本發(fā)明涉及一種海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)與外平臺(tái)的連接裝置及施工工藝，屬于海上風(fēng)電機(jī)組施工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

海上風(fēng)能因其巨大的社會(huì)和環(huán)保效益成為能源發(fā)展的重點(diǎn)，而海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)因其受力明確、結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、加工相對(duì)容易等優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用越來越廣泛。目前，海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)與外平臺(tái)的連接形式通常在樁外壁焊接幾個(gè)牛腿，套籠圈梁焊接幾個(gè)燕尾扣，通過燕尾扣和牛腿將套籠與單樁基礎(chǔ)連接在一起，如圖1所示。但是海上風(fēng)力發(fā)電與陸上風(fēng)力發(fā)電并不相同，最大區(qū)別在于兩者所處的位置不同，由于海上風(fēng)電機(jī)組的基礎(chǔ)處于海上，增加了許多額外的載荷和不確定因素，因而設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。在單樁基礎(chǔ)與外平臺(tái)安裝過程中，由于外平臺(tái)有方向性，還需要將牛腿與燕尾扣一一配合，這種連接形式需要在沉樁時(shí)，把握單樁基礎(chǔ)的方向，對(duì)打樁的精度要求比較高，施工難度較大，施工效率較低且工程造價(jià)高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)與外平臺(tái)的連接裝置及施工工藝，克服現(xiàn)有技術(shù)中海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)施工難度大、效率低且工程造價(jià)高的缺陷。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

該種海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)與外平臺(tái)的連接裝置包括單樁基礎(chǔ)、外平臺(tái)和套籠，所述單樁基礎(chǔ)的外部包覆有套籠，所述套籠的頂部固定有外平臺(tái)。所述套籠包括若干個(gè)平行的套籠圈梁和若干個(gè)套籠立桿，套籠圈梁之間通過套籠立桿相連，套籠立桿與套籠圈梁所在平面垂直。該種連接裝置還包括環(huán)形件和連接機(jī)構(gòu)，所述單樁基礎(chǔ)的外壁周圈上設(shè)有若干道環(huán)形件，所述套籠圈梁的底部設(shè)有若干組連接機(jī)構(gòu)，所述環(huán)形件與連接機(jī)構(gòu)通過螺栓固定。

前述的連接機(jī)構(gòu)呈放射狀布置于套籠圈梁底部，每組連接機(jī)構(gòu)包括一個(gè)弧形立板和若干個(gè)加勁板，所述弧形立板和加勁板的頂面均固定于套籠圈梁的底面，所述加勁板呈放射狀均勻布置于弧形立板的內(nèi)側(cè)面。通過加勁板能有效的將套籠圈梁上的荷載傳遞到單樁基礎(chǔ)上，也能保證弧形立板不會(huì)發(fā)生局部屈曲。

前述的單樁基礎(chǔ)的外壁周圈上設(shè)有兩道環(huán)形件，其中一道環(huán)形件置于單樁基礎(chǔ)頂部即靠近外平臺(tái)的一端，另一道環(huán)形件置于單樁基礎(chǔ)底部即遠(yuǎn)離外平臺(tái)的一端。

前述的靠近外平臺(tái)一端的頂層套籠圈梁底部設(shè)有至少五組連接機(jī)構(gòu)，所述五組連接機(jī)構(gòu)均在同一水平面上。所述遠(yuǎn)離外平臺(tái)一端的底層套籠圈梁底部也設(shè)有至少五組連接機(jī)構(gòu)，所述五組連接機(jī)構(gòu)也在同一水平面上。

前述的每組連接機(jī)構(gòu)包括一個(gè)弧形立板和五個(gè)加勁板，所述弧形立板上開設(shè)有若干個(gè)螺栓孔，所述螺栓穿過螺栓孔將弧形立板與環(huán)形件固定。

前述的環(huán)形件焊接于單樁基礎(chǔ)外壁，厚度為40mm，高度為250mm。所述弧形立板和加勁板厚度均為30mm，高度均為250mm。

前述的加勁板為楔形板，采用楔形板傳力更加合理，充分利用其強(qiáng)度。

進(jìn)一步的，前述的單樁基礎(chǔ)的外徑為5.5～7米。

一種對(duì)前述的海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)與外平臺(tái)連接裝置的施工工藝，其包括以下步驟：

f001，在單樁基礎(chǔ)外壁周圈焊接兩道環(huán)形件，焊接位置根據(jù)套籠頂層、底層的套籠圈梁而定，環(huán)形件外表面刷防腐涂料，此加工焊接過程在工廠里進(jìn)行；

f002，在頂層套籠圈梁、底層套籠圈梁的底部均焊接連接機(jī)構(gòu)，即弧形立板和加勁板，在弧形立板上開螺栓孔，其中弧形立板周向長(zhǎng)度、螺栓孔和加勁板數(shù)目根據(jù)單樁基礎(chǔ)樁徑大小而定，連接機(jī)構(gòu)外表面刷防腐涂料，此加工焊接過程也在工廠里進(jìn)行；

f003，將預(yù)制好的單樁基礎(chǔ)、外平臺(tái)和套籠運(yùn)輸至海上風(fēng)電機(jī)組操作平臺(tái)，通過專用打樁設(shè)備進(jìn)行打樁施工，直到單樁基礎(chǔ)達(dá)到設(shè)計(jì)深度；

f004，沉樁后，先吊裝套籠置于單樁基礎(chǔ)的外部，待其就位后，根據(jù)弧形立板的螺栓孔孔位，對(duì)環(huán)形件進(jìn)行打孔，孔深為35mm，然后螺栓穿過螺栓孔將弧形立板與環(huán)形件固定，完成操作過程。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過環(huán)形件與連接機(jī)構(gòu)之間的相互配合，使得打樁時(shí)不用考慮單樁基礎(chǔ)的方向性，大大縮短了單樁基礎(chǔ)在海上進(jìn)行方向?qū)φ臅r(shí)間，提高了24％的基礎(chǔ)沉樁施工效率、節(jié)約了施工成本。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)與外平臺(tái)的連接裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)與外平臺(tái)的連接裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明中外平臺(tái)、頂層套籠圈梁與單樁基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明中底層套籠圈梁與單樁基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖3中的a-a向剖視圖，即套籠圈梁與單樁基礎(chǔ)連接示意圖；

圖6是圖5的分解示意圖；

圖7是圖6中的b-b向剖視圖；

圖8是圖7的底部視圖，即連接機(jī)構(gòu)中弧形立板與加勁板的連接示意圖。

附圖標(biāo)記的含義：1-單樁基礎(chǔ)，2-外平臺(tái)，3-套籠，4-套籠圈梁，5-套籠立桿，6-環(huán)形件，7-連接機(jī)構(gòu)，8-弧形立板，9-加勁板，10-螺栓，11-螺栓孔。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的實(shí)施例1：如圖2～圖8所示，該種海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)與外平臺(tái)的連接裝置包括單樁基礎(chǔ)1、外平臺(tái)2和套籠3。對(duì)于外徑6米的單樁基礎(chǔ)1，單樁基礎(chǔ)1的外部包覆有套籠3，套籠3的頂部固定有外平臺(tái)2。套籠3包括五個(gè)平行的套籠圈梁4和六個(gè)套籠立桿5，套籠圈梁4之間通過套籠立桿5相連，套籠立桿5與套籠圈梁4所在平面垂直。連接裝置還包括環(huán)形件6和連接機(jī)構(gòu)7，單樁基礎(chǔ)1的外壁周圈上焊接有兩道環(huán)形件6，環(huán)形件6的厚度為40mm，高度為250mm。其中一道環(huán)形件6置于單樁基礎(chǔ)1頂部即靠近外平臺(tái)2的一端，另一道環(huán)形件6置于單樁基礎(chǔ)1底部即遠(yuǎn)離外平臺(tái)2的一端?？拷馄脚_(tái)2一端的頂層套籠圈梁4底部設(shè)有五組連接機(jī)構(gòu)7，五組連接機(jī)構(gòu)7均在同一水平面上；遠(yuǎn)離外平臺(tái)2一端的底層套籠圈梁4底部也設(shè)有五組連接機(jī)構(gòu)7，五組連接機(jī)構(gòu)7也在同一水平面上，環(huán)形件6與連接機(jī)構(gòu)7通過螺栓10固定。連接機(jī)構(gòu)7呈放射狀布置于套籠圈梁4底部，每組連接機(jī)構(gòu)7包括一個(gè)弧形立板8和六個(gè)加勁板9，弧形立板8和加勁板9厚度均為30mm，高度均為250mm?；⌒瘟?和加勁板9的頂面均固定于套籠圈梁4的底面，加勁板9為楔形板，加勁板9呈放射狀均勻布置于弧形立板8的內(nèi)側(cè)面。通過加勁板9能有效的將套籠圈梁4上的荷載傳遞到單樁基礎(chǔ)1上，也能保證弧形立板8不會(huì)發(fā)生局部屈曲?；⌒瘟?上開設(shè)有十個(gè)螺栓孔11，螺栓孔11直徑為33mm，螺栓10穿過螺栓孔11將弧形立板8與環(huán)形件6固定。

實(shí)施例2：如圖2～圖8所示，一種海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)與外平臺(tái)的連接裝置包括單樁基礎(chǔ)1、外平臺(tái)2和套籠3，單樁基礎(chǔ)1的外部包覆有套籠3，套籠3的頂部固定有外平臺(tái)2。套籠3包括若干個(gè)平行的套籠圈梁4和若干個(gè)套籠立桿5，套籠圈梁4之間通過套籠立桿5相連，套籠立桿5和套籠圈梁4所在平面垂直。該種連接裝置還包括環(huán)形件6和連接機(jī)構(gòu)7，單樁基礎(chǔ)1的外壁周圈上設(shè)有若干道環(huán)形件6，套籠圈梁4的底部設(shè)有若干組連接機(jī)構(gòu)7，環(huán)形件6與連接機(jī)構(gòu)7通過螺栓10固定。連接機(jī)構(gòu)7呈放射狀布置于套籠圈梁4底部，每組連接機(jī)構(gòu)7包括一個(gè)弧形立板8和若干個(gè)加勁板9，弧形立板8和加勁板9的頂面均固定于套籠圈梁4的底面，加勁板9呈放射狀均勻布置于弧形立板8的內(nèi)側(cè)面。單樁基礎(chǔ)1的外壁周圈上設(shè)有兩道環(huán)形件6，其中一道環(huán)形件6置于單樁基礎(chǔ)1頂部即靠近外平臺(tái)2的一端，另一道環(huán)形件6置于單樁基礎(chǔ)1底部即遠(yuǎn)離外平臺(tái)2的一端?？拷馄脚_(tái)2一端的頂層套籠圈梁4底部設(shè)有至少五組連接機(jī)構(gòu)7，五組連接機(jī)構(gòu)7均在同一水平面上。遠(yuǎn)離外平臺(tái)2一端的底層套籠圈梁4底部也設(shè)有至少五組連接機(jī)構(gòu)7，五組連接機(jī)構(gòu)7也在同一水平面上。

實(shí)施例3：如圖2～圖8所示，一種海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)與外平臺(tái)連接裝置的施工工藝，其包括以下步驟：

f001，在單樁基礎(chǔ)1外壁周圈焊接兩道環(huán)形件6，焊接位置根據(jù)套籠3頂層、底層的套籠圈梁4而定，環(huán)形件6外表面刷防腐涂料，此加工焊接過程在工廠里進(jìn)行；

f002，在頂層套籠圈梁4、底層套籠圈梁4的底部均焊接連接機(jī)構(gòu)7，即弧形立板8和加勁板9，在弧形立板8上開螺栓孔11，其中弧形立板8周向長(zhǎng)度、螺栓孔11和加勁板9數(shù)目根據(jù)單樁基礎(chǔ)1樁徑大小而定，連接機(jī)構(gòu)7外表面刷防腐涂料，此加工焊接過程也在工廠里進(jìn)行；

f003，將預(yù)制好的單樁基礎(chǔ)1、外平臺(tái)2和套籠3運(yùn)輸至海上風(fēng)電機(jī)組操作平臺(tái)，通過專用打樁設(shè)備進(jìn)行打樁施工，直到單樁基礎(chǔ)1達(dá)到設(shè)計(jì)深度；

f004，沉樁后，先吊裝套籠3置于單樁基礎(chǔ)1的外部，待其就位后，根據(jù)弧形立板8的螺栓孔11孔位，對(duì)環(huán)形件6進(jìn)行打孔，孔深為35mm，然后螺栓10穿過螺栓孔11將弧形立板8與環(huán)形件6固定，完成操作過程。