本發(fā)明涉及海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及其施工方法，具體的說，是涉及多個筒形基礎(chǔ)與門架式結(jié)構(gòu)相結(jié)合的基礎(chǔ)形式及其施工方法。

背景技術(shù)：

目前，海上風(fēng)電機(jī)組采用的主要基礎(chǔ)形式包括：單樁基礎(chǔ)、高樁承臺基礎(chǔ)、三腳架基礎(chǔ)、導(dǎo)管架式基礎(chǔ)、重力式基礎(chǔ)、負(fù)壓筒形基礎(chǔ)和浮動平臺結(jié)構(gòu)等幾種。以上提到的基礎(chǔ)中，單樁結(jié)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛，但由于其剛度及風(fēng)浪荷載下的結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)較大，易產(chǎn)生疲勞破壞；相對而言，大直徑寬淺式筒形基礎(chǔ)更適合我國近海地質(zhì)特點(diǎn)及風(fēng)機(jī)受力特點(diǎn)。但隨著海上風(fēng)電規(guī)?；拈_發(fā)、機(jī)組單機(jī)容量的增大，單一的基礎(chǔ)形式在施工難度及經(jīng)濟(jì)效益上難以達(dá)到最優(yōu)化，不能滿足工程的需要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)較高的設(shè)計要求，本發(fā)明提供了一種三筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及其施工方法，可利用門架式多筒基礎(chǔ)的特點(diǎn)實現(xiàn)自浮拖航和機(jī)械沉放，明顯降低基礎(chǔ)的施工成本，加快施工進(jìn)度。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下的技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種三筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，包括三個相同的筒形基礎(chǔ)，三個相同的筒形基礎(chǔ)按照分別位于三角形的三個頂點(diǎn)布置，三個所述筒形基礎(chǔ)通過門式塔架連接為一體；所述門式塔架包括三個分別以底端連接于三個所述筒形基礎(chǔ)的頂蓋中心的豎向塔架，三個所述豎向塔架的上端分別連接三個所述橫向塔架的外端，三個所述橫向塔架的內(nèi)端均連接于風(fēng)機(jī)塔筒；

所述門式塔架的每組所述豎向塔架和所述橫向塔架均通過升降機(jī)構(gòu)相連接，所述升降機(jī)構(gòu)包括齒輪、齒條、鎖緊裝置以及升降控制系統(tǒng)；所述齒條安裝在每個所述豎向塔架的兩側(cè)，所述齒輪和所述鎖緊裝置構(gòu)成的齒輪箱安裝在每個所述橫向塔架的外端，所述齒輪和所述鎖緊裝置均由升降控制系統(tǒng)控制，所述鎖緊裝置用于實現(xiàn)所述齒輪與所述齒條的鎖緊。

優(yōu)選地，每個所述筒形基礎(chǔ)均設(shè)置有獨(dú)立的抽負(fù)壓及加載裝置。

優(yōu)選地，所述門式塔架的三個橫向塔架均設(shè)置有調(diào)平裝置。

一種三筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的施工方法，按照如下步驟進(jìn)行：

(1)陸上預(yù)制三個所述筒形基礎(chǔ)；陸上預(yù)制所述門式塔架，包括三個橫向塔架和三個豎向塔架；陸上預(yù)制所述升降機(jī)構(gòu)，包括所述齒輪、所述齒條、所述鎖緊裝置以及所述升降控制系統(tǒng)；

(2)將所述齒條固定在所述豎向塔架兩側(cè)，將設(shè)有所述齒輪和所述鎖緊裝置的齒輪箱及所述升降控制系統(tǒng)安裝在所述橫向塔架末端，并通過所述齒輪和所述齒條的嚙合實現(xiàn)所述橫向塔架和所述豎向塔架的拼接，并檢查所述升降控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況；

(3)三個所述筒形基礎(chǔ)吊入陸地邊的水中檢查其氣密性；氣密性符合要求之后，將各所述筒形基礎(chǔ)安裝在所述門式塔架的所述豎向塔架底部，并安裝好抽負(fù)壓及加載裝置，上述三筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)安裝完成并達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度要求后，再組裝好塔筒和風(fēng)機(jī)；

(4)將帶有風(fēng)機(jī)的三筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)移入水中，將運(yùn)輸船固定在三筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)正下方，通過調(diào)整所述升降控制系統(tǒng)使所述門式塔架的所述橫向塔架坐落在所述運(yùn)輸船的甲板上并進(jìn)行固定，之后通過所述抽負(fù)壓及加載裝置向三個所述筒形基礎(chǔ)注入高壓氣，使三筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與所述運(yùn)輸船整體漂浮在水面上；

(5)利用所述運(yùn)輸船將帶有風(fēng)機(jī)的三筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)運(yùn)輸至指定的設(shè)計施工地點(diǎn)；

(6)通過所述升降控制系統(tǒng)使得三個筒形基礎(chǔ)同步下沉，到達(dá)泥面之后利用升降控制系統(tǒng)推動三個筒形基礎(chǔ)繼續(xù)下沉，同時輔以負(fù)壓下沉的技術(shù)手段加快下沉過程，當(dāng)下沉到達(dá)預(yù)期的與運(yùn)輸船分離的高程時作業(yè)停止；

(7)當(dāng)三筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)到達(dá)與運(yùn)輸船分離的高程并初步穩(wěn)定后，解除所述門式塔架的所述橫向塔架與所述運(yùn)輸船的固定連接，使所述運(yùn)輸船與三筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)分離，關(guān)閉所述升降控制系統(tǒng)，利用所述鎖緊裝置鎖固齒輪和齒條；

(8)三筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)繼續(xù)負(fù)壓下沉直至下沉就位，施工完畢。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的三筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及其施工方法，該基礎(chǔ)同時具有筒型基礎(chǔ)與自升門架的優(yōu)點(diǎn)，其施工方法在拖航中有效的利用了筒形基礎(chǔ)的浮力，而在筒形基礎(chǔ)前期沉放過程中通過自升門架的調(diào)整實現(xiàn)了機(jī)械沉放，達(dá)到泥面后可利用運(yùn)輸船的自重反作用力進(jìn)行下沉，并可配以負(fù)壓下沉。整個施工過程簡單、快速，所需施工設(shè)備少，避免了使用昂貴的大型水上現(xiàn)場施工設(shè)備，施工速度快，綜合造價低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所提供的三筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的俯視圖；

圖2是本發(fā)明所提供的三筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的主視圖。

圖中：1、運(yùn)輸船；2、筒形基礎(chǔ)；3、門式塔架；4、齒輪；5、齒條；6、鎖緊裝置；7、風(fēng)機(jī)。

具體實施方式

為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及效果，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下：

如圖1和圖2所示，本實施例公開了一種三筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其中包括三個相同的筒形基礎(chǔ)2、一組門式塔架3、齒輪4、齒條5、鎖緊裝置6。

筒型基礎(chǔ)2是頂部封閉、底部敞口的一種圓筒狀鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，三個相同的筒形基礎(chǔ)2按照分別位于三角形的三個頂點(diǎn)處布置，每兩個筒形基礎(chǔ)2之間的距離可根據(jù)實際工程進(jìn)行設(shè)置，每個筒形基礎(chǔ)2均設(shè)置有獨(dú)立的抽負(fù)壓及加載裝置。筒型基礎(chǔ)2內(nèi)部可設(shè)置分艙板形成多個艙室結(jié)構(gòu)。

門式塔架3將三個筒形基礎(chǔ)2連接為一體，相鄰兩個筒型基礎(chǔ)2與門式塔架3組成“門”字形。具體地，門式塔架3包括三個分別以底端連接于筒形基礎(chǔ)2頂蓋中心的豎向塔架，三個豎向塔架的上端分別連接三個橫向塔架的外端，三個橫向塔架的內(nèi)端均連接于風(fēng)機(jī)7塔筒。

門式塔架3的三組豎向塔架和橫向塔架均通過齒輪4、齒條5、鎖緊裝置6以及升降控制系統(tǒng)組成的升降機(jī)構(gòu)相連接。三個豎向塔架的兩側(cè)均安裝有齒條5，三個橫向塔架的外端均安裝有齒輪箱和升降控制系統(tǒng)，齒輪箱內(nèi)設(shè)置有齒輪4和鎖緊裝置6。齒條5的長度可以根據(jù)所安裝海域的水深來確定，齒輪4轉(zhuǎn)動和鎖緊裝置6由升降控制系統(tǒng)控制，齒輪4在齒條5上的位置由鎖緊裝置6進(jìn)行固定。當(dāng)筒型基礎(chǔ)2安裝就位后，利用升降控制系統(tǒng)的液壓驅(qū)動與鎖緊裝置6即實現(xiàn)齒輪4與齒條5的鎖緊。

門式塔架3的橫向塔架上還可以設(shè)置調(diào)平裝置，通過測量各橫向塔架及豎向塔架的位移可計算傾斜度，并反饋給升降控制系統(tǒng)進(jìn)行局部調(diào)平。

運(yùn)輸船1用于運(yùn)輸三筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)，風(fēng)機(jī)7通過塔筒與下部的三筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)相連接。

上述三筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的施工方法，按照如下步驟進(jìn)行：

a.陸上預(yù)制所述三個鋼制圓形的筒型基礎(chǔ)2結(jié)構(gòu)，再組裝鋼制分艙板；

b.陸上預(yù)制門式塔架3，包括橫向塔架和豎向塔架；

c.陸上預(yù)制升降機(jī)構(gòu)，包括齒輪4、齒條5、鎖緊裝置6以及升降控制系統(tǒng)；將齒條4固定在豎向塔架兩側(cè)的適當(dāng)位置，并檢查其牢固性；將設(shè)有齒輪4和鎖緊裝置6的齒輪箱及升降控制系統(tǒng)安裝在橫向塔架末端，并通過齒輪4和齒條5的嚙合實現(xiàn)橫向塔架和豎向塔架的拼接，并檢查升降控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況；

b.將各底部開口的筒型結(jié)構(gòu)2整體吊入陸地邊的水中檢查其氣密性；

d.氣密性符合要求之后，將各筒形基礎(chǔ)2安裝在門式塔架3底部，并安裝好抽負(fù)壓及加載裝置，完成三筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的安裝工作；

e.三筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)安裝完成并達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度要求后，再組裝好塔筒和風(fēng)機(jī)7；

f.利用吊機(jī)或滑道將帶有風(fēng)機(jī)7的三筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)移入水中，將運(yùn)輸船1固定在三筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)正下方，通過調(diào)整升降控制系統(tǒng)使門式塔架3的橫向塔架坐落在運(yùn)輸船1的甲板上并進(jìn)行固定，之后通過抽負(fù)壓及加載裝置向三個所述筒形基礎(chǔ)2注入高壓氣，使三筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與所在運(yùn)輸船1整體漂浮在水面上；

g.利用運(yùn)輸船1將帶有風(fēng)機(jī)7的三筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)運(yùn)輸至指定的設(shè)計施工地點(diǎn)；

h.到達(dá)設(shè)計施工地點(diǎn)后，通過升降控制系統(tǒng)使得三個筒形基礎(chǔ)2同步下沉；到達(dá)泥面之后利用升降控制系統(tǒng)推動三個筒形基礎(chǔ)2繼續(xù)下沉，此時運(yùn)輸船1與筒型基礎(chǔ)2可看成一個整體，通過運(yùn)輸船1的自重作為推動下沉的反作用力施加在泥面上，同時輔以負(fù)壓下沉的技術(shù)手段加快下沉過程，當(dāng)下沉到達(dá)預(yù)期的與運(yùn)輸船1分離的高程時作業(yè)停止；

i.當(dāng)三筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)到達(dá)與運(yùn)輸船1分離的高程并初步穩(wěn)定后，解除門式塔架3的橫向塔架與運(yùn)輸船1的固定連接，使運(yùn)輸船1與三筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)分離，關(guān)閉升降控制系統(tǒng)，利用門式塔架3的豎向塔架和橫向塔架連接處的鎖緊裝置6鎖固齒輪4和齒條5；

j.三筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)繼續(xù)負(fù)壓下沉直至下沉就位，三筒自升門架式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)下沉就位后，在豎向塔架和橫向塔架連接處可增設(shè)三角支架以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，施工完畢。

盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式的具體變換，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。