CN101838996A

CN101838996A - 一种海上重力式桩基组合风机基础

Info

Publication number: CN101838996A
Application number: CN 201010178812
Authority: CN
Inventors: 尚景宏; 刘桦; 林伟明; 罗锐; 朱鹏; 陈龙珠; 马宏旺; 宋春雨
Original assignee: Shanghai Jiaotong University; CNOOC New Energy Investment Co Ltd; China National Offshore Oil Corp CNOOC
Current assignee: Shanghai Jiaotong University; CNOOC New Energy Investment Co Ltd; China National Offshore Oil Corp CNOOC
Priority date: 2010-05-17
Filing date: 2010-05-17
Publication date: 2010-09-22

Abstract

本发明涉及一种海上重力式桩基组合风机基础，其特征在于：它包括一重力式基础，重力式基础坐设在一具有一定厚度的抛石基床上，抛石基床下面是疏布有PHC管桩的复合地基。所述重力式基础包括一具有一定底厚和壁厚的平底基座、一坐设在基座中的支柱、若干连接在基座和支柱之间的隔板；所述抛石基床为在一基槽中填加一定厚度的抛石形成；所述复合地基中疏布的PHC管桩，桩间距为桩径的5～6倍。在所述隔板的间隔空间中可填加压重材料，抛石基床可为暗基床、明基床或混合基床。本发明采用优化组合设计，让重力式基础尺寸和PHC管桩数量在安全性和经济上达到最佳，相对其它地基处理方案发挥了天然地基的承载潜能力，而且有较好的减沉效果。

Description

一种海上重力式桩基组合风机基础

技术领域

本发明涉及一种海上安装基础设施，特别是关于一种海上重力式桩基组合风机基础。

背景技术

目前重力式基础一般是用在驳船码头上，承载重力式基础的基床也主要是天然地基。重力式基础如果能够作为海上风机安装的基础将具有很大的意义，可是海水中的地基土较软时，其天然地基承载力就不能满足重力式基础的要求，这时如果仅仅通过加大重力式基础尺寸来减小基床底压力的方法往往是十分不科学和不经济的。另外，由于在海水中施工不方便，我们还需要尽可能地减小施工中的工程量。因此，研究一种复合地基基础，能够将重力式基础应用于海上风机安装的这一技术课题有待解决，将具有很大的经济效益。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种海上重力式桩基组合风机基础。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种海上重力式桩基组合风机基础，它包括一重力式基础，重力式基础坐设在一具有一定厚度的抛石基床上，抛石基床下面是疏布有PHC管桩的复合地基。所述重力式基础包括一具有一定底厚和壁厚的基座、一坐设在基座中的支柱、若干连接在基座和支柱之间的隔板；所述抛石基床为在一基槽中填加一定厚度的抛石形成；所述复合地基中疏布的PHC管桩，桩间距为桩径的5～6倍。

所述支柱为中空柱，所述若干隔板以支柱为中心对称分布于基座上，所述基座、支柱、隔板为一体制作件。

所述隔板上部设计成略带倾斜状，靠近支柱的部分高，靠近基座的部分略低。

在所述隔板的间隔空间中填加有压重材料。

所述抛石基床为暗基床、明基床、混合基床形式之一。

针对所述重力式基础的圆形结构，所述PHC管桩分为里、外三层环形布置。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明上部采取重力式基础，下部采取在地基中疏布管桩的复合地基，重力式基础通过抛石基床坐设在复合地基上，组合成海上风机安装基础。由于采用了疏布PHC管桩的方法形成了复合地基，通过优化设计，让重力式基础尺寸和PHC管桩的用桩数量在安全性和经济上达到最佳，相对其它地基处理方案或是单纯通过加大重力式基础尺寸的天然地基方案，一方面充分发挥了天然地基的承载潜能力，提高了地基的承载力，而且有较好的减沉效果；另一方面设计施工简易，安全性好，同时最重要的是具有较好的经济性。2、重力式基础外形采用圆形结构，中间采用镂空形式，中空支柱和塔筒相接，既能方便海上运输，又能满足抗滑、抗倾覆的要求，同时又能较大程度的提高原有地基承载力达到300kpa甚至400kpa以上，提高承载力。3、抛石基床中铺一层一定厚度的抛石垫层来均布压力和减小沉降。4、基床下面通过疏布PHC管桩作为复合地基，既节省了管桩数量，又提高了天然地基的承载力。

附图说明

图1是重力式桩基组合基础的结构示意图

图2是重力式基础的俯视图

图3是PHC管桩在地基中的分布示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

为了满足在既定尺寸下增大基础承载力的要求，和尽量减小施工工程量的要求，本发明采取组合式基础方案，上部采用重力式基础和塔筒相接，基础下面铺设一层具有一定厚度的抛石基床来均布压力和减小沉降，基床通过疏布PHC管桩作为复合地基来提高天然地基的承载力。

如图1～2所示，重力式基础1是根据海水环境和强度要求选取一定强度等级和一定功能要求的混凝土建造的。根据强度、刚度，以及海上浮运的要求，重力式基础1外表采取圆形结构，内部采取镂空形式，它包括一具有一定底厚和壁厚的基座11、一坐设在基座中的中空支柱12，和若干连接在基座壁和支柱之间的隔板13，三者可以为一体的水泥浇筑件。隔板13以支柱12为中心对称分布于基座11中。支柱12做成中空形式是为减轻基础本身的重量，支柱12是海上风机安装的直接连接构件，施工时支柱12露出海面，在支柱12的顶部连接风机塔筒。若干块隔板13不仅把盘空间分割成若干个小空间，同时隔板还起到传递力的作用。隔板13上部设计成略带倾斜状，靠近支柱12的部分高，靠近基座的部分略低。支柱12与隔板13和基座底板相接触，以便将上部载荷通过隔板和底板传到地基中去。

如果为了保证抗滑、抗倾覆要求，而需要增加基础的重量，可以在隔板13的间隔空间中填加具有较大重度又相对廉价的压重材料如抛石、铁矿石等。

在重力式基础1安装前，要预先在地基上铺设抛石基床2，然后才能在抛石基床2上固定重力式基础1。抛石基床2可以根据具体设计选择相应的基床形式，如暗基床、明基床、混合基床。铺设基床时先在地基上挖出一基槽，然后在槽中铺设抛石，基床密实性要达到要求，可以通过预压法、重锤夯实法或爆夯法设置。当基床中抛石厚度小于1.5m，同时施工条件又有困难时则可以不打夯而预留一定的沉降量。由于基础是设置在海底，存在施工上的困难，同时过厚的基床会给地基施加额外的荷载而沉降，因此，在本发明中选用的基床厚度为0.5m，可以通过预压的方式密实基床。

密实后的抛石基床2有较大的承载能力，和重力式基础1一起承受上部的集中荷载，同时还将上部的集中荷载分布到地基中去。抛石基床2可以起到承载基础的功用，同时还可以减小基础的沉降并且减小不均匀沉降。设计抛石基床2时需要确定的几个重要参数是：

基槽的底宽及肩宽，基槽的底宽可根据基床应力扩散的范围来定，但不应小于重力式基础的底宽及两倍基床厚度；一定的肩宽可以保证基床的稳定性，肩宽不宜小于1m，当前沿波浪和底流速较大时，应适当加大基床外肩宽度，同时还要采取护肩和护底措施，以防止基床块石滚动和地基土的淘刷。

基床中抛石的厚度，厚度是根据地基承载力设计值计算确定，即应力经过基床扩散后传到地基上的设计值小于或等于地基允许的承载力设计值，基床的抛石厚度一般不宜小于0.5m。

由于天然地基的承载力一般不能达到要求，在海上施工条件有所不便，同时也为了减少基础的沉降和不均匀沉降，因此抛石基床2的下面采用在天然地基中稀疏布置PHC管桩的复合地基形式，这样可以较大程度的提高地基承载力，同时相对其它地基处理方法，能减小施工工程量，而且疏布刚性的PHC管桩的减沉效果相对其它地基处理方法效果较好。根据地层条件和相应的承载力要求，选择相应的规格的PHC管桩3，为了充分发挥桩间土的承载力，减少用桩量和工程投资，将桩间距设置为5～6倍桩径，具体的桩间距根据需要达到的地基承载力而确定。布桩形式可以采用圆形布置形式，如图3、4所示，由于这里重力式基础为圆形，我们采用了里、外三层环形布置的管桩。PHC管桩3和上部的抛石基床2之间无连接，即桩之间是无承台连接，桩直接打入天然地基中。

PHC管桩3的打桩和抛石基床2的抛石垫层采用传统的海上打桩和碎石垫层的施工方法。上部的重力式基础1在岸边工地预制完成，由船整体牵引到位，然后在重力式基础1空间内填充碎石，使其自然下沉就位，就位过程中通过水平牵引力控制其具体位置。当重力式基础1在抛石基床2的上方就位后，在外部四周抛石，进行冲刷保护。

由于采用了疏布PHC管桩的方法形成了复合地基，通过优化设计，让重力式基础尺寸和PHC管桩的用桩数量在安全性和经济上的最佳，相对其它地基处理方案或是单纯通过加大重力式基础尺寸的天然地基方案，一方面充分发挥了天然地基的承载潜能力，提高了地基的承载力，而且有较好的减沉效果；另一方面设计施工简易，安全性好，同时最重要的是具有较好的经济性。

上述实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims

1.一种海上重力式桩基组合风机基础，其特征在于：它包括一重力式基础，所述重力式基础坐设在一具有一定厚度的抛石基床上，所述抛石基床下面是疏布有PHC管桩的复合地基；

所述重力式基础包括一具有一定底厚和壁厚的基座、一坐设在基座中的支柱、若干连接在基座和支柱之间的隔板；

所述抛石基床为在一基槽中填加一定厚度的抛石形成；

所述复合地基中疏布的PHC管桩，桩间距为桩径的5～6倍。

2.如权利要求1所述的一种海上重力式桩基组合风机基础，其特征在于：所述支柱为中空柱，所述若干隔板以支柱为中心对称分布于基座上，所述基座、支柱、隔板为一体制作件。

3.如权利要求1所述的一种海上重力式桩基组合风机基础，其特征在于：所述隔板上部设计成略带倾斜状，靠近支柱的部分高，靠近基座的部分略低。

4.如权利要求2所述的一种海上重力式桩基组合风机基础，其特征在于：所述隔板上部设计成略带倾斜状，靠近支柱的部分高，靠近基座的部分略低。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种海上重力式桩基组合风机基础，其特征在于：在所述隔板的间隔空间中填加有压重材料。

6.如权利要求1或2或3或4所述的一种海上重力式桩基组合风机基础，其特征在于：所述抛石基床为暗基床、明基床、混合基床形式之一。

7.如权利要求5所述的一种海上重力式桩基组合风机基础，其特征在于：所述抛石基床为暗基床、明基床、混合基床形式之一。

8.如权利要求1或2或3或4或7所述的一种海上重力式桩基组合风机基础，其特征在于：针对所述重力式基础的圆形结构，所述PHC管桩分为里、外三层环形布置。

9.如权利要求5所述的一种海上重力式桩基组合风机基础，其特征在于：针对所述重力式基础的圆形结构，所述PHC管桩分为里、外三层环形布置。

10.如权利要求6所述的一种海上重力式桩基组合风机基础，其特征在于：针对所述重力式基础的圆形结构，所述PHC管桩分为里、外三层环形布置。