塔的地基系統和塔的地基系統的安裝方法技術方案

塔的地基系統，特別地是用于岸上風力渦輪機的塔的地基系統，包括全部或部分埋置的中心軸，中心軸優選地是中空的并且由用預制混凝土制成的銷形成，基本上平坦并且完全埋置的下部板，以及傾斜支柱形式的側向支撐裝置，側向支撐裝置的上端與中心軸接合，下端與下部板接合，并且優選地完全埋置。風塔位于部分埋置的主軸上。塔的地基系統可以包括與下部板連接的其他下部元件，例如徑向肋或外圍梁。支柱優選是預制元件，該預制元件通過預應力而并入了經濟有效的連接系統。塔的地基系統通過由土壤或壓載材料產生的重力使地基重量的比例最大化，從而使得在地基的結構材料方面具有重要經濟性。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】塔的地基系統和塔的地基系統的安裝方法
本專利技術涉及根據本專利技術的用于陸地或岸上風塔的地基系統以及塔的地基系統的安裝方法。這種塔的地基系統及其安裝方法可以用于支撐高外部負荷和/或大尺寸的塔或者結構。優選地，根據本專利技術的系統和方法應用范圍是建造工業和電力工業特別是風能領域，其中使用混凝土塔或結構，或者金屬塔或者結構。其應用范圍集中于岸上塔(on-shoretowers)。
技術介紹
現今絕大多數風力渦輪機建立在通過重力工作的常規基底上。這種類型的地基包含一任意平面形狀(例如圓形，多邊形等)的位于地面下方的板，待支撐的結構或塔必須設置在該板上。該板通常由鋼筋混凝土現場澆筑制成，并且混凝土的量取決于作用在支撐結構或塔上的外部負荷。這種類型的地基在提供穩定且可靠的性能的同時具有兩個主要缺點。一方面，在照例要承受的外部負荷高的情況下，第一個缺點是它的成本高，因為需要具有大量混凝土和鋼材的大體積板來提供足夠的重量以支持傾翻應力(tipingstresses)。此外，在采用大量現場建造的情況下，需要大量的建造時間，這進而使其實施對天氣狀況更加敏感。最近，提出一種解決方案，其涉及鋼筋混凝土的板，所述板包含同樣由鋼筋混凝土制成的基本平坦的徑向肋(例如：參見文獻WO2010/138978，US2011/0061321和ES2361358)，但這種類型的結構到目前為止只是適時使用。第二種類型的地基相對于前一種地基的主要優點是，徑向肋通過以肋間的土壤重量代替混凝土重量，有助于以更小體積的板支撐塔或結構的外部負荷，進而降低材料成本。此外，這種解決方案意味著極高的建造復雜性、不同元件和工藝之間非常長的連接，這使得它們難以工業化。最后，有些在風塔的現有技術中描述的解決方案并入了支柱型的橫向支撐元件作為將塔架連接到地面或地基的傾斜支柱或支撐件，其中在文獻ES2369304和EP2444663中的描述的那些解決方案應當被引用。盡管如此，在這些解決方案中，由于支柱的上端直接和塔壁相連，而且基本上不是埋置元件，因此支柱不是塔的地基系統的元件，而是作為塔的非埋置結構的一部分；而且這些支柱為大尺寸元件并且其操縱和建造是復雜的。
技術實現思路
本專利技術的主要目的在于實現較低的地基成本，減少應使用材料的最大數量，特別是減少應使用的鋼筋混凝土和預應力混凝土的最大數量，但同時不損害其基本功能，無論是結構特征的基本功能還是為了滿足巖土結構需要的基本功能。本專利技術在很大程度上是通過利用從地基上挖掘的土壤的重量中獲得的重力來最大化地基的總重量的比例實現的，土壤是廉價的壓載物質。本專利技術的另一個目的是建造和安裝方法的簡單和快捷。為此，除了地基所使用的材料比上述的討論的地基所使用的材料要少之外，地基的許多元件可以預制，從而減少建造時間，并易于實現現場工業化工藝。根據本專利技術的地基系統比前面討論的兩種地基更加經濟、有效，優化了所需材料、施工期限和施工質量，參與并執行了塔或結構所需的所有功能。為此，根據本專利技術的塔的地基系統具有：中心軸，位于塔的基部下方，可以在安裝狀態下部分地或全部地埋置；減小厚度的下部板，設置在中心軸下方，在安裝狀態下全部埋置；側向支撐裝置，在安裝狀態下部分地或全部地埋置。本專利技術中的塔可以為根據現有技術中任何已知的方法構成的金屬塔，現場澆筑的混凝土塔或預制混凝土塔，或兩者混合的混凝土塔。中心軸可以是中空的或實心的。如果中心軸是中空的，則其由銷和/或環構成，銷和環可以是預制的或者現場混凝土澆筑的，并且可以由混凝土、鋼材或兩者組合制成。優選地，中心軸可以在地平面上方豎直地設置或延伸，使得其部分地埋置，從而作為底座，所述底座增加塔相對于地平面的支撐高度。此外，如果中心軸是中空的，則可以包括至少一個門以允許進入其中，使得塔中的門不是必要的。如果中心軸是實心的，則其應當優選由現場混凝土澆筑而成，下部板也將基本上由結構混凝土制成。應當注意的是，中心軸與塔的連接可以根據現有技術中任何已知的方法或系統來完成，例如：螺栓、桿、線纜、套管、連接器等。優選地，側向支撐裝置的一側連接到中心軸，另一側連接到下部板，并且側向支撐裝置包括至少三個支柱，支柱是線性和傾斜構造的元件，通過合適的聯接，支柱的上端附連到中心軸，下端附連到下部板，從而使得這些端中的每個端部處于不同的水平線。在這種情況下，支柱為能夠傳遞壓縮負荷和拉伸負荷的元件，并且支柱完全埋置或以其長度的高比例埋置，優選地埋置其總長度的三分之一以上。使用這種支柱使得地基系統能夠承受由塔引起的負荷并傳遞到地面，同時有可能在地基上產生較大重力，從而允許以較為經濟的結構材料尤其是混凝土來提供所需的重力。支柱的布置使得在中心軸、下部板和每個支柱之間限定了中空區域，優選地三角形區域，其進而被壓載材料部分地或全部填充，壓載材料被布置在下部板上，以向組件提供必要的重量。因此，這種構造與現有技術明顯的不同之處在于，其允許增加地面高度，從而增加作用于地基系統的板上的穩定化重量，而材料僅少量增加。除了這種改進之外，這種構造允許地面(待支撐的塔或結構必須通過根據本專利技術的塔的地基系統設置在地面上)的水平推力在中心軸上更好的配合，這允許更好地承載由塔傳遞的負荷。在根據本專利技術優選實施例的塔基礎系統中，在支柱和下部板之間有肋，肋的一側連接至支柱的下部附連件的一端，另一端連接至下部板。肋與下部板的附連件可以根據現有技術中任意一種已知的方法通過結構混凝土制成。所述肋可以集成到下部板中，并且可以在下部板上面或下面。所述肋和支柱的構造優選為徑向型。可以采用直徑地穿過下部板的肋，并且這些肋與超過一個支柱連接。在本專利技術的另一個優選實施例中，地基系統具有未徑向布置的外圍梁，該外圍梁的一側附連到下部板并且還直接或通過下部板至少連接至一個支柱或肋。可以根據現有技術中的任何已知方法通過結構混凝土制成外圍梁與下部板的附連件，或者甚至于，該附連件可以作為肋，與下部板完全整合或和下部板成為一個整體元件。外圍梁可以是直的或彎曲的，圓周的或多邊形的，平行于或不平行于下部板或梁或懸臂的周界，而并不僅限于可以在地基系統中使用的外圍梁的類型的封閉列表。應當注意的是，支柱和/或肋和/或外圍梁可以被集成到單個整體支撐件中，從而減少系統中包括的獨立元件的數量，并且能夠使地基系統的建造和組裝工藝更大程度地簡化和工業化。優選地，所述整體支撐件是預制的，并且其尺寸如地基系統的其它任何預制元件的尺寸一樣受制于便利的公路運輸。下部板、肋(如果有的話)和外圍梁(如果有的話)是地基系統的下部元件，并且下文中，提及地基系統的下部元件即為它們中的任一個，不論它們是否形成整體支撐件的一部分。支柱、肋和外圍梁以及整體支撐件可以是預制的，在制造這類元件過程中的建造速度、質量和工業化產量方面相對于現有技術具有許多優點，但是這類元件的制造也可以在現場進行。關于建造這些元件的材料，盡管優選為鋼筋混凝土或預應力混凝土，但它們也可以是在結構范圍內的任何常規材料(例如：結構鋼材或混合的鋼材和混凝土)。支柱或肋或外圍梁或整體支撐件或任何預制件(如，銷或環形式的中心軸)與塔的地基系統的任何其它元件的附連可根據結構工程的現有技術中任何已知的方法實現。具體地，可以使用濕接合部接合兩個元件、砂漿、漿料、樹脂或其它可固化材料。具體地，如剛提及本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種塔的地基系統，包括：中心軸(1)，設置在塔(24)的基部下方，使得中心軸(1)的中心垂直軸線基本上和塔(24)的垂直軸線(22)一致，并且在安裝狀態下完全或部分地埋置；下部板(4)，基本上由鋼筋混凝土或預應力混凝土制成，設置在中心軸(1)下方，使得所述下部板(4)在安裝狀態完全地埋置，并且所述下部板(4)的構造基本上平坦，使得所述下部板(4)的最大水平尺寸超過所述下部板(4)的最大垂直尺寸；側向支撐裝置，在安裝狀態下完全或部分地埋置，并且包括上端連接到中心軸(1)的至少三個支柱(2)和/或上端連接到中心軸(1)或塔(24)的至少三個帶式張緊支柱(25)，所述支柱(2，25)為具有線性或傾斜構造的元件，所述支柱(2，25)的縱向尺寸超過最大橫向尺寸，并且兩端在不同的水平線上，使得上端比下端更接近塔(24)的垂直軸線(22)。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.06.06 ES P2014308791.一種塔的地基系統，包括：中心軸(1)，設置在塔(24)的基部下方，使得中心軸(1)的中心垂直軸線基本上和塔(24)的垂直軸線(22)一致，并且在安裝狀態下完全或部分地埋置；下部板(4)，基本上由鋼筋混凝土或預應力混凝土制成，設置在中心軸(1)下方，使得所述下部板(4)在安裝狀態完全地埋置，并且所述下部板(4)的構造基本上平坦，使得所述下部板(4)的最大水平尺寸超過所述下部板(4)的最大垂直尺寸；側向支撐裝置，在安裝狀態下完全或部分地埋置，并且包括上端連接到中心軸(1)的至少三個支柱(2)和/或上端連接到中心軸(1)或塔(24)的至少三個帶式張緊支柱(25)，所述支柱(2，25)為具有線性或傾斜構造的元件，所述支柱(2，25)的縱向尺寸超過最大橫向尺寸，并且兩端在不同的水平線上，使得上端比下端更接近塔(24)的垂直軸線(22)。2.根據權利要求1所述的塔的地基系統，還包括線性構造的至少一個肋(3)，所述肋(3)具有兩個端部并且最大縱向尺寸大于最大橫向尺寸，所述肋(3)保持附連到至少一個支柱(2)的下端和下部板(4)上，并且側向突出，使得至少一個端部相比肋(3)的其余非端部點距離塔的垂直軸線(22)最遠。3.根據權利要求1或2所述的塔的地基系統，其中，包括線性構造的至少一個外圍梁(9)、頂部梁(11)或底部梁(10)，所述外圍梁(9)、頂部梁(11)或底部梁(10)最大縱向尺寸大于最大橫向尺寸，并且保持附連到下部板(4)、至少一個肋(3)或支柱(2)；所述外圍梁基本上沿圓周布置，使得所述外圍梁與中心軸分離并且所述外圍梁相對于下部板(4)的中心的位置不是徑向的。4.根據權利要求1至3中任一項所述的地基系統，其中，至少一個支柱(2，25)的下端保持與地基系統的至少一個下部元件(39)連接，(下部元件(39)可以是下部板(4)，肋(3)或外圍梁(9))，從而界定了位于中心軸(1)、下部板(4)和每個支柱(2)之間的一個基本上三角形并且中空的區域。5.根據權利要求1、4和2或3所述的塔的地基系統，其中，包括至少一個支柱(2)和/或至少一個肋(3)和/至少一個外圍梁(9)的至少一組構件集成到單個整體支撐件(15)上，所述單個整體支撐件(15)通過接合部與中心軸(1)或塔(24)相連。6.根據前述任一項權利要求所述的塔的地基系統，其中，至少一個支柱(2)或至少一個肋(3)或至少一個外圍梁(9)或至少一個整體支撐件(15)為預制元件。7.根據前述任一項權利要求所述的塔的地基系統，其中，至少一個支柱(2)或至少一個肋(3)或至少一個外圍梁(9)或至少一個整體支撐件(15)由混凝土、鋼材或混合(混凝土和鋼材)制成。8.根據權利要求1所述的地基系統，其中，所述中心軸(1)是實心的并且由混凝土或混合(混凝土和鋼材)制成。9.根據權利要求1所述的塔的地基系統，其中，中心軸(1)是中空的并且由混凝土、金屬或混合(混凝土和鋼材)制成。10.根據權利要求9所述的地基系統，其中，中心軸(1)包括銷(13)形式的兩個或更多個預制件，所述兩個或更多個預制件通過基本上垂直的接合部(18)連接在一起。11.根據權利要求9或10所述的塔的地基系統，其中，中心軸(1)包括兩個或更多個的預制環(19)，所述兩個或更多個的預制環(19)通過單個構件或通過接合銷(13)而保形，并且在所述兩個或更多個預制環(19)之間存在接合預制環(19)的基本上水平的接合部(20)。12.根據權利要求9至11中任一項所述的塔的地基系統，其中，中心軸(1)包括基本上水平且平坦的上閉合板(14)，所述上閉合板(14)保持與中空的中心軸(1)的壁相連，并且是用混凝土、鋼材或其組合預制或現場構建的；并且所述上閉合板(14)在頂部界定了中心軸(1)內的中空空間，所述中空空間的底部進而由下部板(4)界定，并且可填充有壓載材料(21)。13.根據權利要求12所述的所述的塔的地基系統，其中，所述上閉合板(14)的高度或水平線基本上與連接支柱(2)的上端和中心軸(1)的附連件的高度或水平線一致。14.根據權利要求9至13中任一項所述的塔的地基系統，其中，中空的中心軸(1)在地平面上方垂直延伸，使得所述中心軸(1)部分地埋置并用作底座，所述底座增加了塔的基部相對于地平面的支撐高度。15.根據權利要求9至14中任一項所述的塔的地基系統，其中，所述中心軸具有至少一個門(26)，以允許進入中心軸內部。16.根據權利要求9至15中任一項所述的塔的地基系統，其中，中心軸的外壁具有至少一個突起(34)，所述突起(34)的位置與連接支柱(2)與中心軸(1)的附連件一致，并且所述突起(34)的幾何形狀使得在所述中心軸(1)和所述支柱(2)之間產生與所述支柱(2)的縱向軸線基本上垂直的附連表面。17.根據權利要求9至16中任一項所述的塔的地基系統，其中，側向支撐裝置不包括支柱，而包括根據現有技術的側向突出的平坦肋。18.根據權利要求1至7任一項和根據權利要求9所述的塔的地基系統，其中，下部板(4)包括厚度增加的中心區(27)，中心軸(1)位于在所述中心區(27)上，所述中心區(27)的厚度大于圍繞所述中心區(27)的下部板(4)的部分的厚度，從而在所述厚度增加的中心區域(27)的周界上產生側壁，肋(3)(或集成了所述肋(3)的整體支撐件(15))的至少一端側向連接到所述側壁。19.根據權利要求1至5中任一項所述的塔的地基系統，其中，支柱(2)(或包含所述支柱(2)的整體支撐件(15))和中心軸(1)和/或塔(24)和/或下部板(4)和/或肋(3)和/或外圍梁(9)之間的至少一個附連件包括預應力系統。20.根據權利要求19所述的塔的地基系統，其中，用于連接支柱(2)(無論是否形成整體支撐件(15))和中心軸(1)的預應力系統包括至少一個預應力線纜(5)，所述預應力線纜(5)的一部分被容納在支柱(2)的護套(6)中，護套(6)基本上平行于支柱(2)的縱向軸線；所述預應力線纜(5)跨過連接支柱(2)和中心軸(1)的附連件的表面穿入到所述中心軸(1)的內部。21.根據權利要求20所述的塔的地基系統，其中，所述預應力線纜(5)縱向地穿過所述支柱(2)并且用于將支柱(2)的下端(或包含支柱(2)的整體支撐件)和地基系統的至少一個下部元件(39)附連。22.根據權利要求9、12、13和20任一項所述的塔的地基系統，其中，所述預應力線纜(5)通過護套(8)跨過中心軸(1)的外壁，護套(8)為此目的而設置，上部板(14)容納用于預應力線纜(5)的上端的錨固件(23)。23.根據權利要求19或21所述的塔的地基系統，其中，支柱(2)(或包含所述支柱(2)的整體支撐件(15))的下端經由附連件以及包含至少一個預應力線纜(5)的預應力系統連接到地基系統的至少一個下部元件(39)上(可以是下部板(4)，肋(3)或外圍梁(9))，所述預應力線纜(5)的至少一部分被容納在所述支柱(2)的護套(6)中，所述護套(6)基本上平行于所述支柱(2)的縱向軸線；并且所述預應力線纜(5)跨過所述下部結構元件(39)和所述支柱(2)的下端之間(或所述下部結構元件和包含所述支柱(2)的整體支撐件(15)之間)的附接件的表面穿入到所述下部結構元件(39)中；并且預應力線纜的下端的錨固件(23)被容納在塔的地基系統的下部結構元件(39)中。24.根據權利要求19至23中任一項所述的塔的地基系統，其中，使用預應力桿代替預應力線纜(5)。25.根據權利要求6、10、11或12中任一項所述的塔的地基系統，其中，至少一個預制元件，包括支柱(2)或肋(3)或外圍梁(9)或整體支撐件(15)或形狀為銷(13)或環(19)的中心軸的預制件，使用濕接合部附連到塔的地基系統的另一個元件，濕接合部用于接合二者之間的灰漿、漿料、樹脂或技術中已知的其它可固化材料。26.根據前述任一項權利要求所述的塔的地基系統，其中，包括以線纜和/或預應力桿形式的帶式支柱(25)，其中至少一個帶式支柱(25)的下端直接連接到地面或連接到地面上的與下部板分離的錨固元件。27.根據權利要求1所述的塔的地基系統，還包括用來將負荷傳遞到地面或提高地面容量的元件。28.根據前述任一項權利要求所述的塔的地基系統，其中，所述下部板(4)包括位于所述中心軸(1)下方的中心模塊(36)和與中心模塊(36)分離的至少一個自由模塊(35)，所述自由模塊(35)比所述中心模塊(36)距所述塔(22)的豎直軸線更遠并且通過至少一個肋(...

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅斯·薩魯斯泰諾·瑟娜·加西亞坎德，
申請(專利權)人：艾斯泰科股份公司，
類型：發明
國別省市：西班牙,ES