技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及海上風(fēng)電工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種四角套柱導(dǎo)管架組裝風(fēng)電基礎(chǔ)及其施工方法。

背景技術(shù)：
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海上風(fēng)電場(chǎng)的基礎(chǔ)類型主要有重力式基礎(chǔ)、單樁基礎(chǔ)、三腳架式基礎(chǔ)、導(dǎo)管架式基礎(chǔ)、多樁式基礎(chǔ)等。其中導(dǎo)管架基礎(chǔ)是由若干豎向立柱(圓鋼管)和橫向、斜向聯(lián)接鋼管焊接成的空間框架結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)在于桿徑小、強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、承載力大、受波浪流作用小等，可應(yīng)用于大型風(fēng)機(jī)及深海領(lǐng)域，順應(yīng)著海上風(fēng)電發(fā)展逐漸走向深海的趨勢(shì)。導(dǎo)管架基礎(chǔ)在陸上制作完畢后用樁基從導(dǎo)管打入海床，然后安裝上部結(jié)構(gòu)，避免了海上混凝土澆筑等復(fù)雜的高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)，有效的解決水下連接問題。

導(dǎo)管架基礎(chǔ)是深海海域風(fēng)電場(chǎng)未來發(fā)展的主要基礎(chǔ)選型之一。德國(guó)的alphaventus(2010)海上風(fēng)電場(chǎng)6臺(tái)repower機(jī)組和英國(guó)的beatrice(2006)示范海上風(fēng)電場(chǎng)中兩臺(tái)5mw風(fēng)機(jī)、ormonde(2012)均采用導(dǎo)管架式基礎(chǔ)；中國(guó)渤海油田海上風(fēng)電示范項(xiàng)目、珠海桂山200mw海上示范風(fēng)場(chǎng)等采用的也是導(dǎo)管架式基礎(chǔ)。

目前常用樁基固定式導(dǎo)管架的安裝流程主要包括：在導(dǎo)管架下水就位且進(jìn)行水平度測(cè)量后，先插入較低點(diǎn)的鋼樁，再次測(cè)量水平度，用調(diào)平器或浮吊調(diào)節(jié)導(dǎo)管架的水平度，直至導(dǎo)管架的水平度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后再重新打樁，鋼樁全部打入后，樁與腿柱或裙裝套筒之間的間隙用水泥漿灌注?？梢姡瑢?dǎo)管架基礎(chǔ)施工過程中，基礎(chǔ)水平度的測(cè)量與校正是重要內(nèi)容之一，也是導(dǎo)管架基礎(chǔ)施工的關(guān)鍵技術(shù)之一。

若能改變導(dǎo)管架的設(shè)計(jì)構(gòu)型，使施工過程中導(dǎo)管架的水平度能自動(dòng)滿足而不需要反復(fù)調(diào)平，則可大大簡(jiǎn)化導(dǎo)管架基礎(chǔ)的施工過程，提高施工效率與精度，進(jìn)而降低施工成本。

可見，有必要探討海上風(fēng)電工程中簡(jiǎn)單、實(shí)用的新型導(dǎo)管架基礎(chǔ)形式及其施工方法，促進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的革新與進(jìn)步。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)問題的不足，本發(fā)明的目的是提供一種四角套柱導(dǎo)管架組裝風(fēng)電基礎(chǔ)及其施工方法，其套住四角的豎直鋼樁而直接滑入海床，水平度能自動(dòng)滿足要求而不需要調(diào)平，單個(gè)構(gòu)件重量小、施工方便，為海上風(fēng)電工程樁基固定式導(dǎo)管架提供一種新構(gòu)型。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

四角套柱導(dǎo)管架組裝風(fēng)電基礎(chǔ)，其特征在于，包括打入指定海域的、兩兩相對(duì)的四根鋼樁，四根鋼樁上套裝有底部擴(kuò)展板，再在每個(gè)鋼樁上均套裝有墊板，墊板沿著鋼樁下滑并壓住底部擴(kuò)展板，鋼樁外套入樁外導(dǎo)管架組裝節(jié)，樁外導(dǎo)管架組裝節(jié)由一個(gè)導(dǎo)管架底部節(jié)、多個(gè)導(dǎo)管架中間節(jié)、一個(gè)導(dǎo)管架頂部節(jié)依次連接而成，導(dǎo)管架底部節(jié)下端壓住墊板，導(dǎo)管架頂部節(jié)上端連接有風(fēng)機(jī)塔筒。

所述的四角套柱導(dǎo)管架組裝風(fēng)電基礎(chǔ)，其特征在于，所述的底部擴(kuò)展板包括鋼板，鋼板上焊接有與四個(gè)鋼樁位置相對(duì)應(yīng)的四個(gè)限位套筒，四個(gè)限位套筒上端面與鋼板上端面平齊，四個(gè)限位套筒外壁與鋼板下端面焊接有肋板。

所述的四角套柱導(dǎo)管架組裝風(fēng)電基礎(chǔ)，其特征在于，所述的導(dǎo)管架底部節(jié)是由四個(gè)豎向鋼管和橫向、斜向聯(lián)接鋼管焊接成的對(duì)稱性空間框架結(jié)構(gòu)，

對(duì)稱性空間框架結(jié)構(gòu)為四個(gè)豎向鋼管分布于四個(gè)拐點(diǎn)，四個(gè)拐點(diǎn)與四根鋼樁位置對(duì)應(yīng)，相鄰兩個(gè)鋼管外壁上下端連接橫向聯(lián)接鋼管構(gòu)成矩形框，矩形框?qū)蔷€處連接斜向聯(lián)接鋼管；

四個(gè)豎向鋼管頂部均焊接有法蘭盤，法蘭盤上均勻、對(duì)稱的設(shè)有多個(gè)螺栓孔，四個(gè)鋼管的底部均焊接有擴(kuò)展盤，擴(kuò)展盤與鋼管外壁之間焊接有三角形加筋肋。

所述的四角套柱導(dǎo)管架組裝風(fēng)電基礎(chǔ)，其特征在于，所述的導(dǎo)管架中間節(jié)與導(dǎo)管架底部節(jié)空間結(jié)構(gòu)相同，也是由四個(gè)豎向鋼管和橫向、斜向聯(lián)接鋼管焊接成的對(duì)稱性空間框架結(jié)構(gòu)，四個(gè)鋼管的兩端均焊接有法蘭盤，法蘭盤上均勻、對(duì)稱的設(shè)有多個(gè)螺栓孔。

所述的四角套柱導(dǎo)管架組裝風(fēng)電基礎(chǔ)，其特征在于，所述的導(dǎo)管架頂部節(jié)由四個(gè)豎向鋼管和橫向、斜向聯(lián)接鋼管焊接成的錐臺(tái)型對(duì)稱性空間框架結(jié)構(gòu)，

錐臺(tái)型對(duì)稱性空間框架結(jié)構(gòu)四個(gè)豎向鋼管分布于四個(gè)拐點(diǎn)，四個(gè)拐點(diǎn)與四根鋼樁位置對(duì)應(yīng)，四根鋼管側(cè)壁上連接有向上傾斜的連接管，四根鋼管與連接管側(cè)壁上連接有交叉狀的斜向聯(lián)接鋼管，四根鋼管外壁下部、四根連接管外壁上部連接有橫向聯(lián)接鋼管；

所述四根連接管上端焊接安裝有基礎(chǔ)環(huán)，基礎(chǔ)環(huán)上均勻的設(shè)有多個(gè)連接風(fēng)機(jī)塔筒的螺栓孔；四根鋼管下部焊接有法蘭盤，法蘭盤上均勻、對(duì)稱的設(shè)有多個(gè)螺栓孔。

所述的四角套柱導(dǎo)管架組裝風(fēng)電基礎(chǔ)，其特征在于，所述的導(dǎo)管架底部節(jié)、導(dǎo)管架中間節(jié)與導(dǎo)管架頂部節(jié)上四角鋼管及底部擴(kuò)展板上四個(gè)限位套筒的內(nèi)徑均大于鋼樁外徑1~2cm。

所述的四角套柱導(dǎo)管架組裝風(fēng)電基礎(chǔ)，其特征在于，所述的導(dǎo)管架底部節(jié)、導(dǎo)管架中間節(jié)與導(dǎo)管架頂部節(jié)上四個(gè)鋼管及底部擴(kuò)展板上四個(gè)限位套筒的位置、尺寸相同，位置均與四個(gè)鋼樁位置相匹配。

所述的四角套柱導(dǎo)管架組裝風(fēng)電基礎(chǔ)，其特征在于，所述的導(dǎo)管架底部節(jié)、導(dǎo)管架中間節(jié)與導(dǎo)管架頂部節(jié)上四個(gè)鋼管所連接法蘭盤的位置與尺寸相同，通過螺栓連接對(duì)應(yīng)法蘭盤上的螺栓孔實(shí)現(xiàn)各構(gòu)件相互固定與組裝。

一種四角套柱導(dǎo)管架組裝風(fēng)電基礎(chǔ)的施工方法，其特征在于，包括如下步驟：

1）、設(shè)計(jì)與制作導(dǎo)管架基礎(chǔ)：

根據(jù)海水深度、海床地質(zhì)條件、風(fēng)機(jī)荷載組合等參數(shù)，設(shè)計(jì)相應(yīng)鋼樁、導(dǎo)管架底部節(jié)、導(dǎo)管架中間節(jié)、導(dǎo)管架頂部節(jié)、底部擴(kuò)展板的規(guī)格與尺寸，并焊接與制作相應(yīng)導(dǎo)管架基礎(chǔ)；

2）、打入鋼樁：

在設(shè)計(jì)指定的海域打入四根鋼樁，并使其鉛垂度、入土深度、樁間距等滿足要求；

3）、套入底部擴(kuò)展板：

使底部擴(kuò)展板平整的一面朝上，基于底部擴(kuò)展板的四個(gè)限位套筒套住相應(yīng)四根鋼樁，使底部擴(kuò)展板沿著鋼樁豎直滑入海中接觸海床；

4）、套入墊板：

基于墊板中部的孔洞套住鋼樁，使墊板沿著鋼樁豎直滑入海中壓在底部擴(kuò)展板上；

5）、套入樁外導(dǎo)管架組裝節(jié)：

根據(jù)設(shè)計(jì)方案，利用螺栓連接對(duì)應(yīng)法蘭盤上的螺栓孔實(shí)現(xiàn)各構(gòu)件的相互固定與組裝，依次把一個(gè)導(dǎo)管架底部節(jié)、多個(gè)導(dǎo)管架中間節(jié)、一個(gè)導(dǎo)管架頂部節(jié)連接成樁外導(dǎo)管架組裝節(jié)，起吊樁外導(dǎo)管架組裝節(jié)使四角的鋼管套住相應(yīng)四根鋼樁滑入海中壓在墊板上；

6）、連接風(fēng)機(jī)塔筒：

起吊風(fēng)機(jī)塔筒，通過螺栓使其與導(dǎo)管架頂部節(jié)上的基礎(chǔ)環(huán)相互固定與連接，進(jìn)而完成上部風(fēng)機(jī)的其它安裝工作。

本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明所提的四角套柱導(dǎo)管架組裝風(fēng)電基礎(chǔ)，上部風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)的豎向荷載通過樁外導(dǎo)管架組裝節(jié)作用在墊板與底部擴(kuò)展板上而直接傳遞給海床土體，四根鋼樁不承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)的豎向荷載，四根鋼樁與樁外導(dǎo)管架組裝節(jié)形成的結(jié)構(gòu)整體剛度大，能承擔(dān)較大的水平荷載與彎矩。豎向荷載與水平荷載的分離，使得鋼樁的直徑與長(zhǎng)度可大大減小，樁體重量大大減小，進(jìn)而降低了施工難度。

2、本發(fā)明所提的四角套柱導(dǎo)管架組裝風(fēng)電基礎(chǔ)，導(dǎo)管架套在豎直的鋼樁下沉接觸海床，導(dǎo)管架的鉛垂度由四根鋼樁直接定位與控制，故在確保鋼樁施工質(zhì)量的前提下，導(dǎo)管架的鉛垂度能自動(dòng)滿足，不需要反復(fù)進(jìn)行水平度調(diào)平，大大減少施工流程與施工難度。

3、本發(fā)明所提的四角套柱導(dǎo)管架組裝風(fēng)電基礎(chǔ)，各構(gòu)件通過螺栓連接形成整體，各單個(gè)構(gòu)件重量相對(duì)較小，無需大型起吊與運(yùn)輸設(shè)備，降低施工成本，并方便潮間帶風(fēng)電工程的施工作業(yè)。

4、墊板與底部擴(kuò)展板的作用是把上部結(jié)構(gòu)的豎向荷載傳遞、擴(kuò)散至更大的海床面積上去，進(jìn)而減小海床土體的沉降。由于樁外導(dǎo)管架組裝節(jié)與鋼樁兩者是分離的，即使樁外導(dǎo)管架組裝節(jié)發(fā)生一定數(shù)值的工后沉降，只要對(duì)工后沉降有足夠的預(yù)估且樁外導(dǎo)管架組裝節(jié)有足夠的長(zhǎng)度適應(yīng)下沉需要，則工后沉降對(duì)鋼樁無影響，對(duì)風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行也無影響。

附圖說明：

圖1本發(fā)明的導(dǎo)管架底部節(jié)俯視圖。

圖2本發(fā)明的導(dǎo)管架底部節(jié)仰視圖。

圖3本發(fā)明的導(dǎo)管架中間節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4本發(fā)明的導(dǎo)管架頂部節(jié)俯視圖。

圖5本發(fā)明的導(dǎo)管架頂部節(jié)仰視圖。

圖6本發(fā)明的底部擴(kuò)展板俯視圖。

圖7本發(fā)明的底部擴(kuò)展板仰視圖。

圖8本發(fā)明的導(dǎo)管架底部節(jié)與中間節(jié)連接示意圖。

圖9本發(fā)明的導(dǎo)管架中間節(jié)與頂部節(jié)連接示意圖。

圖10本發(fā)明的導(dǎo)管架頂部節(jié)與風(fēng)機(jī)塔筒連接示意圖。

圖11本發(fā)明的施工鋼樁示意圖。

圖12本發(fā)明的底部擴(kuò)展板套入鋼樁示意圖。

圖13本發(fā)明的墊板套入鋼樁示意圖。

圖14本發(fā)明的各導(dǎo)管架構(gòu)件套入鋼樁示意圖。

圖15本發(fā)明的連接風(fēng)機(jī)塔筒示意圖。

圖16本發(fā)明的導(dǎo)管架基礎(chǔ)主視圖。

圖17本發(fā)明的鋼樁外的導(dǎo)管架發(fā)生工后沉降示意圖。

附圖標(biāo)記說明：1、導(dǎo)管架底部節(jié)；2、法蘭盤；3、螺栓孔；4、擴(kuò)展盤；5、三角形加筋肋；6、導(dǎo)管架中間節(jié)；7、導(dǎo)管架頂部節(jié)；8、基礎(chǔ)環(huán)；9、底部擴(kuò)展板；10、限位套筒；11、肋板；12、螺栓；13、風(fēng)機(jī)塔筒；14、鋼樁；15、墊板；a、海平面；b、海床面；c、工后沉降。

具體實(shí)施方式：

參見附圖：

一種四角套柱導(dǎo)管架組裝風(fēng)電基礎(chǔ)，包括四根鋼樁14與樁外導(dǎo)管架組裝節(jié)，樁外導(dǎo)管架組裝節(jié)由一個(gè)導(dǎo)管架底部節(jié)1、多個(gè)導(dǎo)管架中間節(jié)6、一個(gè)導(dǎo)管架頂部節(jié)7連接而成，組裝后的樁外導(dǎo)管架組裝節(jié)四角鋼管套住豎直的四根鋼樁14沉入海底壓在墊板15與底部擴(kuò)展板9上，墊板15為圓形鋼板，圓形鋼板內(nèi)孔與鋼樁14外壁相匹配，風(fēng)機(jī)塔筒13連接在導(dǎo)管架頂部節(jié)7的基礎(chǔ)環(huán)8上，風(fēng)機(jī)的重力基于樁外導(dǎo)管架組裝節(jié)直接傳遞給海床，風(fēng)機(jī)受到的水平荷載與彎矩由四根鋼樁14與海床土體共同承擔(dān)，由此構(gòu)成四角套柱導(dǎo)管架組裝風(fēng)電基礎(chǔ)。

導(dǎo)管架底部節(jié)1是由四個(gè)豎向鋼管和橫向、斜向聯(lián)接鋼管焊接成的對(duì)稱性空間框架結(jié)構(gòu)，導(dǎo)管架底部節(jié)1上四個(gè)鋼管的頂部焊接有法蘭盤2，法蘭盤2上均勻、對(duì)稱的設(shè)有多個(gè)螺栓孔3，導(dǎo)管架底部節(jié)1上四個(gè)鋼管的底部通過三角形加筋肋5與擴(kuò)展盤4焊接相連，如圖1與圖2所示。

導(dǎo)管架底部節(jié)1上的擴(kuò)展盤4可以把上部荷載擴(kuò)散至更大的面積上去，有效減小應(yīng)力集中程度。通過多個(gè)三角形加筋肋5與四角的豎向鋼管的焊接相連，使擴(kuò)展盤4與導(dǎo)管架之間的連接緊密、牢固，滿足復(fù)雜工況下荷載的傳遞要求。

導(dǎo)管架中間節(jié)6是由四個(gè)豎向鋼管和橫向、斜向聯(lián)接鋼管焊接成的對(duì)稱性空間框架結(jié)構(gòu)，導(dǎo)管架中間節(jié)6上四個(gè)鋼管的兩端均焊接有法蘭盤2，法蘭盤2上均勻、對(duì)稱的設(shè)有多個(gè)螺栓孔3，如圖3所示。

導(dǎo)管架底部節(jié)1與導(dǎo)管架中間節(jié)6的區(qū)別僅在于：導(dǎo)管架底部節(jié)1上四個(gè)豎向鋼管的底部為擴(kuò)展盤4，而不是法蘭盤2，其它構(gòu)件完全相同。

導(dǎo)管架頂部節(jié)7由四個(gè)豎向鋼管和橫向、斜向聯(lián)接鋼管焊接成的錐臺(tái)型對(duì)稱性空間框架結(jié)構(gòu)，導(dǎo)管架頂部節(jié)7上四個(gè)鋼管的底部焊接有法蘭盤2，法蘭盤2上均勻、對(duì)稱的設(shè)有多個(gè)螺栓孔3，導(dǎo)管架頂部節(jié)7上部各鋼管與基礎(chǔ)環(huán)8焊接相連，基礎(chǔ)環(huán)8上均勻的設(shè)有多個(gè)螺栓孔供連接風(fēng)機(jī)塔筒13使用，如圖4與圖5所示。

底部擴(kuò)展板9由四個(gè)限位套筒10上焊接一塊方形鋼板而成，四個(gè)限位套筒10基于多個(gè)肋板11均勻的與方形鋼板下部焊接連接，如圖6與圖7所示。底部擴(kuò)展板9的頂面呈水平狀，各限位套筒10之間用肋板11焊接相連。

導(dǎo)管架底部節(jié)1、導(dǎo)管架中間節(jié)6與導(dǎo)管架頂部節(jié)7上四角鋼管及底部擴(kuò)展板9上四個(gè)限位套筒10的內(nèi)徑大于鋼樁14的外徑1~2cm，其有利于導(dǎo)管架基于鋼管套在鋼樁14上順利的滑入海床。為了減少相互摩擦，甚至可以在鋼管的內(nèi)壁及鋼樁14的外壁上涂抹潤(rùn)滑劑。

導(dǎo)管架底部節(jié)1、導(dǎo)管架中間節(jié)6與導(dǎo)管架頂部節(jié)7上四個(gè)鋼管及底部擴(kuò)展板9上四個(gè)限位套筒10的中心間距完全相同，均與四個(gè)鋼樁14的中心間距相等。即導(dǎo)管架底部節(jié)1、導(dǎo)管架中間節(jié)6與導(dǎo)管架頂部節(jié)7可基于四個(gè)鋼管套住四根鋼樁14，底部擴(kuò)展板9可基于四個(gè)限位套筒10套住四根鋼樁14。

導(dǎo)管架底部節(jié)1、導(dǎo)管架中間節(jié)6與導(dǎo)管架頂部節(jié)7上四個(gè)鋼管所連接法蘭盤2的位置與尺寸完全相同，可通過螺栓12連接對(duì)應(yīng)法蘭盤2上的螺栓孔3實(shí)現(xiàn)各構(gòu)件的相互固定與組裝。

導(dǎo)管架底部節(jié)1與中間節(jié)6的連接如圖8所示，導(dǎo)管架中間節(jié)6與頂部節(jié)7的連接如圖9所示，導(dǎo)管架頂部節(jié)7與風(fēng)機(jī)塔筒13的連接如圖10所示。各構(gòu)件的相互連接形成樁外導(dǎo)管架組裝節(jié)，共同承擔(dān)風(fēng)機(jī)的豎向荷載。

導(dǎo)管架底部節(jié)1、導(dǎo)管架中間節(jié)6與導(dǎo)管架頂部節(jié)7三者的長(zhǎng)度可以相同，也可以不相同，三者的長(zhǎng)度可根據(jù)構(gòu)件的合理重量進(jìn)行設(shè)計(jì)，各構(gòu)件的長(zhǎng)度可取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。通常風(fēng)機(jī)工程中根據(jù)海水深度需要多個(gè)導(dǎo)管架中間節(jié)6進(jìn)行續(xù)接，其可進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化制作。

墊板15的中部為圓狀空環(huán)，空環(huán)的直徑略大于鋼樁14的外徑。墊板15的作用是把上部風(fēng)機(jī)的豎向荷載傳遞、擴(kuò)散至更大的海床土體中去。底部擴(kuò)展板9基于限位套筒10套住鋼樁14后，底部擴(kuò)展板9的頂面呈水平狀態(tài)，故壓在底部擴(kuò)展板9上的墊板15也呈水平狀態(tài)，且底部擴(kuò)展板9與墊板15只能沿著鋼樁14發(fā)生向下的豎向沉降。底部擴(kuò)展板9與墊板15共同占據(jù)的輪廓面積范圍內(nèi)的海床土體均受到上部豎向荷載的直接作用。

可根據(jù)荷載組合及海床地質(zhì)條件設(shè)計(jì)相應(yīng)墊板15的尺寸。當(dāng)墊板15的尺寸足夠大時(shí)，風(fēng)機(jī)豎向荷載作用在墊板15與底部擴(kuò)展板9上使海床產(chǎn)生的沉降在可接受范圍內(nèi)，通過設(shè)計(jì)相應(yīng)樁外導(dǎo)管架組裝節(jié)的長(zhǎng)度使其滿足、適應(yīng)沉降需要，即樁外導(dǎo)管架組裝節(jié)發(fā)生足夠的工后沉降后，其基礎(chǔ)高度仍能滿足風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行需要，如圖17所示。

當(dāng)然，設(shè)計(jì)墊板15時(shí)，應(yīng)確保四個(gè)墊板15套入四根鋼樁14后不能相互交疊、沖突。為了需要，也可把墊板15設(shè)計(jì)成不規(guī)則形狀，使其不相互交疊，又具有足夠大的面積。

鋼樁14對(duì)底部擴(kuò)展板9與墊板15具有定位、水平約束的作用，確保樁外導(dǎo)管架組裝節(jié)處于鉛垂?fàn)顟B(tài)，從而維護(hù)上部風(fēng)機(jī)的正常姿態(tài)。故鋼樁14應(yīng)有足夠的強(qiáng)度與剛度，能維持樁外導(dǎo)管架組裝節(jié)的鉛垂特性。

導(dǎo)導(dǎo)管架底部節(jié)1、導(dǎo)管架中間節(jié)6、導(dǎo)管架頂部節(jié)7、底部擴(kuò)展板9與墊板15均由鋼材焊接而成，各構(gòu)件、焊縫及整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度應(yīng)滿足復(fù)雜工況下組合荷載的作用需求而不發(fā)生屈服，各構(gòu)件應(yīng)滿足應(yīng)力集中需要而不發(fā)生超過規(guī)范允許的過大變形。

一種四角套柱導(dǎo)管架組裝風(fēng)電基礎(chǔ)的施工方法，詳細(xì)描述如下：

1）、設(shè)計(jì)與制作導(dǎo)管架基礎(chǔ)：

根據(jù)海水深度、海床地質(zhì)條件、風(fēng)機(jī)荷載組合等參數(shù)，設(shè)計(jì)相應(yīng)鋼樁14、導(dǎo)管架底部節(jié)1、導(dǎo)管架中間節(jié)6、導(dǎo)管架頂部節(jié)7、底部擴(kuò)展板9的規(guī)格與尺寸，并焊接與制作相應(yīng)導(dǎo)管架基礎(chǔ)。

所設(shè)計(jì)墊板15的直徑應(yīng)滿足應(yīng)力擴(kuò)散的需要，樁外導(dǎo)管架組裝節(jié)的長(zhǎng)度應(yīng)能適應(yīng)工后沉降的需要，四根鋼樁14應(yīng)能抵抗水平荷載與彎矩而不發(fā)生側(cè)移與傾斜，各構(gòu)件的強(qiáng)度應(yīng)能承受復(fù)雜工況下組合荷載的作用而不發(fā)生屈曲與變形。

2）、打入鋼樁14：

在設(shè)計(jì)指定的海域打入四根鋼樁14，并使其鉛垂度、入土深度、樁間距等滿足要求，如圖11所示。

鋼樁14雖然不承擔(dān)豎向荷載，但樁外導(dǎo)管架組裝節(jié)的穩(wěn)定性靠其維持，鋼樁14的姿態(tài)決定了上部風(fēng)機(jī)的姿態(tài)。故鋼樁14應(yīng)有足夠的入土深度、強(qiáng)度與剛度，在荷載組合作用下其仍能保持鉛垂?fàn)顟B(tài)。

3）、套入底部擴(kuò)展板9：

使底部擴(kuò)展板9平整的一面朝上，基于底部擴(kuò)展板9的四個(gè)限位套筒10套住相應(yīng)四根鋼樁14，使底部擴(kuò)展板9沿著鋼樁14豎直滑入海中接觸海床，如圖12所示。

由于鋼樁14對(duì)底部擴(kuò)展板9的定位與限制作用，使得底部擴(kuò)展板9與海床面呈水平狀接觸，在后續(xù)樁外導(dǎo)管架豎向荷載的作用下其將與海床土體進(jìn)一步緊密接觸。底部擴(kuò)展板9只能沿著鋼樁14發(fā)生豎向沉降。

4）、套入墊板15：

基于墊板15中部的孔洞套住鋼樁14，使墊板15沿著鋼樁14豎直滑入海中壓在底部擴(kuò)展板9上，如圖13所示。

5）、套入樁外導(dǎo)管架組裝節(jié)：

根據(jù)設(shè)計(jì)方案，利用螺栓12連接對(duì)應(yīng)法蘭盤2上的螺栓孔3實(shí)現(xiàn)各構(gòu)件的相互固定與組裝，依次把一個(gè)導(dǎo)管架底部節(jié)1、多個(gè)導(dǎo)管架中間節(jié)6、一個(gè)導(dǎo)管架頂部節(jié)7連接成樁外導(dǎo)管架組裝節(jié)，起吊樁外導(dǎo)管架組裝節(jié)使四角的鋼管套住相應(yīng)四根鋼樁14滑入海中壓在墊板15上，如圖14所示。

施工過程中，可根據(jù)起吊設(shè)備的參數(shù)靈活進(jìn)行各構(gòu)件的組裝。可把多個(gè)導(dǎo)管架構(gòu)件在船上用螺栓連接后形成的局部組裝結(jié)構(gòu)起吊套入鋼樁14，再在水中實(shí)現(xiàn)多個(gè)分組構(gòu)件的組裝與連接。

由于導(dǎo)管架四角鋼管的內(nèi)徑略大于鋼樁14的外徑，故各導(dǎo)管架在自重的作用下沿著鋼樁14呈鉛垂?fàn)顟B(tài)的下沉，最終壓在墊板15與底部擴(kuò)展板9上。

6）、連接風(fēng)機(jī)塔筒13：

起吊風(fēng)機(jī)塔筒13，通過螺栓使其與導(dǎo)管架頂部節(jié)7上的基礎(chǔ)環(huán)8相互固定與連接，進(jìn)而完成上部風(fēng)機(jī)的其它安裝工作，如圖15所示。

在風(fēng)機(jī)重力作用下，樁外導(dǎo)管架組裝節(jié)沿著鋼樁14發(fā)生豎向沉降，只要樁外導(dǎo)管架組裝節(jié)的長(zhǎng)度足夠大，能滿足、適應(yīng)海床土體工后沉降的需要，就能維持風(fēng)機(jī)塔筒的足夠高度、確保風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行。

本發(fā)明所提的四角套柱導(dǎo)管架組裝風(fēng)電基礎(chǔ)，上部風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)的豎向荷載通過樁外導(dǎo)管架組裝節(jié)作用在墊板與底部擴(kuò)展板上而直接傳遞給海床土體，鋼樁不承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)的豎向荷載，四根鋼樁與海床土體共同承擔(dān)水平荷載與彎矩等。豎向荷載與水平荷載的分離，使得鋼樁的直徑與長(zhǎng)度可大大減小，樁體重量大大減小，進(jìn)而降低了施工難度。在確保四根鋼樁施工質(zhì)量的前提下，導(dǎo)管架的鉛垂度能自動(dòng)滿足，不需要反復(fù)進(jìn)行水平度調(diào)平，大大減少施工流程與施工難度。各構(gòu)件通過螺栓連接形成整體，各單個(gè)構(gòu)件重量相對(duì)較小，無需大型起吊與運(yùn)輸設(shè)備，降低了施工成本，特別是方便在潮間帶進(jìn)行風(fēng)電工程施工作業(yè)。只要設(shè)計(jì)得當(dāng)，樁外導(dǎo)管架組裝節(jié)的工后沉降對(duì)鋼樁無影響，對(duì)風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行也無影響。

本發(fā)明不局限于上述具體實(shí)施方式，根據(jù)上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，本發(fā)明還可以做出其它多種形式的等效修改、替換或變更，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。