形结构，其中，靠近单桩基础本体(3)底部一侧的根须宽度大于远离单桩基础本体(3)底部一侧的根须宽度。3.一种用于海上风电的单桩基础的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：首先，将单桩基础本体(3)的底部沿其圆周方向开设多个切缝；之后，将开设有切缝的单桩基础本体(3)的底部插入至海床内；接着，将单桩基础本体(3)底部的切缝充分展开，呈树根状结构；最后，将树根状结构进行填充、凝固，形成带有树根状结构的海上风电单桩基础。4.根据权利要求3所述的一种用于海上风电的单桩基础的施工方法，其特征在于，两个相邻切缝之间的结构为锥形结构，其中，靠近单桩基础本体(3)底部一侧的结构宽度大于远离单桩基础本体(3)底部一侧的结构宽度。5.根据权利要求3所述的一种用于海上风电的单桩基础的施工方法，其特征在于，将开设有切缝的单桩基础本体(3)的底部插入至海床内，具体方法是：将开设有切缝的单桩基础本体(3)的底部收拢，使其形成锥形结构，将该锥形结构通过锤击方式插入海床内。6.根据权利要求3所述的一种用于海上风电的单桩基础的施工方法，其特征在于，将单桩基础本体(3)底部的切缝充分展开，呈树根状结构，具体方法是：在单桩基础本体(3)的切缝一端预埋填充物和炸药；引爆炸药，在炸药冲击波的作用下，单桩基础本体(3)的切缝充分展开，呈树根状结构。7.根据权利要求3所述的一种用于海上风电的单桩基础的施工方法，其特征在于，将树根状结构进行填充、凝固，形成带有树根状结构的海上风电单桩基础，具体方法是：将树根状结构的空腔填充水泥，之后凝固，形成带有树根状结构的海上风电单桩基础。8.根据权利要求3所述的一种用于海上风电的单桩基础的施工方法，其特征在于，每个切缝的长度为0.1h～0.5h，其中，h为桩基础的高度。

技术总结
本发明提供的一种用于海上风电的单桩基础及其施工方法，包括单桩基础本体，所述单桩基础本体的底部为树根状结构；该结构不需要增加桩基础的深度即可满足安全、稳定的要求；解决了未来海上风电单桩桩基础深度的持续增加，而存在的施工成本、施工难度显著增加的问题。施工难度显著增加的问题。施工难度显著增加的问题。


技术研发人员：穆延非 刘鑫 闫姝 邱旭 苏人奇 孔梓豪
受保护的技术使用者：华能（浙江）能源开发有限公司清洁能源分公司
技术研发日：2021.07.30
技术公布日：2021/10/18