本實用新型涉及海上風電行業，尤其是一種海上風電瓶形重力式基礎。適用于國內缺少大型起重船設備的施工條件，以及淺表層具有承載力較高地基的海床環境。

背景技術：

目前，在國內常見的海上風電基礎結構型式為樁基基礎，包括單樁基礎、多樁導管架基礎和高樁承臺基礎等。重力式基礎在國外海上風電領域已有較多應用，在國內由于受到海上施工機械的限制，并沒有得到很好的應用。

隨著國內海上風電的大規模建設，發現在福建廣東沿海地區，多為承載力較高的巖性地基，該類型地基對于樁基基礎施工的打樁和鉆孔設備要求較高，施工難度大且海上作業時間長，需要消耗大量的鋼材而造成建設費用昂貴。在該區域采用重力式基礎具有一定的優勢，但是采用國外海上風電工程類似的普通重力式基礎，基礎重量較重，需要采用大型的起重船設備進行沉放施工，如此規模的起重船在國內市場較少，使用成本高。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題是：針對上述存在的問題，提供一種適應巖性地質條件的海上風電瓶形重力式基礎，以求降低施工風險、節約施工成本；同時基礎本身應滿足自浮穩定要求，可在沒有大型起重船的條件下短距離拖運及沉放施工。

本實用新型所采用的技術方案是：海上風電瓶形重力式基礎，其特征在于所述基礎類似上小下大的瓶形，基礎中心為直通到底的小口徑的中立柱，中立柱上端連接風機塔筒，中立柱中部以下外接封閉的大直徑圓形箱體，該圓形箱體由底板、箱體外壁、變徑斜置的頂蓋板和將圓形箱體分隔成若干個輻射狀隔艙的箱體隔板組成，所述箱體隔板一側與中立柱外壁連接，另一側與箱體外壁連接，頂蓋板上端與中立柱外壁連接，下端與箱體外壁上沿連接。

所述中立柱沿其筒壁均勻布設一圈預應力鋼絞線，預應力鋼絞線一端通過法蘭連接螺栓與風機塔筒連接，預應力鋼絞線另一端從中立柱頂部一直貫穿到底部通過預埋在底板中的錨固板固定。

所述底板下面設有墊層，該基礎的底部周邊壓有一圈拋石。

所述中立柱內和圓形箱體內灌填砂石。

所述中立柱、箱體外壁、底板、頂蓋板和箱體隔板均為鋼筋混凝土材質。

本實用新型的有益效果是：1)適用于巖質地基海域，由于不涉及沉樁及嵌巖等施工工序，只需小型起重船輔助下沉，海上設備投入小，施工作業周期短，造價低。2)基礎在設計過程中已經考慮浮運及下沉各個階段，可以通過水體或砂體壓載實行基礎自穩，下沉過程中只需在各個分艙內均勻緩慢注水下沉，小型起重船(200t～600t)輔助調整，無需投入大型起重船吊扶安裝，降低施工門檻及造價，使得該種基礎在國內海上風電領域更具競爭力。3)由于半潛駁船下沉及基礎自浮對水深的要求，該基礎適合十幾米水深條件下安裝，對于水深較淺機位可結合沉箱結構尺寸、周邊水深情況設置下潛坑，在高潮位時實施吊拖至現場安裝。4)下部結構為分艙的箱體，提高了浮運和下沉過程中基礎的穩定性。5)箱體上部采用變徑斜蓋板封閉，可防止基礎浮運及沉放過程中發生滲水，影響浮運穩定性。同時變徑頂蓋可以有效降低中立柱與下部箱體連接部位的應力集中。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的立面布置圖。

圖2是本實用新型實施例的平面布置圖。

具體實施方式

如圖1、圖2所示，實施例海上風電瓶形重力式基礎主要由中立柱1、頂蓋板3、箱體外壁4、箱體隔板5以及底板6組成。

所述基礎類似上小下大的瓶形，為減少波浪荷載對基礎的作用，基礎中心采用一通到底的小口徑的中立柱1，其上端與上部風機塔筒連接，中立柱的中部以下(平均海平面以下)為封閉的大直徑圓形箱體。該圓形箱體由底板6、箱體外壁4、變徑斜置的頂蓋板3和將圓形箱體分隔成若干個輻射狀隔艙的箱體隔板5組成。所述箱體隔板5一側與中立柱1外壁連接，另一側與箱體外壁4連接，箱體隔板5一方面起到連接中立柱1和箱體外壁4的作用，另一方面基礎沉放安裝過程中，當用水體壓載時，基礎內的分艙結構可以增加定傾高度，提高自浮穩定性。基礎頂部采用變徑的頂蓋板3封閉，頂蓋板3上端與中立柱1外壁連接，下端與箱體外壁4上沿連接，此頂蓋板可防止基礎浮運及沉放過程中發生滲水，影響浮運穩定性，同時變徑頂蓋可以有效降低中立柱與下部箱體連接部位的應力集中。

所述中立柱1為預應力構件，沿其筒壁均勻布設一圈預應力鋼絞線2，每束預應力鋼絞線通過4個高強的法蘭連接螺栓7與上部風機塔筒連接，該預應力鋼絞線2從中立柱頂部一直貫穿到底與底板6固定。

所述底板6下面設有墊層8，并在基礎的底部周邊壓有一圈拋石9。中立柱1內和圓形箱體內灌填砂石10。

本實施例的具體施工方法如下：

本例的基礎整體結構，包括中立柱1、箱體外壁4、頂蓋板3、箱體隔板5、底板6均為鋼筋混凝土材質，連同預應力鋼絞線2在陸上預制完成，包括底模安裝、鋼筋骨架安裝支模、混凝土澆筑、養護、拆模預應力鋼絞線張拉。基礎沉放前，需對基床進行處理，包括基槽開挖、基槽拋石、基床夯實和基床整平等工序，保證基床的承載力性能和平整度。基槽開挖高度和開挖坡度根據具體地質情況確定，需保證清除表層承載力較低的淤泥層和開挖邊坡的穩定。拋填碎石墊層8的厚度根據可根據開挖平整度調節。重力式基礎運輸采用氣囊滾運裝船、大型駁船運輸，每件重力式基礎安裝前，需詳細計算每件基礎在運輸、安裝全過程的關鍵參數，如：拖輪拖力計算、不同灌水量的結構浮游穩定計算、構件在半潛駁上下沉時所需要的水域面積及水深、需要利用多少潮位、起重船吊力數值的控制標準等。基礎運至施工現場后，半潛駁船在基礎周邊位置注水下潛，基礎在設計初已經考慮可以借助沉箱自身在水中的浮力來實現自穩，輔助采用200t～600t起重船安裝，起重船的作用只對沉箱實施小范圍(50cm左右)的上下調整，以適應漲落潮及實現構件著床。沉放完成后在箱體空腔和中立柱空腔內灌滿砂石10，以提高基礎的穩定性。在基礎周邊需拋填塊石9，對基礎進行防沖刷保護。整個基礎結構施工完成后，上部塔筒法蘭可以通過預埋在基礎內的螺栓連接。

上述實施例主要應用于海上風電重力式基礎，但并不以此為限，對于海洋工程結構所涉及的其他重力式基礎結構也可運用本發明技術方案進行改良以優化基礎結構型式。