專利名稱：一種用于海上裝備工程的重力式基礎結(jié)構(gòu)及施工方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及港口、海洋、水利和橋梁工程中的基礎結(jié)構(gòu)技術(shù)領域，尤其涉及一種用于海上裝備工程的重力式基礎結(jié)構(gòu)及施工方法。
背景技術(shù)：
目前，在海上裝備工程如海上風電工程中，基礎結(jié)構(gòu)通常包括單樁(Mono-pile) 、三腳架(Tripod)、導管架式基礎(Jacket)、重力基礎(Gravity based)、負壓桶基( Suction Bucket)和浮動平臺結(jié)構(gòu)(Floating type)等幾種。這些基礎通常需要大型的設備進行運輸和安裝，造成在海域施工時費用很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述存在問題，提供一種用于海上裝備工程的重力式基礎結(jié)構(gòu)及施工方法，該基礎可自浮拖航和沉放，而且能夠明顯降低基礎的施工成本。本發(fā)明的技術(shù)方案
一種用于海上裝備工程的重力式基礎結(jié)構(gòu)，包括基礎底座、基礎筒體和自浮沉放筒體， 基礎底座由梁架和底板組成，梁架為由周邊梁和自中心向周邊梁均布輻射的條梁組成的結(jié)構(gòu)件，梁架的中間設有圓環(huán)形連接梁并與梁架的條梁一體；基礎筒體為中空的預應力混凝土圓錐筒型結(jié)構(gòu)，基礎筒體包括筒壁、筒口和筒底，筒壁中均布有預拉應力的鋼筋，筒口設有用于安裝海上裝備的固定板，基礎筒體通過筒底與基礎底座梁架的圓環(huán)形連接梁連接固定使基礎底座和基礎筒體連成一體；自浮沉放筒體為中空的倒圓錐筒型結(jié)構(gòu)，自浮沉放筒體套裝于基礎筒體的上部且底口與基礎筒體的筒壁密封連接，而且自浮沉放筒體的倒圓錐筒的中心線與基礎筒體的圓錐筒的中心線為同一垂直線，自浮沉放筒體頂部設有筒蓋和支撐梁，筒蓋上設有加料口，支撐梁水平位于自浮沉放筒體的頂部，其一端與基礎筒體的筒壁固定，另一端自中心向周邊自浮沉放筒體的筒壁均布輻射并固定，通過自浮沉放筒體的底口和支撐梁使自浮沉放筒體與基礎筒體連成一體，自浮沉放筒體的高度大于重力式基礎使用水域的水深。所述梁架為圓形或4-16等邊形的混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)或其組合結(jié)構(gòu)。所述基礎筒體的高度為其底部直徑與頂部直徑差值的0. 5-1. 5倍。所述自浮沉放筒體為鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預應力混凝土結(jié)構(gòu)或其組合結(jié)構(gòu)。所述自浮沉放筒體為單獨預制或與基礎筒體一起預制。一種所述用于海上裝備工程的重力式基礎結(jié)構(gòu)的施工方法，包括以下步驟
1)預制基礎筒體和自浮沉放筒體，組裝成重力式基礎結(jié)構(gòu)；
2)利用吊機或滑道將重力式基礎結(jié)構(gòu)移入水中，由基礎筒體和自浮沉放筒體的中空部分提供浮力使其整體結(jié)構(gòu)漂浮在水面上；
3)利用拖輪將重力式基礎結(jié)構(gòu)拖至指定施工地點；
4)通過基礎筒體筒口向基礎筒體圓錐筒型的中空部分注水，使其慢慢沉向泥面，并通過自浮沉放筒體保持基礎結(jié)構(gòu)沉降時的浮穩(wěn)性；
5)重力式基礎結(jié)構(gòu)沉放就位后，通過基礎筒體的筒口和自浮沉放筒體筒蓋的加料口分別向基礎筒體和自浮沉放筒體的中空部分投放壓載物；
6 )重力式基礎結(jié)構(gòu)安裝完畢后，通過基礎筒體筒口的固定板安裝海上裝備。所述壓載物為細砂，碎石或水泥砂漿。本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是該重力式基礎結(jié)構(gòu)可自浮拖航和沉放，整個沉放過程不需要大型設備，該重力式基礎結(jié)構(gòu)施工簡單、快速，所需施工設備很少，避免了昂貴的大型水上現(xiàn)場施工設備，施工成本低、綜合造價低。


圖1為該重力式基礎結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為該重力式基礎結(jié)構(gòu)俯視圖。圖3為該重力式基礎結(jié)構(gòu)基礎底座結(jié)構(gòu)俯視圖。圖中1.基礎底座 2.基礎筒體 3.自浮沉放筒體 4.梁架 5.底板 6.圓環(huán)形連接板 7.筒壁 8.筒口 9.筒底 10.固定板 11.筒蓋
12.支撐梁 13.加料口。
具體實施例方式為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下。一種用于海上風電裝備工程的重力式基礎結(jié)構(gòu)，包括基礎底座1、基礎筒體2和自浮沉放筒體3，基礎底座1由梁架4和底板5組成，梁架4為由周邊梁和自中心向周邊梁均布輻射的條梁組成的結(jié)構(gòu)件，梁架4的中間設有圓環(huán)形連接梁6并與梁架4的條梁一體；基礎筒體2為中空的預應力混凝土圓錐筒型結(jié)構(gòu)，基礎筒體2包括筒壁7、筒口 8和筒底9，筒壁7中均布有預拉應力的鋼筋，筒口 8設有用于安裝海上裝備的固定板10，基礎筒體2通過筒底9與基礎底座梁架的圓環(huán)形連接梁6連接固定使基礎底座1和基礎筒體2連成一體； 自浮沉放筒體3為中空的倒圓錐筒型結(jié)構(gòu)，自浮沉放筒體3套裝于基礎筒體2的上部且底口與基礎筒體的筒壁密封連接，而且自浮沉放筒體3的倒圓錐筒的中心線與基礎筒體2的圓錐筒的中心線為同一垂直線，自浮沉放筒體3頂部設有筒蓋11和支撐梁12，筒蓋11上設有加料口 13，支撐梁12水平位于自浮沉放筒體3的頂部，其一端與基礎筒體2的筒壁固定，另一端自中心向周邊自浮沉放筒體3的筒壁均布輻射并固定，通過自浮沉放筒體3的底口和支撐梁12使自浮沉放筒體3與基礎筒體2連成一體，自浮沉放筒體3的高度大于重力式基礎使用水域的水深。該實施例中，基礎底座為重400t、直徑35m的圓形混凝土結(jié)構(gòu)，梁架中設有八根由中心向四周輻射的條梁，條梁的尺寸為高900mm、寬700mm，梁架中間的圓環(huán)形連接梁的尺寸為直徑30m、高900mm、寬1200mm ；圓錐筒型結(jié)構(gòu)的基礎筒體的筒口直徑為6m、筒底直徑為30m、高度為20m，筒壁厚為400mm，筒壁內(nèi)均布20根預拉應力鋼筋；自浮沉放筒體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，倒圓錐筒型結(jié)構(gòu)的自浮沉放筒體的筒口直徑為20m、筒底直徑為10m、高度為 10m，筒壁厚為400mm，筒蓋直徑為20m，筒蓋的加料口直徑為0. 5m，頂部由中心向四周輻射的支撐梁為八根，支撐梁的尺寸為高900mm、寬700mm。該重力式基礎結(jié)構(gòu)的施工方法，包括以下步驟
1)在陸地上預制基礎筒體和自浮沉放筒體，組裝成重力式基礎結(jié)構(gòu)；
2)將重力式基礎結(jié)構(gòu)用吊機吊入水中，整體結(jié)構(gòu)浮在水面；
3)由拖輪將重力式基礎結(jié)構(gòu)拖至指定施工地點；
4)通過基礎筒體筒口向基礎筒體圓錐筒型的中空部分注水，使其慢慢沉向泥面，并通過自浮沉放筒體保持基礎結(jié)構(gòu)沉降時的浮穩(wěn)性；
5)重力式基礎結(jié)構(gòu)沉放就位后，通過基礎筒體的筒口和自浮沉放筒體筒蓋的加料口分別向基礎筒體和自浮沉放筒體的中空部分投放壓載物水泥砂漿；
6 )重力式基礎結(jié)構(gòu)安裝完畢后，通過基礎筒體筒口的固定板安裝海上風電裝備。盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，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)利要求所保護的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于海上裝備工程的重力式基礎結(jié)構(gòu)，其特征在于包括基礎底座、基礎筒體和自浮沉放筒體，基礎底座由梁架和底板組成，梁架為由周邊梁和自中心向周邊梁均布輻射的條梁組成的結(jié)構(gòu)件，梁架的中間設有圓環(huán)形連接梁并與梁架的條梁一體；基礎筒體為中空的預應力混凝土圓錐筒型結(jié)構(gòu)，基礎筒體包括筒壁、筒口和筒底，筒壁中均布有預拉應力的鋼筋，筒口設有用于安裝海上裝備的固定板，基礎筒體通過筒底與基礎底座梁架的圓環(huán)形連接梁連接固定使基礎底座和基礎筒體連成一體；自浮沉放筒體為中空的倒圓錐筒型結(jié)構(gòu)，自浮沉放筒體套裝于基礎筒體的上部且底口與基礎筒體的筒壁密封連接，而且自浮沉放筒體的倒圓錐筒的中心線與基礎筒體的圓錐筒的中心線為同一垂直線，自浮沉放筒體頂部設有筒蓋和支撐梁，筒蓋上設有加料口，支撐梁水平位于自浮沉放筒體的頂部，其一端與基礎筒體的筒壁固定，另一端自中心向周邊自浮沉放筒體的筒壁均布輻射并固定，通過自浮沉放筒體的底口和支撐梁使自浮沉放筒體與基礎筒體連成一體，自浮沉放筒體的高度大于重力式基礎使用水域的水深。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于海上裝備工程的重力式基礎結(jié)構(gòu)，其特征在于所述梁架為圓形或4-16等邊形的混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)或其組合結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于海上裝備工程的重力式基礎結(jié)構(gòu)，其特征在于所述基礎筒體的高度為其底部直徑與頂部直徑差值的0. 5-1. 5倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于海上裝備工程的重力式基礎結(jié)構(gòu)，其特征在于所述自浮沉放筒體為鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預應力混凝土結(jié)構(gòu)或其組合結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于海上裝備工程的重力式基礎結(jié)構(gòu)，其特征在于所述自浮沉放筒體為單獨預制或與基礎筒體一起預制。
6.一種如權(quán)利要求1所述用于海上裝備工程的重力式基礎結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于包括以下步驟1)預制基礎筒體和自浮沉放筒體，組裝成重力式基礎結(jié)構(gòu)；2)利用吊機或滑道將重力式基礎結(jié)構(gòu)移入水中，由基礎筒體和自浮沉放筒體的中空部分提供浮力使其整體結(jié)構(gòu)漂浮在水面上；3)利用拖輪將重力式基礎結(jié)構(gòu)拖至指定施工地點；4)通過基礎筒體筒口向基礎筒體圓錐筒型的中空部分注水，使其慢慢沉向泥面，并通過自浮沉放筒體保持基礎結(jié)構(gòu)沉降時的浮穩(wěn)性；5)重力式基礎結(jié)構(gòu)沉放就位后，通過基礎筒體的筒口和自浮沉放筒體筒蓋的加料口分別向基礎筒體和自浮沉放筒體的中空部分投放壓載物；6 )重力式基礎結(jié)構(gòu)安裝完畢后，通過基礎筒體筒口的固定板安裝海上裝備。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述用于海上裝備工程的重力式基礎結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于所述壓載物為細砂，碎石或水泥砂漿。
全文摘要
一種用于海上裝備工程的重力式基礎結(jié)構(gòu)，包括基礎底座、基礎筒體和自浮沉放筒體，基礎底座由梁架和底板組成；基礎筒體為預應力混凝土圓錐筒型結(jié)構(gòu)，包括筒壁、筒口和筒底，筒口設有用于安裝海上裝備的固定板；自浮沉放筒體為倒圓錐筒型結(jié)構(gòu)，自浮沉放筒體套裝于基礎筒體的上部且底口與基礎筒體的筒壁密封連接，自浮沉放筒體頂部設有筒蓋和支撐梁，筒蓋上設有加料口，通過自浮沉放筒體的底口和支撐梁使自浮沉放筒體與基礎筒體連成一體。本發(fā)明的優(yōu)點是該重力式基礎結(jié)構(gòu)可自浮拖航和沉放，整個沉放過程不需要大型設備，該重力式基礎結(jié)構(gòu)施工簡單、快速，所需施工設備很少，避免了昂貴的大型水上現(xiàn)場施工設備，施工成本低、綜合造價低。
文檔編號E02D27/44GK102286987SQ201110186278
公開日2011年12月21日 申請日期2011年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月5日
發(fā)明者丁紅巖, 張浦陽, 練繼建 申請人:天津大學