2024年11月5日发(作者：延半蕾)
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(21)申请号 CN2.4
(22)申请日 2021.11.12
(71)申请人 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司
地址 102209 北京市昌平区北七家未来科技城华能人才创新创业基地实验楼A楼
(72)发明人 邓明基 张立英 郝华庚 高建辉 邢巍巍 朱玉瑞 田敬上 易里坤 赵广赫
(74)专利代理机构 11201 北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人 赵迪
(51)
E02D27/42(20060101)
E02D27/44(20060101)
E02D5/10(20060101)
E02D5/12(20060101)
E02D5/46(20060101)
E02D27/14(20060101)
(10)申请公布号 CN 114134924 A
(43)申请公布日 2022.03.04
权利要求说明书 说明书 幅图
(54)发明名称
一种预制板桩组合筒风机基础及其
施工方法和应用
(57)摘要
本发明公开了一种预制板桩组合筒
风机基础及其施工方法和应用，其中预制
板桩组合筒风机基础包括风机塔筒、钢筋
混凝土承台和预制板桩组合筒；所述钢筋
混凝土承台一端连接风机塔筒，另一端连
接预制板桩组合筒；所述预制板桩组合筒
为由若干交替设置且相互卡合连接的第一
预制板桩和第二预制板桩构成的闭合筒状
结构；相邻两个第一预制板桩和第二预制
板桩的连接空隙由灌浆料固结，形成竖向
闭合；所述预制板桩组合筒内侧和外侧均
设有水泥搅拌桩。本发明所述预制板桩组
合筒风机基础，采用的预制板桩组合筒风
机基础，可避免明挖以及现场施工机械设
备昂贵、工序复杂等问题，且基础施工方
便、结构可靠、经济性好。
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
2022-03-04
公开
实质审查的生效IPC(主分
2022-03-22
类):E02D27/42专利申请
号:2申请
日:20211112
法律状态
发明专利申请公布
实质审查的生效
权 利 要 求 说 明 书
1.一种预制板桩组合筒风机基础,其特征在于,包括:风机塔筒(1)、钢筋混凝土承台(2)
和预制板桩组合筒(4);
所述钢筋混凝土承台(2)一端连接风机塔筒(1),另一端连接预制板桩组合筒(4);
所述预制板桩组合筒(4)为由若干交替设置且相互卡合连接的第一预制板桩(601)和
第二预制板桩(602)构成的闭合筒状结构;相邻两个第一预制板桩(601)和第二预制板
桩(602)的连接空隙由灌浆料(8)固结,形成竖向闭合;所述预制板桩组合筒(4)内侧和
外侧均设有水泥搅拌桩(5)。
2.根据权利要求1所述的预制板桩组合筒风机基础,其特征在于,所述预制板桩组合
筒(4)嵌入钢筋混凝土承台(2)底面,连接为整体。
3.根据权利要求1所述的预制板桩组合筒风机基础,其特征在于,所述预制板桩组合
筒(4)呈多边形筒状。
4.根据权利要求1所述的预制板桩组合筒风机基础,其特征在于,第一预制板桩(601)
两侧均设有一预埋工字型钢(7),第二预制板桩(602)两侧均设有一预埋槽型钢(9),相邻
两个第一预制板桩(601)和第二预制板桩(602)通过预埋工字型钢(7)和预埋槽型钢(9)
卡合连接。
5.根据权利要求4所述的预制板桩组合筒风机基础,其特征在于,相互卡合的预埋工
字型钢(7)和预埋槽型钢(9)之间的空隙由灌浆料(8)固结,形成竖向闭合。
6.根据权利要求1所述的预制板桩组合筒风机基础,其特征在于,第一预制板桩(601)
桩身的混凝土强度和第二预制板桩(602)桩身的混凝土强度均在C40-C60之间;灌浆
料(8)强度在C60-C80之间。
7.根据权利要求1所述的预制板桩组合筒风机基础,其特征在于,所有第一预制板桩
(601)和第二预制板桩(602)靠近钢筋混凝土承台(2)一端端部均设有梯形钢端板(10);
梯形钢端板(10)的厚度在5-10mm之间,屈服强度在305-355MPa之间。
8.根据权利要求7所述的预制板桩组合筒风机基础,其特征在于,梯形钢端板(10)靠近
钢筋混凝土承台(2)一侧端部焊接钢筋;钢筋深入钢筋混凝土承台(2),且锚固深度在1-
1.2m之间。
9.一种如权利要求1至8任意一项所述预制板桩组合筒风机基础的施工方法,其特征
在于,包括以下步骤:
S1:施工水泥土搅拌桩(5);
S2:将第一预制板桩(601)和第二预制板桩(602)连续沉入,并初步进行锁定,形成预制
板桩组合筒(4);
S3:在第一预制板桩(601)桩顶和第二预制板桩(602)桩顶将灌浆料(8)灌入孔隙,进行
固结;
S4:灌浆料(8)强度满足后,开挖基坑,并进行第一预制板桩(601)和第二预制板桩(602)
上的梯形钢端板(10)的钢筋焊接;
S5:绑扎钢筋混凝土承台(2)钢筋笼,浇筑钢筋混凝土承台(2)混凝土;
S6:钢筋混凝土承台(2)预埋高强预应力锚栓组合件(3),并与风机塔筒(1)连接。
10.如权利要求1至8任意一项所述的预制板桩组合筒风机基础在风力发电领域的
应用。
说 明 书
技术领域
本发明属于风力发电技术领域,具体涉及一种预制板桩组合筒风机基础及其施工方
法和应用。
背景技术
风力发电是一种清洁能源,具有环保、可再生特性,在国家能源领域具有举足轻重作
用,随着国家环保政策的推进以及减排二氧化碳力度上升,风电进入更大规模开发建
设时期。风速较大区域首先具备了平价上网条件,但风机基础费用、施工难度和工
期对项目的经济性均具有重要影响,盈亏平衡点附近的项目,甚至由于基础施工的费
用和工期长而造成亏损。
风机基础是风机的重要支撑构筑物,风机受风荷载作用,对底部基础产生弯矩以及水
平推力,且风向360°均可产生荷载,风机基础的稳定对风机机组安全至关重要。
根据风机荷载以及当地土质条件不同,陆上风机基础可分为重力式基础、桩基础、
岩石锚杆基础和筒形基础等。其中筒形基础包括PH基础、咬合桩筒形基础等,其受
力特点主要表现为:由传统其他类型基础利用土的竖向抵抗力改变为利用土的水平
被动土压力和竖向承载力相结合,大大降低了对地质条件的要求,降低了承台尺寸及
其工程量。
筒形基础常采用明挖方式,例如PH基础常常需开挖十米深的基坑;此外还有采用咬
合桩、地下连续墙等采用特殊机械施工方法。明挖形成基坑或孔等,均对原状土进
行了扰动,降低了基础的承载力,并会造成一系列的施工难题,例如沉渣厚度大,塌孔,
施工工期长,工序麻烦等不利因素。
发明内容
有鉴于此,本发明的旨在提出一种预制板桩组合筒风机基础,采用的预制板桩组合筒
风机基础,可避免明挖以及现场施工机械设备昂贵、工序复杂等问题,且基础施工方
便、结构可靠、经济性好。
本发明的第二个目的在于提出一种预制板桩组合筒风机基础的施工方法,以安装形
成预制板桩组合筒风机基础。
本发明的第三个目的还涉及到预制板桩组合筒风机基础在风电领域的应用。
为达到上述目的,本发明第一方面实施例提出一种预制板桩组合筒风机基础,包括:风
机塔筒、钢筋混凝土承台和预制板桩组合筒;所述钢筋混凝土承台一端连接风机塔
筒,另一端连接预制板桩组合筒;所述预制板桩组合筒为由若干交替设置且相互卡合
连接的第一预制板桩和第二预制板桩构成的闭合筒状结构;相邻两个第一预制板桩
和第二预制板桩的连接空隙由灌浆料固结,形成竖向闭合;所述预制板桩组合筒内侧
和外侧均设有水泥搅拌桩。
本发明实施例的预制板桩组合筒风机基础,可避免明挖、避免了扰动土体承载力;同
时在预制板桩组合筒内侧和外侧设置水泥土搅拌桩,增加了侧壁土体强度,提高基础
承载力;此外,用灌浆料将预制板桩固结,提高了整体性。整个预制板桩长度较常规桩
基础桩长度降低20%以上,混凝土承台直径降低20%以上,总体工程量降低20%以上。
另外,根据本发明上述实施例提出的预制板桩组合筒风机基础还可以具有如下附加
的技术特征:
在本发明的一个实施例中,所述预制板桩组合筒嵌入钢筋混凝土承台底面,连接为整
体。
在本发明的一个实施例中,所述预制板桩组合筒呈多边形筒状。
在本发明的一个实施例中,第一预制板桩两侧均设有一预埋工字型钢,第二预制板桩
两侧均设有一预埋槽型钢,相邻两个第一预制板桩和第二预制板桩通过预埋工字型
钢和预埋槽型钢卡合连接。
在本发明的一个实施例中,相互卡合的预埋工字型钢和预埋槽型钢之间的空隙由灌
浆料固结,形成竖向闭合。
在本发明的一个实施例中,第一预制板桩桩身的混凝土强度和第二预制板桩桩身的
混凝土强度均在C40-C60之间;灌浆料强度在C60-C80之间。
在本发明的一个实施例中,所有第一预制板桩和第二预制板桩靠近钢筋混凝土承台
一端端部均设有梯形钢端板;梯形钢端板的厚度在5-10mm之间,屈服强度在305-
355MPa之间。
在本发明的一个实施例中,梯形钢端板靠近钢筋混凝土承台一侧端部焊接钢筋;钢筋
深入钢筋混凝土承台,且锚固深度在1-1.2m之间。
为达到上述目的,本发明第二方面实施例提出了一种预制板桩组合筒风机基础的施
工方法,包括以下步骤:
S1:施工水泥土搅拌桩;
S2:将第一预制板桩和第二预制板桩连续沉入,并初步进行锁定,形成预制板桩组合筒;
S3:在第一预制板桩桩顶和第二预制板桩桩顶将灌浆料灌入孔隙,进行固结;
S4:灌浆料强度满足后,开挖基坑,并进行第一预制板桩和第二预制板桩上的梯形钢端
板的钢筋焊接;
S5:绑扎钢筋混凝土承台钢筋笼,浇筑钢筋混凝土承台混凝土;
S6:钢筋混凝土承台预埋高强预应力锚栓组合件,并与风机塔筒连接。
本发明实施例的预制板桩组合筒风机基础的施工方法与上述预制板桩组合筒风机基
础相对于现有技术的优势相同,在此不再赘述。
为达到上述目的,本发明第三方面实施例提出了如上所述的预制板桩组合筒风机基
础在风力发电领域的应用。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得
明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明实施例所述的预制板桩组合筒风机基础的三维图;
图2为本发明实施例所述的预制板桩组合筒风机基础正视图;
图3为本发明实施例所述的预制板桩组合筒俯视图;
图4为本发明实施例所述的安装有预埋工字型钢的第一预制板桩的三维图;
图5为本发明实施例所述的安装有预埋槽型钢的第二预制板桩三维图;
图6为本发明实施例所述的相邻两个第一预制板桩和第二预制板桩及其连接结构的
俯视图;
图7为本发明实施例所述的预制板桩组合筒和梯形钢端板安装部位结构示意图;
图8为本发明的梯形钢端板俯视图,其中:a为一种结构,b为另一种结构。
附图标记:
1-风机塔筒;2-钢筋混凝土承台;3-高强预应力锚栓组合件;4-预制板桩组合筒;5-水泥
土搅拌桩;601-第一预制板桩;602-第二预制板桩;7-预埋工字型钢;8-灌浆料;9-预埋槽
型钢;10-梯形钢端板;11-焊接钢筋。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
如图1-3、图6所示,一种预制板桩组合筒风机基础,包括:风机塔筒1、钢筋混凝土
承台2和预制板桩组合筒4;所述钢筋混凝土承台2一端连接风机塔筒1,另一端连接
预制板桩组合筒4(比如如图1和图2所示,钢筋混凝土承台2上端连接风机塔筒1,
下端连接预制板桩组合筒4);所述预制板桩组合筒4为由若干交替设置且相互卡合
连接的第一预制板桩601和第二预制板桩602构成的闭合筒状结构;相邻两个第一
预制板桩601和第二预制板桩602的连接空隙由灌浆料8固结,形成竖向闭合;所述
预制板桩组合筒4内侧和外侧均设有水泥搅拌桩5。需要说明的是,水泥土搅拌桩5
与预制板桩组合筒4呈咬合连接。在预制板桩组合筒内侧和外侧设置水泥搅拌桩,
增加了侧壁土体强度,提高基础承载力。
其中,所述预制板桩组合筒4嵌入钢筋混凝土承台2底面,连接为整体。更好的,预制
板桩组合筒4进入钢筋混凝土承台2底部深度不小于100mm,最大进入深度可以达
到120mm,在100-120mm范围内,进入深度越大,固定越牢固,但一旦低于小于100mm,
则会出现固定不稳的问题,而超过120mm,则桩身弯矩过大,产生裂缝。
其中,如图3和图6所示,所述预制板桩组合筒呈多边形筒状。
其中,如图4所示,第一预制板桩601两侧均设有一预埋工字型钢7;如图5所示,第二
预制板桩602两侧均设有一预埋槽型钢9,相邻两个第一预制板桩601和第二预制板
桩602通过预埋工字型钢7和预埋槽型钢9卡合连接,也即相邻两个第一预制板桩
601和第二预制板桩602竖向连接采用预埋工字型钢7和预埋槽型钢9的水平向锁
定,这样可以方便沉桩。更进一步的,为了提高整体性能,相互卡合的预埋工字型钢7
和预埋槽型钢9之间的空隙由灌浆料8固结,形成竖向闭合。
具体的,可以理解为,第一预制板桩601两侧自端面向内均设有第一T形孔,第二预制
板桩602两侧自端面向内均设有第二T形孔,相邻两个第一预制板桩601和第二预
制板桩602通过插入第一T形孔和第二T形孔的卡合部件卡合连接。而卡合部件
优选预埋工字型钢7和预埋槽型钢9,其他具有类似结构的也可以;预埋槽型钢9内
嵌在第二T形孔内;预埋工字型钢7一端自端面依次插入第二T形孔外侧、预埋槽
型钢9的内孔,另一端插入第一T形孔。预埋槽型钢9内孔与插入其中的预埋工字
型钢7之间的空隙、第二T形孔外侧与插入其中的预埋工字型钢7之间的空隙均由
灌浆料8固结,形成竖向闭合。预埋工字型钢7与第一T形孔紧贴,且固结。
其中,第一预制板桩601桩身的混凝土强度和第二预制板桩602桩身的混凝土强度
均不低于C40,在C40-C60之间。低于C40,则混凝土抗拉强度不足,高于C60强度,
则材料浪费,制作价格过高。灌浆料8强度不低于C60,在C60-C80之间,低于C60,则
接缝处抗拉强度不足,高于C80强度,则材料浪费,造价过高。
采用如本发明实施例所述的多个第一预制板桩和第二预制板桩组合成的预制板桩组
合筒,预制板桩长度较常规桩基础桩长度降低20%以上,混凝土承台直径降低20%以
上,总体工程量降低20%以上。
其中,如图7所示,所有第一预制板桩601和第二预制板桩602靠近钢筋混凝土承台
2一端端部均设有梯形钢端板10。梯形钢端板10的厚度不小于5mm,在5-10mm之
间,小于5mm,则顶部平整性差,大于10mm,则材料浪费。梯形钢端板10的屈服强度
不低于305Mpa,在305-355MPa之间,屈服强度低于305MPa,则刚度不足,高于
355MPa,则材料浪费。
其中,如图7所示,梯形钢端板10靠近钢筋混凝土承台2一侧端部焊接钢筋11;钢筋
深入钢筋混凝土承台2,且锚固深度不小于1m,在1-1.2m之间。需要说明的是,锚固
深度小于1m,则抗拔力不足,锚固深度大于1.2m,则钢筋绑扎困难。
还需要说明的是,为了形成筒形基础,不同板桩之间需要咬合,梯形钢端板10结构可
以有两种,如图8中a所示结构I型梯形钢端板和b所示结构II型梯形钢端板,其中:a
所示结构I型梯形钢端板安装在预埋工字型钢7上,b所示结构II型梯形钢端板安装
在预埋槽型钢9上。
本发明实施例所述预制板桩组合筒风机基础的工作方法也即本发明实施例所述预制
板桩组合筒风机基础的施工方法为:首先施工水泥土搅拌桩5;在水泥土搅拌桩5施
工完后,将第一预制板桩601和第二预制板桩602连续沉入,并初步进行锁定,形成预
制板桩组合筒4;在形成预制板桩组合筒4后,在第一预制板桩601桩顶和第二预制
板桩602桩顶将灌浆料8灌入孔隙,进行固结;待灌浆料8强度满足后,开挖基坑,并进
行第一预制板桩601和第二预制板桩602上的梯形钢端板10的钢筋焊接;随后,绑扎
钢筋混凝土承台2钢筋笼,浇筑钢筋混凝土承台2混凝土;最后,钢筋混凝土承台2预
埋高强预应力锚栓组合件3,并与风机塔筒1连接。高强预应力锚栓的锚栓强度8.8
级以上。
本发明实施例所述的预制板桩组合筒风机基础可以广泛用于风力发电,可避免明挖
以及现场施工机械设备昂贵、工序复杂等问题,而且基础施工方便、结构可靠、经
济性好。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、
“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、
“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为
基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示
或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不
能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或
者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明
示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,
例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等
术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机
械连接,也可以是电连接或彼此可通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相
连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。
对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具
体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第
一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征
在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅
仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和
“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度
小于第二特征。
在本发明中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示
例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发
明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针
对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在
任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本
领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例
的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,
不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述
实施例进行变化、修改、替换和变型。
2024年11月5日发(作者：延半蕾)
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(21)申请号 CN2.4
(22)申请日 2021.11.12
(71)申请人 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司
地址 102209 北京市昌平区北七家未来科技城华能人才创新创业基地实验楼A楼
(72)发明人 邓明基 张立英 郝华庚 高建辉 邢巍巍 朱玉瑞 田敬上 易里坤 赵广赫
(74)专利代理机构 11201 北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人 赵迪
(51)
E02D27/42(20060101)
E02D27/44(20060101)
E02D5/10(20060101)
E02D5/12(20060101)
E02D5/46(20060101)
E02D27/14(20060101)
(10)申请公布号 CN 114134924 A
(43)申请公布日 2022.03.04
权利要求说明书 说明书 幅图
(54)发明名称
一种预制板桩组合筒风机基础及其
施工方法和应用
(57)摘要
本发明公开了一种预制板桩组合筒
风机基础及其施工方法和应用，其中预制
板桩组合筒风机基础包括风机塔筒、钢筋
混凝土承台和预制板桩组合筒；所述钢筋
混凝土承台一端连接风机塔筒，另一端连
接预制板桩组合筒；所述预制板桩组合筒
为由若干交替设置且相互卡合连接的第一
预制板桩和第二预制板桩构成的闭合筒状
结构；相邻两个第一预制板桩和第二预制
板桩的连接空隙由灌浆料固结，形成竖向
闭合；所述预制板桩组合筒内侧和外侧均
设有水泥搅拌桩。本发明所述预制板桩组
合筒风机基础，采用的预制板桩组合筒风
机基础，可避免明挖以及现场施工机械设
备昂贵、工序复杂等问题，且基础施工方
便、结构可靠、经济性好。
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
2022-03-04
公开
实质审查的生效IPC(主分
2022-03-22
类):E02D27/42专利申请
号:2申请
日:20211112
法律状态
发明专利申请公布
实质审查的生效
权 利 要 求 说 明 书
1.一种预制板桩组合筒风机基础,其特征在于,包括:风机塔筒(1)、钢筋混凝土承台(2)
和预制板桩组合筒(4);
所述钢筋混凝土承台(2)一端连接风机塔筒(1),另一端连接预制板桩组合筒(4);
所述预制板桩组合筒(4)为由若干交替设置且相互卡合连接的第一预制板桩(601)和
第二预制板桩(602)构成的闭合筒状结构;相邻两个第一预制板桩(601)和第二预制板
桩(602)的连接空隙由灌浆料(8)固结,形成竖向闭合;所述预制板桩组合筒(4)内侧和
外侧均设有水泥搅拌桩(5)。
2.根据权利要求1所述的预制板桩组合筒风机基础,其特征在于,所述预制板桩组合
筒(4)嵌入钢筋混凝土承台(2)底面,连接为整体。
3.根据权利要求1所述的预制板桩组合筒风机基础,其特征在于,所述预制板桩组合
筒(4)呈多边形筒状。
4.根据权利要求1所述的预制板桩组合筒风机基础,其特征在于,第一预制板桩(601)
两侧均设有一预埋工字型钢(7),第二预制板桩(602)两侧均设有一预埋槽型钢(9),相邻
两个第一预制板桩(601)和第二预制板桩(602)通过预埋工字型钢(7)和预埋槽型钢(9)
卡合连接。
5.根据权利要求4所述的预制板桩组合筒风机基础,其特征在于,相互卡合的预埋工
字型钢(7)和预埋槽型钢(9)之间的空隙由灌浆料(8)固结,形成竖向闭合。
6.根据权利要求1所述的预制板桩组合筒风机基础,其特征在于,第一预制板桩(601)
桩身的混凝土强度和第二预制板桩(602)桩身的混凝土强度均在C40-C60之间;灌浆
料(8)强度在C60-C80之间。
7.根据权利要求1所述的预制板桩组合筒风机基础,其特征在于,所有第一预制板桩
(601)和第二预制板桩(602)靠近钢筋混凝土承台(2)一端端部均设有梯形钢端板(10);
梯形钢端板(10)的厚度在5-10mm之间,屈服强度在305-355MPa之间。
8.根据权利要求7所述的预制板桩组合筒风机基础,其特征在于,梯形钢端板(10)靠近
钢筋混凝土承台(2)一侧端部焊接钢筋;钢筋深入钢筋混凝土承台(2),且锚固深度在1-
1.2m之间。
9.一种如权利要求1至8任意一项所述预制板桩组合筒风机基础的施工方法,其特征
在于,包括以下步骤:
S1:施工水泥土搅拌桩(5);
S2:将第一预制板桩(601)和第二预制板桩(602)连续沉入,并初步进行锁定,形成预制
板桩组合筒(4);
S3:在第一预制板桩(601)桩顶和第二预制板桩(602)桩顶将灌浆料(8)灌入孔隙,进行
固结;
S4:灌浆料(8)强度满足后,开挖基坑,并进行第一预制板桩(601)和第二预制板桩(602)
上的梯形钢端板(10)的钢筋焊接;
S5:绑扎钢筋混凝土承台(2)钢筋笼,浇筑钢筋混凝土承台(2)混凝土;
S6:钢筋混凝土承台(2)预埋高强预应力锚栓组合件(3),并与风机塔筒(1)连接。
10.如权利要求1至8任意一项所述的预制板桩组合筒风机基础在风力发电领域的
应用。
说 明 书
技术领域
本发明属于风力发电技术领域,具体涉及一种预制板桩组合筒风机基础及其施工方
法和应用。
背景技术
风力发电是一种清洁能源,具有环保、可再生特性,在国家能源领域具有举足轻重作
用,随着国家环保政策的推进以及减排二氧化碳力度上升,风电进入更大规模开发建
设时期。风速较大区域首先具备了平价上网条件,但风机基础费用、施工难度和工
期对项目的经济性均具有重要影响,盈亏平衡点附近的项目,甚至由于基础施工的费
用和工期长而造成亏损。
风机基础是风机的重要支撑构筑物,风机受风荷载作用,对底部基础产生弯矩以及水
平推力,且风向360°均可产生荷载,风机基础的稳定对风机机组安全至关重要。
根据风机荷载以及当地土质条件不同,陆上风机基础可分为重力式基础、桩基础、
岩石锚杆基础和筒形基础等。其中筒形基础包括PH基础、咬合桩筒形基础等,其受
力特点主要表现为:由传统其他类型基础利用土的竖向抵抗力改变为利用土的水平
被动土压力和竖向承载力相结合,大大降低了对地质条件的要求,降低了承台尺寸及
其工程量。
筒形基础常采用明挖方式,例如PH基础常常需开挖十米深的基坑;此外还有采用咬
合桩、地下连续墙等采用特殊机械施工方法。明挖形成基坑或孔等,均对原状土进
行了扰动,降低了基础的承载力,并会造成一系列的施工难题,例如沉渣厚度大,塌孔,
施工工期长,工序麻烦等不利因素。
发明内容
有鉴于此,本发明的旨在提出一种预制板桩组合筒风机基础,采用的预制板桩组合筒
风机基础,可避免明挖以及现场施工机械设备昂贵、工序复杂等问题,且基础施工方
便、结构可靠、经济性好。
本发明的第二个目的在于提出一种预制板桩组合筒风机基础的施工方法,以安装形
成预制板桩组合筒风机基础。
本发明的第三个目的还涉及到预制板桩组合筒风机基础在风电领域的应用。
为达到上述目的,本发明第一方面实施例提出一种预制板桩组合筒风机基础,包括:风
机塔筒、钢筋混凝土承台和预制板桩组合筒;所述钢筋混凝土承台一端连接风机塔
筒,另一端连接预制板桩组合筒;所述预制板桩组合筒为由若干交替设置且相互卡合
连接的第一预制板桩和第二预制板桩构成的闭合筒状结构;相邻两个第一预制板桩
和第二预制板桩的连接空隙由灌浆料固结,形成竖向闭合;所述预制板桩组合筒内侧
和外侧均设有水泥搅拌桩。
本发明实施例的预制板桩组合筒风机基础,可避免明挖、避免了扰动土体承载力;同
时在预制板桩组合筒内侧和外侧设置水泥土搅拌桩,增加了侧壁土体强度,提高基础
承载力;此外,用灌浆料将预制板桩固结,提高了整体性。整个预制板桩长度较常规桩
基础桩长度降低20%以上,混凝土承台直径降低20%以上,总体工程量降低20%以上。
另外,根据本发明上述实施例提出的预制板桩组合筒风机基础还可以具有如下附加
的技术特征:
在本发明的一个实施例中,所述预制板桩组合筒嵌入钢筋混凝土承台底面,连接为整
体。
在本发明的一个实施例中,所述预制板桩组合筒呈多边形筒状。
在本发明的一个实施例中,第一预制板桩两侧均设有一预埋工字型钢,第二预制板桩
两侧均设有一预埋槽型钢,相邻两个第一预制板桩和第二预制板桩通过预埋工字型
钢和预埋槽型钢卡合连接。
在本发明的一个实施例中,相互卡合的预埋工字型钢和预埋槽型钢之间的空隙由灌
浆料固结,形成竖向闭合。
在本发明的一个实施例中,第一预制板桩桩身的混凝土强度和第二预制板桩桩身的
混凝土强度均在C40-C60之间;灌浆料强度在C60-C80之间。
在本发明的一个实施例中,所有第一预制板桩和第二预制板桩靠近钢筋混凝土承台
一端端部均设有梯形钢端板;梯形钢端板的厚度在5-10mm之间,屈服强度在305-
355MPa之间。
在本发明的一个实施例中,梯形钢端板靠近钢筋混凝土承台一侧端部焊接钢筋;钢筋
深入钢筋混凝土承台,且锚固深度在1-1.2m之间。
为达到上述目的,本发明第二方面实施例提出了一种预制板桩组合筒风机基础的施
工方法,包括以下步骤:
S1:施工水泥土搅拌桩;
S2:将第一预制板桩和第二预制板桩连续沉入,并初步进行锁定,形成预制板桩组合筒;
S3:在第一预制板桩桩顶和第二预制板桩桩顶将灌浆料灌入孔隙,进行固结;
S4:灌浆料强度满足后,开挖基坑,并进行第一预制板桩和第二预制板桩上的梯形钢端
板的钢筋焊接;
S5:绑扎钢筋混凝土承台钢筋笼,浇筑钢筋混凝土承台混凝土;
S6:钢筋混凝土承台预埋高强预应力锚栓组合件,并与风机塔筒连接。
本发明实施例的预制板桩组合筒风机基础的施工方法与上述预制板桩组合筒风机基
础相对于现有技术的优势相同,在此不再赘述。
为达到上述目的,本发明第三方面实施例提出了如上所述的预制板桩组合筒风机基
础在风力发电领域的应用。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得
明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明实施例所述的预制板桩组合筒风机基础的三维图;
图2为本发明实施例所述的预制板桩组合筒风机基础正视图;
图3为本发明实施例所述的预制板桩组合筒俯视图;
图4为本发明实施例所述的安装有预埋工字型钢的第一预制板桩的三维图;
图5为本发明实施例所述的安装有预埋槽型钢的第二预制板桩三维图;
图6为本发明实施例所述的相邻两个第一预制板桩和第二预制板桩及其连接结构的
俯视图;
图7为本发明实施例所述的预制板桩组合筒和梯形钢端板安装部位结构示意图;
图8为本发明的梯形钢端板俯视图,其中:a为一种结构,b为另一种结构。
附图标记:
1-风机塔筒;2-钢筋混凝土承台;3-高强预应力锚栓组合件;4-预制板桩组合筒;5-水泥
土搅拌桩;601-第一预制板桩;602-第二预制板桩;7-预埋工字型钢;8-灌浆料;9-预埋槽
型钢;10-梯形钢端板;11-焊接钢筋。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
如图1-3、图6所示,一种预制板桩组合筒风机基础,包括:风机塔筒1、钢筋混凝土
承台2和预制板桩组合筒4;所述钢筋混凝土承台2一端连接风机塔筒1,另一端连接
预制板桩组合筒4(比如如图1和图2所示,钢筋混凝土承台2上端连接风机塔筒1,
下端连接预制板桩组合筒4);所述预制板桩组合筒4为由若干交替设置且相互卡合
连接的第一预制板桩601和第二预制板桩602构成的闭合筒状结构;相邻两个第一
预制板桩601和第二预制板桩602的连接空隙由灌浆料8固结,形成竖向闭合;所述
预制板桩组合筒4内侧和外侧均设有水泥搅拌桩5。需要说明的是,水泥土搅拌桩5
与预制板桩组合筒4呈咬合连接。在预制板桩组合筒内侧和外侧设置水泥搅拌桩,
增加了侧壁土体强度,提高基础承载力。
其中,所述预制板桩组合筒4嵌入钢筋混凝土承台2底面,连接为整体。更好的,预制
板桩组合筒4进入钢筋混凝土承台2底部深度不小于100mm,最大进入深度可以达
到120mm,在100-120mm范围内,进入深度越大,固定越牢固,但一旦低于小于100mm,
则会出现固定不稳的问题,而超过120mm,则桩身弯矩过大,产生裂缝。
其中,如图3和图6所示,所述预制板桩组合筒呈多边形筒状。
其中,如图4所示,第一预制板桩601两侧均设有一预埋工字型钢7;如图5所示,第二
预制板桩602两侧均设有一预埋槽型钢9,相邻两个第一预制板桩601和第二预制板
桩602通过预埋工字型钢7和预埋槽型钢9卡合连接,也即相邻两个第一预制板桩
601和第二预制板桩602竖向连接采用预埋工字型钢7和预埋槽型钢9的水平向锁
定,这样可以方便沉桩。更进一步的,为了提高整体性能,相互卡合的预埋工字型钢7
和预埋槽型钢9之间的空隙由灌浆料8固结,形成竖向闭合。
具体的,可以理解为,第一预制板桩601两侧自端面向内均设有第一T形孔,第二预制
板桩602两侧自端面向内均设有第二T形孔,相邻两个第一预制板桩601和第二预
制板桩602通过插入第一T形孔和第二T形孔的卡合部件卡合连接。而卡合部件
优选预埋工字型钢7和预埋槽型钢9,其他具有类似结构的也可以;预埋槽型钢9内
嵌在第二T形孔内;预埋工字型钢7一端自端面依次插入第二T形孔外侧、预埋槽
型钢9的内孔,另一端插入第一T形孔。预埋槽型钢9内孔与插入其中的预埋工字
型钢7之间的空隙、第二T形孔外侧与插入其中的预埋工字型钢7之间的空隙均由
灌浆料8固结,形成竖向闭合。预埋工字型钢7与第一T形孔紧贴,且固结。
其中,第一预制板桩601桩身的混凝土强度和第二预制板桩602桩身的混凝土强度
均不低于C40,在C40-C60之间。低于C40,则混凝土抗拉强度不足,高于C60强度,
则材料浪费,制作价格过高。灌浆料8强度不低于C60,在C60-C80之间,低于C60,则
接缝处抗拉强度不足,高于C80强度,则材料浪费,造价过高。
采用如本发明实施例所述的多个第一预制板桩和第二预制板桩组合成的预制板桩组
合筒,预制板桩长度较常规桩基础桩长度降低20%以上,混凝土承台直径降低20%以
上,总体工程量降低20%以上。
其中,如图7所示,所有第一预制板桩601和第二预制板桩602靠近钢筋混凝土承台
2一端端部均设有梯形钢端板10。梯形钢端板10的厚度不小于5mm,在5-10mm之
间,小于5mm,则顶部平整性差,大于10mm,则材料浪费。梯形钢端板10的屈服强度
不低于305Mpa,在305-355MPa之间,屈服强度低于305MPa,则刚度不足,高于
355MPa,则材料浪费。
其中,如图7所示,梯形钢端板10靠近钢筋混凝土承台2一侧端部焊接钢筋11;钢筋
深入钢筋混凝土承台2,且锚固深度不小于1m,在1-1.2m之间。需要说明的是,锚固
深度小于1m,则抗拔力不足,锚固深度大于1.2m,则钢筋绑扎困难。
还需要说明的是,为了形成筒形基础,不同板桩之间需要咬合,梯形钢端板10结构可
以有两种,如图8中a所示结构I型梯形钢端板和b所示结构II型梯形钢端板,其中:a
所示结构I型梯形钢端板安装在预埋工字型钢7上,b所示结构II型梯形钢端板安装
在预埋槽型钢9上。
本发明实施例所述预制板桩组合筒风机基础的工作方法也即本发明实施例所述预制
板桩组合筒风机基础的施工方法为:首先施工水泥土搅拌桩5;在水泥土搅拌桩5施
工完后,将第一预制板桩601和第二预制板桩602连续沉入,并初步进行锁定,形成预
制板桩组合筒4;在形成预制板桩组合筒4后,在第一预制板桩601桩顶和第二预制
板桩602桩顶将灌浆料8灌入孔隙,进行固结;待灌浆料8强度满足后,开挖基坑,并进
行第一预制板桩601和第二预制板桩602上的梯形钢端板10的钢筋焊接;随后,绑扎
钢筋混凝土承台2钢筋笼,浇筑钢筋混凝土承台2混凝土;最后,钢筋混凝土承台2预
埋高强预应力锚栓组合件3,并与风机塔筒1连接。高强预应力锚栓的锚栓强度8.8
级以上。
本发明实施例所述的预制板桩组合筒风机基础可以广泛用于风力发电,可避免明挖
以及现场施工机械设备昂贵、工序复杂等问题,而且基础施工方便、结构可靠、经
济性好。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、
“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、
“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为
基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示
或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不
能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或
者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明
示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,
例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等
术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机
械连接,也可以是电连接或彼此可通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相
连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。
对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具
体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第
一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征
在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅
仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和
“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度
小于第二特征。
在本发明中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示
例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发
明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针
对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在
任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本
领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例
的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,
不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述
实施例进行变化、修改、替换和变型。