用于海上光伏发电站的多桩式支承结构及安装方法与流程

本发明涉及海上光伏发电，具体涉及用于海上光伏发电站的多桩式支承结构及安装方法。

背景技术：

1、随着全球能源需求日趋紧张，大力发展清洁新能源成为世界共识，光伏发电作为一种可再生的清洁能源，已成为能源供给发展主流和现实。我国土地资源有限，随着陆上优质光伏建设用地的快速消耗，土地资源不足与光伏市场快速发展的矛盾日益突出，充分利用我国沿海近海区域的海域资源将成为市场的选择。

2、传统的海上光伏发电站的支承结构，一般采用桩基结构，桩基结构由于施工简单，结构可靠，而得到广泛应用。但在海上光伏中，由于桩基结构悬臂高，承受水平力大，会在桩基底部形成较大的弯矩，对桩基受力非常不利，为了抵抗波浪荷载的作用去而增加桩径又会进一步加大水平力，导致桩基费用过高。另外，传统的桩基结构，由于桩与土接触面积较小，而泥面附近土的承载能力低，以致于桩周土体变形过大，引起桩的变形过大等问题。

技术实现思路

1、本发明的第一目的在于，提供一种能够承担较大水平力及水平力引起的弯矩的多桩式支承结构。为此，本发明采用以下技术方案：

2、用于海上光伏发电站的多桩式支承结构，桩基础包括预应力混凝土柱体和预制混凝土筒体，所述预应力混凝土柱体固定设置在所述预制混凝土筒体顶部，且所述预制混凝土筒体的直径大于所述预应力混凝土柱体的最大直径；同时，所述预制混凝土筒体底部环绕设置嵌入海床地基土内的筒体承台；所述预制混凝土筒体内贯通开设有若干个连接孔，所述连接孔内插设有伸入所述海床地基土内的预制混凝土桩，且将所述预制混凝土桩与所述预制混凝土筒体灌浆连接，以使整体所述多桩式支承结构呈荷载传递式承担状态。

3、进一步地：所述预应力混凝土柱体上部断面尺寸小于下部断面尺寸，且所述预应力混凝土柱体两端之间光滑过渡连接。

4、进一步地：所述预应力混凝土柱体顶部与所述预制混凝土筒体底部分别设置第一锚具和第二锚具，并在所述第一锚具和所述第二锚具之间连接设置位于所述桩基础内部的预应力钢绞线。

5、进一步地：所述筒体承台设置于所述预制混凝土桩的外围部分。

6、进一步地：所述预制混凝土筒体与所述预制混凝土桩之间设置灌浆结构，所述灌浆结构包括外部灌浆部分和内部灌浆部分；所述内部灌浆部分设置于所述连接孔内，形成相互连接的第一灌浆体，所述外部灌浆部分设置于所述预制混凝土筒体位于所述连接孔的顶部，形成相互连接的第二灌浆体。

7、进一步地：所述外部灌浆部分包括围设在所述连接孔端口外部的预埋钢板，并在所述预埋钢板顶部设置导向结构，所述导向结构对所述连接孔呈扩口状态。

8、进一步地：所述预制混凝土筒体底部设置覆盖所述连接孔的橡胶封堵环，且所述橡胶封堵环内部贯通设置仅供所述预制混凝土桩通过的孔口，以此形成所述连接孔底部呈封闭状态。

9、进一步地：在所述桩基础上设置灌浆管路，所述灌浆管路伸入所述预制混凝土筒体内部，并使灌浆管出口连接至所述连接孔内，所述灌浆管路的灌浆管接口伸出至水面上。

10、进一步地：所述灌浆管路独立设置，且所述灌浆管路离开所述预制混凝土筒体的管路部分设置于所述预应力混凝土柱体外部；所述预应力混凝土柱体外部表面设置预埋件，同时在所述预埋件与所述灌浆管路之间连接设置连接件。

11、本发明的第二目的在于，提供一种便于施工、且施工工序简单的安装方法。为此，本发明采用以下技术方案：

12、用于海上光伏发电站的多桩式支承结构的安装方法，具体步骤如下：

13、s1：在工厂内完成所述预应力混凝土柱体同所述预制混凝土筒体以及所述灌浆结构和所述灌浆管路的制作与连接，并在制作完成后运输至安装海域；

14、s2：沉放所述预应力混凝土柱体和所述预制混凝土筒体，当所述预制混凝土筒体接触至所述海床地基土时，采用重力入泥，并辅以水力冲沉至设计深度；

15、s3：沉放所述预制混凝土桩，在导向结构的导向下进行插桩，并将所述预制混凝土桩锤击到设计标高；

16、s4：利用预先埋设的所述灌浆管路，向所述灌浆结构内灌注高强灌浆料，实现所述预制混凝土筒体与所述预制混凝土桩的连接；

17、s5：进行静力加载检测，满足设计承载力要求，至此完成该所述多桩式支撑结构的全部安装。

18、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

19、本发明通过将预制混凝土筒体、预应力混凝土柱体和预制混凝土桩形成联合受力的组合结构，该结构不仅桩拉、压的承载力远大于桩的水平承载力，能够很好的承担较大弯矩，还可通过预制混凝土筒体的大侧向区域面积，使该结构能够很好的承担较大水平力，进一步确保了稳定性。

技术特征：

1.用于海上光伏发电站的多桩式支承结构，其特征在于：桩基础包括预应力混凝土柱体(1)和预制混凝土筒体(2)，所述预应力混凝土柱体(1)固定设置在所述预制混凝土筒体(2)顶部，且所述预制混凝土筒体(2)的直径大于所述预应力混凝土柱体(1)的最大直径；同时，所述预制混凝土筒体(2)底部环绕设置嵌入海床地基土(4)内的筒体承台(21)；

2.根据权利要求1所述的用于海上光伏发电站的多桩式支承结构，其特征在于：所述预应力混凝土柱体(1)上部断面尺寸小于下部断面尺寸，且所述预应力混凝土柱体(1)两端之间光滑过渡连接。

3.根据权利要求1所述的用于海上光伏发电站的多桩式支承结构，其特征在于：所述预应力混凝土柱体(1)顶部与所述预制混凝土筒体(2)底部分别设置第一锚具(131)和第二锚具(132)，并在所述第一锚具(131)和所述第二锚具(132)之间连接设置位于所述桩基础内部的预应力钢绞线(12)。

4.根据权利要求1所述的用于海上光伏发电站的多桩式支承结构，其特征在于：所述筒体承台(21)设置于所述预制混凝土桩(3)的外围部分。

5.根据权利要求1所述的用于海上光伏发电站的多桩式支承结构，其特征在于：所述预制混凝土筒体(2)与所述预制混凝土桩(3)之间设置灌浆结构(5)，所述灌浆结构(5)包括外部灌浆部分和内部灌浆部分；所述内部灌浆部分设置于所述连接孔(22)内，形成相互连接的第一灌浆体(61)，所述外部灌浆部分设置于所述预制混凝土筒体(2)位于所述连接孔(22)的顶部，形成相互连接的第二灌浆体(62)。

6.根据权利要求5所述的用于海上光伏发电站的多桩式支承结构，其特征在于：所述外部灌浆部分包括围设在所述连接孔(22)端口外部的预埋钢板(52)，并在所述预埋钢板(52)顶部设置导向结构(51)，所述导向结构(51)对所述连接孔(22)呈扩口状态。

7.根据权利要求5所述的用于海上光伏发电站的多桩式支承结构，其特征在于：所述预制混凝土筒体(2)底部设置覆盖所述连接孔(22)的橡胶封堵环(7)，且所述橡胶封堵环(7)内部贯通设置仅供所述预制混凝土桩(3)通过的孔口，以此形成所述连接孔(22)底部呈封闭状态。

8.根据权利要求5所述的用于海上光伏发电站的多桩式支承结构，其特征在于：在所述桩基础上设置灌浆管路(9)，所述灌浆管路(9)伸入所述预制混凝土筒体(2)内部，并使灌浆管出口(92)连接至所述连接孔(22)内，所述灌浆管路(9)的灌浆管接口(91)伸出至水面上。

9.根据权利要求8所述的用于海上光伏发电站的多桩式支承结构，其特征在于：所述灌浆管路(9)独立设置，且所述灌浆管路(9)离开所述预制混凝土筒体(2)的管路部分设置于所述预应力混凝土柱体(1)外部；所述预应力混凝土柱体(1)外部表面设置预埋件(10)，同时在所述预埋件(10)与所述灌浆管路(9)之间连接设置连接件(11)。

10.用于海上光伏发电站的多桩式支承结构的安装方法，其特征在于：用如权利要求1-9任一所述的用于海上光伏发电站的多桩式支承结构进行与所述海床地基土(4)的锚固安装，具体步骤如下：

技术总结
本发明提供了用于海上光伏发电站的多桩式支承结构，桩基础包括预应力混凝土柱体和预制混凝土筒体，所述预应力混凝土柱体固定设置在所述预制混凝土筒体顶部，且所述预制混凝土筒体的直径大于所述预应力混凝土柱体的最大直径；同时，所述预制混凝土筒体底部环绕设置嵌入海床地基土内的筒体承台；所述预制混凝土筒体内贯通开设有若干个连接孔，所述连接孔内插设有伸入所述海床地基土内的预制混凝土桩，且将所述预制混凝土桩与所述预制混凝土筒体灌浆连接，以使整体所述多桩式支承结构呈荷载传递式承担状态。本发明通过将预制混凝土筒体、预应力混凝土柱体和预制混凝土桩形成联合受力的组合结构，可承担较大水平力和弯矩。

技术研发人员：冯卫江,俞华锋,王康杰,赵悦,李炜,贾献林,楼巍,李俊龙,於刚节,李宝建,翁凯文
受保护的技术使用者：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23