一种适用于滩涂地区漂浮式光伏基础及其安装方法

1.本发明涉及光伏基础领域，具体涉及一种适用于滩涂地区漂浮式光伏基础及其安装方法。


背景技术：

2.光伏是太阳能光伏发电系统的简称，是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，具有设备简单、节约能源、工作效率高、应用范围广等优点。
3.滩涂位于陆地和海洋的交界处，由于潮汐的作用，滩涂有时被水淹没，有时又出露水面，其上部经常露出水面，其下部则经常被水淹没。滩涂地区的地质条件多是软土，且软土的层厚度达几十米，甚至上百米，因此滩涂地区的土体承载力弱，不利于基础设施建造。
4.现有的滩涂光伏多是采用桩基础，但由于滩涂地区地质条件差，软土层较厚，为了满足抗拔及水平和竖向承载力要求，那么桩就要足够长才能达到所需承载力的要求。而桩过长，就会增加施工难度，进而又因为工程造价高，难以满足光伏的投资收益要求。又因为软土层过厚，桩基础建在软土层中，软土层后期的不均匀沉降，导致桩的变形和稳定性难以得到保障。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种适用于滩涂地区漂浮式光伏基础及其安装方法，以解决上述问题。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.一种适用于滩涂地区漂浮式光伏基础,包括上部结构与下部结构，所述上部结构包括若干漂浮组件，所述漂浮组件的顶面上若干光伏板，若干光伏板阵列分布，若干漂浮组件阵列分布，若干漂浮组件之间固接组成漂浮板，所述漂浮板的底面上设置有弹性伸缩结构；
8.所述下部结构包括外层吸力筒，所述外层吸力筒内设置有内层管桩，所述外层吸力筒与所述内层管桩之间设置有橡胶垫，所述内层管桩顶面高于外层吸力筒顶面，所述外层吸力筒内开设有第一通道，所述第一通道与所述外层吸力筒同轴设置，所述第一通道连通有第一气孔组；
9.所述弹性伸缩结构与所述内层管桩之间通过链条连接。
10.优选的，所述内层管桩顶部外侧有螺旋纹路。
11.优选的，所述外层吸力筒的底端高于所述内层管桩的底端。
12.优选的，所述弹性伸缩结构包括若干阵列设置的收缩槽，若干所述收缩槽均固接在所述漂浮板的底面，所述收缩槽的中间位置固接有竖直设置的短轴，所述短轴固接有发条弹簧的一端，所述发条弹簧的另一端固接有套环的内侧壁，所述套环通过所述短轴转动连接在所述收缩槽内，所述链条的顶端固接在所述套环的外侧壁上，所述链条绕设在所述
套环的外缘，所述链条的另一端穿出所述收缩槽且与所述外层吸力筒固接。
13.优选的，所述外层吸力筒的顶面固接有盖板，所述盖板与所述外层吸力筒同轴设置且一体成型，所述盖板的外径大于所述外层吸力筒的直径，所述盖板的内径小于所述外层吸力筒的直径，所述内层管桩的位于所述外层吸力筒内，所述内层管桩的顶端开口处固接有封板，所述内层管桩与所述外层吸力筒同轴设置。
14.优选的，所述外层吸力筒的内侧壁与所述内层管桩的外侧壁之间留有间隙，所述橡胶垫位于所述间隙中，所述橡胶垫外侧壁上周向等间隔固接有若干薄钢板，并在预制外层吸力筒时将橡胶垫外侧的薄钢板嵌入到盖板的底端中预制成一个整体，所述外层吸力筒内设置有若干隔板，若干所述隔板周向等间隔设置，且所述隔板位于所述外层吸力筒的直径上，所述隔板远离所述外层吸力筒内壁的一端与所述橡胶垫的外壁抵接，若干所述隔板将所述间隙分隔成若干个空腔。
15.优选的，所述第一气孔组包括若干第一气孔，所述第一气孔开设在所述盖板的顶面上，所述第一气孔与所述空腔连通，若干所述第一气孔与若干所述空腔一一对应设置，所述第一气孔连通有第一连接管，所述第一连接管连通有第一外部抽取装置。
16.优选的，所述盖板的顶面固接有若干第一吊耳，所述内层管桩外壁固接有若干第二吊耳，所述第二吊耳位于所述螺旋纹路的下方，若干所述第一吊耳以及若干所述第二吊耳均周向等间隔设置，所述链条的底端固接在所述第二吊耳上。
17.一种适用于滩涂地区漂浮式光伏基础的安装方法，包括以下步骤：
18.s1、下部基础运到指定位置后，将内层管桩竖直放置在淤泥内，并把内层管桩竖直压入到指定深度后停住；
19.s2、将盖板和外层吸力筒套设在内层管桩的外侧壁上，盖板与外层吸力筒在自身重力作用下沿内层管桩沉降，直至停止；
20.s3、通过第一气孔组抽水，外层吸力筒在整体压力差的作用下沉降，当外层吸力筒的顶面与淤泥表面平齐时停止抽水；
21.s4、内层管桩与外层吸力筒安装时，挤压橡胶垫，橡胶垫压缩变形，使内层管桩和外层吸力筒紧密贴合在一起，将链条的一端固接在内层管桩外壁的吊耳上，链条的另一端与弹性伸缩结构固接，安装完成。
22.本发明具有如下技术效果：
23.本发明通过在漂浮板的底面设置弹性伸缩结构，通过链条连接弹性伸缩结构与外层吸力筒，使漂浮板可以随海水浮动，当台风来临时，海水波动，对漂浮板产生巨大冲击，此时漂浮板随着海水波动，减小海浪对其冲击力，进而起到防波消浪的作用；外层吸力筒以及内层管桩均位于淤泥质土内，通过外部抽吸装置将第一通道内的水/空气/淤泥抽出，使第一通道内形成负压环境，同时，通过改变第一气孔组，还可以对外层吸力筒进行纠偏，使外层吸力筒平稳进入指定深度；进入指定深度后，封闭第一气孔组，增大外层吸力筒抗拔抗拉能力，同时，外层吸力筒直径大于内层管桩直径，能够减缓外层吸力筒以及内层管桩下沉，提高稳定性。
24.与现有技术相比，本发明采用可收缩的链条连接，能够最大程度的降低海浪等对光伏的损害。同时采用盖板-吸力筒-管桩复合式基础的承载力更高，稳定性更好。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本发明的整体结构示意图；
27.图2为图1中的b-b剖视图；
28.图3为本发明中收缩槽的结构示意图；
29.图4为本发明中盖板处的俯视图；
30.图5为本发明中内层管桩和外层吸力筒连接处的示意图；
31.图6为本发明中橡胶垫的结构示意图；
32.其中，1、光伏板；2、漂浮板；3、外层吸力筒；4、内层管桩；5、链条；6、收缩槽；7、短轴；8、发条弹簧；9、套环；10、盖板；11、隔板；12、第一连接管；14、橡胶垫；15、薄钢板；16、螺旋纹路。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
35.参照图1-6，本发明公开一种适用于滩涂地区漂浮式光伏基础,包括上部结构与下部结构，上部结构包括若干漂浮组件，漂浮组件的顶面上若干光伏板1，若干光伏板1阵列分布，若干漂浮组件阵列分布，若干漂浮组件之间固接组成漂浮板2，漂浮板2的底面上设置有弹性伸缩结构；
36.下部结构包括外层吸力筒3，外层吸力筒3内设置有内层管桩4，外层吸力筒3与内层管桩4之间设置有橡胶垫14，内层管桩4顶面高于外层吸力筒3顶面，外层吸力筒3内开设有第一通道，第一通道与外层吸力筒3同轴设置，第一通道连通有第一气孔组；
37.弹性伸缩结构与内层管桩4之间通过链条5连接。
38.本发明通过在漂浮板2的底面设置弹性伸缩结构，通过链条5连接弹性伸缩结构与外层吸力筒3，使漂浮板2可以随海水浮动，当台风来临时，海水波动，对漂浮板2产生巨大冲击，此时漂浮板2随着海水波动，减小海浪对其冲击力，进而起到防波消浪的作用；外层吸力筒3以及内层管桩4均位于淤泥质土内，通过外部抽吸装置将第一通道内的水/空气/淤泥抽出，使第一通道内形成负压环境，同时，通过改变第一气孔组的吸力，还可以对外层吸力筒3进行纠偏，使外层吸力筒3平稳进入指定深度；进入指定深度后，封闭第一气孔组，增大外层吸力筒3抗拔抗拉能力，同时，外层吸力筒3直径大于内层管桩4直径，能够减缓外层吸力筒3以及内层管桩4的下沉，提高稳定性。
39.进一步优化方案，内层管桩4顶部外侧有螺旋纹路16。螺旋纹路16可用于连接非漂
浮式基础形式，可根据安装地区的地质条件选择基础形式，也可不设计。如此设置，可根据地质条件的不同选择不同的基础形式，需要用漂浮式结构时，可把链条5固接在第二吊耳处，当需要非漂浮式结构时，可通过内层管桩4上部的螺旋纹路16延长内层管桩4形成新的基础形式。
40.进一步优化方案，外层吸力筒3的底端高于内层管桩4的底端。
41.进一步优化方案，弹性伸缩结构包括若干阵列设置的收缩槽6，若干收缩槽6均固接在漂浮板2的底面，收缩槽6的中间位置固接有竖直设置的短轴7，短轴7固接有发条弹簧8的一端，发条弹簧8的另一端固接有套环9的内侧壁，套环9通过短轴7转动连接在收缩槽6内，链条5的顶端固接在套环9的外侧壁上，链条5绕设在套环9的外缘，链条5的另一端穿出收缩槽6且与外层吸力筒3固接。
42.如此设置，当台风来临时，海浪使的海水上涨，漂浮板2跟着海水上涨，海水对漂浮板2的作用力变大，进而使链条5对发条弹簧8的拉力增大，链条5继续伸长，此时发条弹簧8继续储能。当海面下降时，漂浮板2跟着海水下降，链条5松弛，发条弹簧8开始释能，套环9转动进而带动链条5收进入收缩槽6内。通过链条5收缩使漂浮板2可以随海水浮动，进而减小海浪对漂浮板2的冲击力，减小对光伏的损害。
43.进一步优化方案，外层吸力筒3的顶面固接有盖板10，盖板10与外层吸力筒3同轴设置且一体成型，盖板10的外径大于外层吸力筒3的直径，盖板10的内径小于外层吸力筒3的直径，内层管桩4的位于外层吸力筒3内，内层管桩4的顶端开口处固接有封板，封板固接在内层管桩4的顶端开口处，封板的直径小于内层管桩4的外径，内层管桩4与外层吸力筒3同轴设置。内层管桩4与外层吸力筒3为两个独立的部件，内层管桩4的外径与盖板10的内径相等，内层管桩4的外侧壁与外层吸力筒3的内侧壁处滑动接触。
44.进一步优化方案，外层吸力筒3的内侧壁与内层管桩4的外侧壁之间留有间隙，橡胶垫14位于间隙中，橡胶垫14外侧壁上周向等间隔固接有若干薄钢板15，并在预制外层吸力筒3时将橡胶垫14外侧的薄钢板15嵌入到盖板10的底端中预制成一个整体，外层吸力筒3内设置有若干隔板11，若干隔板11周向等间隔设置，且隔板11位于外层吸力筒3的直径上，隔板11远离外层吸力筒3内壁的一端与橡胶垫14的外壁抵接，若干隔板11将间隙分隔成若干个空腔。空腔数量优选为4-6个。
45.进一步优化方案，第一气孔组包括若干第一气孔，第一气孔开设在盖板10的顶面上，第一气孔与空腔连通，若干第一气孔与若干空腔一一对应设置，第一气孔连通有第一连接管12，第一连接管12连通有第一外部抽取装置。第一外部抽取装置为现有技术，此处不做赘述。
46.进一步优化方案，盖板10的顶面固接有若干第一吊耳，内层管桩4外壁固接有若干第二吊耳，第二吊耳位于螺旋纹路16的下方，若干第一吊耳以及若干第二吊耳均周向等间隔设置，链条5的底端固接在第二吊耳上。第一吊耳的设置是为了方便将外层吸力筒3吊起，第二吊耳的设置是为了方便将内层管桩4吊起。同时便于固定链条5。
47.一种适用于滩涂地区漂浮式光伏基础的安装方法，包括以下步骤：
48.s1、下部基础运到指定位置后，将内层管桩4竖直放置在淤泥内，并把内层管桩4竖直压入到指定深度后停住；
49.s2、将盖板10和外层吸力筒3套设在内层管桩4的外侧壁上，盖板10与外层吸力筒3
在自身重力作用下沿内层管桩4沉降，直至停止；
50.s3、通过第一气孔组抽水，外层吸力筒3在整体压力差的作用下沉降，当外层吸力筒3的顶面与淤泥表面平齐时停止抽水；
51.s4、内层管桩4与外层吸力筒3安装时，挤压橡胶垫，橡胶垫压缩变形，使内层管桩4和外层吸力筒3紧密贴合在一起，将链条5的一端固接在内层管桩4外壁的吊耳上，链条5的另一端与弹性伸缩结构固接，安装完成。
52.具体实施方式：首先将内层管桩4竖直放入淤泥中，并把内层管桩4竖直压入到指定深度后停住，将盖板10套设在内层管桩4的外侧壁上，盖板10与外层吸力筒3在自身重力作用下沿内层管桩4沉降，当盖板10与外层吸力筒3停止沉降时，第一外部抽取装置将空腔内的水抽出，此时盖板10与外层吸力筒3在大气压强的作用下继续沉降，直至盖板10与淤泥的表面平齐，停止抽取，在此过程中，通过控制第一外部抽取装置对每个第一气孔抽取速度的不同，可以对外层吸力筒3进行纠偏；外层吸力筒3内壁的外侧固接有一圈橡胶垫14，在安装过程中橡胶垫14压缩变形，使得外层吸力筒3和内层管桩4紧密贴合，将链条5的一端与内层管桩4外壁的第二吊耳连接，链条5的另一端伸入收缩槽6，链条5绕设在套环9的外侧壁上。
53.其中，外层吸力筒3直径与内层管桩4的直径长度比为(2-4):1，外层吸力筒3的高度为外层吸力筒3直径长度的1-2倍，盖板10的外径与外层吸力筒3的外径长度之比为1：(1.5-2)。盖板10外径大于外层吸力筒3的直径，减少海水因链条产生的绕流对基础的破坏，防止海水对基础的冲刷，同时提高基础的水平承载力和抗倾斜能力，同时也能能够减缓外层吸力筒以及内层管桩下沉。
54.基础安装完成后，封闭第一气孔，使吸力锚内形成一个密闭空间，增加其抗拔承载力。将链条5的另外一端固定在内层管桩4外壁的四个第二吊耳处。
55.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，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。
56.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种适用于滩涂地区漂浮式光伏基础,其特征在于，包括上部结构与下部结构，所述上部结构包括若干漂浮组件，所述漂浮组件的顶面上若干光伏板(1)，若干光伏板(1)阵列分布，若干漂浮组件阵列分布，若干漂浮组件之间固接组成漂浮板(2)，所述漂浮板(2)的底面上设置有弹性伸缩结构；所述下部结构包括外层吸力筒(3)，所述外层吸力筒(3)内设置有内层管桩(4)，所述外层吸力筒(3)与所述内层管桩(4)之间设置有橡胶垫(14)，所述内层管桩(4)顶面高于外层吸力筒(3)顶面，所述外层吸力筒(3)内开设有第一通道，所述第一通道与所述外层吸力筒(3)同轴设置，所述第一通道连通有第一气孔组；所述弹性伸缩结构与所述内层管桩(4)之间通过链条(5)连接。2.根据权利要求1所述的一种适用于滩涂地区漂浮式光伏基础，其特征在于：所述内层管桩(4)顶部外侧有螺旋纹路(16)。3.根据权利要求1所述的一种适用于滩涂地区漂浮式光伏基础，其特征在于：所述外层吸力筒(3)的底端高于所述内层管桩(4)的底端。4.根据权利要求2所述的一种适用于滩涂地区漂浮式光伏基础，其特征在于：所述弹性伸缩结构包括若干阵列设置的收缩槽(6)，若干所述收缩槽(6)均固接在所述漂浮板(2)的底面，所述收缩槽(6)的中间位置固接有竖直设置的短轴(7)，所述短轴(7)固接有发条弹簧(8)的一端，所述发条弹簧(8)的另一端固接有套环(9)的内侧壁，所述套环(9)通过所述短轴(7)转动连接在所述收缩槽(6)内，所述链条(5)的顶端固接在所述套环(9)的外侧壁上，所述链条(5)绕设在所述套环(9)的外缘，所述链条(5)的另一端穿出所述收缩槽(6)且与所述外层吸力筒(3)固接。5.根据权利要求4所述的一种适用于滩涂地区漂浮式光伏基础，其特征在于：所述外层吸力筒(3)的顶面固接有盖板(10)，所述盖板(10)与所述外层吸力筒(3)同轴设置且一体成型，所述盖板(10)的外径大于所述外层吸力筒(3)的直径，所述盖板(10)的内径小于所述外层吸力筒(3)的直径，所述内层管桩(4)的位于所述外层吸力筒(3)内，所述内层管桩(4)的顶端开口处固接有封板，所述内层管桩(4)与所述外层吸力筒(3)同轴设置。6.根据权利要求5所述的一种适用于滩涂地区漂浮式光伏基础，其特征在于：所述外层吸力筒(3)的内侧壁与所述内层管桩(4)的外侧壁之间留有间隙，所述橡胶垫(14)位于所述间隙中，所述橡胶垫(14)外侧壁上周向等间隔固接有若干薄钢板(15)，并在预制外层吸力筒(3)时将橡胶垫(14)外侧的薄钢板(15)嵌入到盖板(10)的底端中预制成一个整体，所述外层吸力筒(3)内设置有若干隔板(11)，若干所述隔板(11)周向等间隔设置，且所述隔板(11)位于所述外层吸力筒(3)的直径上，所述隔板(11)远离所述外层吸力筒(3)内壁的一端与所述橡胶垫(14)的外壁抵接，若干所述隔板(11)将所述间隙分隔成若干个空腔。7.根据权利要求6所述的一种适用于滩涂地区漂浮式光伏基础，其特征在于：所述第一气孔组包括若干第一气孔，所述第一气孔开设在所述盖板(10)的顶面上，所述第一气孔与所述空腔连通，若干所述第一气孔与若干所述空腔一一对应设置，所述第一气孔连通有第一连接管(12)，所述第一连接管(12)连通有第一外部抽取装置。8.根据权利要求7所述的一种适用于滩涂地区漂浮式光伏基础，其特征在于：所述盖板(10)的顶面固接有若干第一吊耳，所述内层管桩(4)外壁固接有若干第二吊耳，所述第二吊耳位于所述螺旋纹路(16)的下方，若干所述第一吊耳以及若干所述第二吊耳均周向等间隔
设置，所述链条(5)的底端固接在所述第二吊耳上。9.一种适用于滩涂地区漂浮式光伏基础的安装方法，基于权利要求1-8任一项所述的一种适用于滩涂地区漂浮式光伏基础，其特征在于，包括以下步骤：s1、下部基础运到指定位置后，将内层管桩(4)竖直放置在淤泥内，并把内层管桩(4)竖直压入到指定深度后停住；s2、将盖板(10)和外层吸力筒(3)套设在内层管桩(4)的外侧壁上，盖板(10)与外层吸力筒(3)在自身重力作用下沿内层管桩(4)沉降，直至停止；s3、通过第一气孔组抽水，外层吸力筒(3)在整体压力差的作用下沉降，当外层吸力筒(3)的顶面与淤泥表面平齐时停止抽水；s4、内层管桩(4)与外层吸力筒(3)安装时，挤压橡胶垫，橡胶垫压缩变形，使内层管桩(4)和外层吸力筒(3)紧密贴合在一起，将链条(5)的一端固接在内层管桩(4)外壁的吊耳上，链条(5)的另一端与弹性伸缩结构固接，安装完成。

技术总结
一种适用于滩涂地区漂浮式光伏基础,包括上部结构与下部结构，所述上部结构包括漂浮板，所述漂浮板的顶面上固接有光伏板，所述漂浮板的底面上设置有弹性伸缩结构；所述下部结构包括外层吸力筒，所述外层吸力筒内设置有内层管桩，所述外层吸力筒内开设有第一通道，所述第一通道与所述外层吸力筒同轴设置，所述第一通道和连通有第一气孔组；所述弹性伸缩结构与所述内层管桩之间通过链条连接。与现有技术相比，本发明采用可收缩的链条连接，能够最大程度的降低海浪等对光伏的损害。同时采用盖板-吸力筒-管桩复合式基础的承载力更高，稳定性更好。性更好。性更好。


技术研发人员：徐令宇 席菊萍 刘国正 翁鹤 王兴刚
受保护的技术使用者：南京工业大学
技术研发日：2022.12.09
技术公布日：2023/3/14