CN105297765A - 一种海上风电场风机复合式嵌岩桩基础及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种海上风电场风机复合式嵌岩桩基础，包括钢管桩、灌注桩和锚杆；所述钢管桩下端穿设在海上地基的覆盖层中，所述灌注桩穿设在海上地基的强风化层中，所述灌注桩上端伸至钢管桩内且锚固于钢管桩内壁；所述锚杆嵌固于海上地基的中、弱风化岩中，所述锚杆上端伸至灌注桩内且锚固于灌注桩内壁。由于钢管桩穿越覆盖层中，以及灌注桩穿越在强风化层中，大大降低了钢管桩无法沉桩至设计高程的风险；同时采用锚杆嵌固在中、弱风化岩中，大大提高了嵌岩的施工效率，减少了嵌岩施工风险。本发明还提供一种海上风电场风机复合式嵌岩桩基础的施工方法，该施工方法能够保证海上风电场风机复合式嵌岩桩基础的施工质量，且提高施工效率。

Description

一种海上风电场风机复合式嵌岩桩基础及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种海上风机基础嵌岩桩，特别是涉及一种海上风电场风机复合式嵌岩桩基础及其施工方法。

背景技术

风能作为最具可开发价值的可再生能源而备受世界瞩目。而海上风电场更因具有风速大、有效发电时间长、不占用陆地、距离负荷中心近等优点，具有很好的可开发前景。我国幅员辽阔，海岸线长，海上风能资源十分丰富。

海上风机必须支撑在海上风机基础上。因海洋环境的复杂性，海上风机基础造价占海上风电场成本的20％以上。如何降低风机基础造价，减少风机基础海上风机基础施工周期，促进风场近早发电创造效益是开发海上风电的重要课题。

浅海海上风机基础基本上都采用桩基础。然而我国辽宁、山东、浙江、福建、广东、广西等沿海存在大面积浅覆盖层地基，因为基岩面埋藏深度浅，往往无法将钢管桩沉入设计需要的设计高程。若采用嵌岩桩时，受嵌岩施工效率影响，桩基施工周期长，严重制约施工周期，甚至影响投产时间。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的第一个目的在于提供一种海上风电场风机复合式嵌岩桩基础，其能够提高的海上风机基础嵌岩桩的施工效率，减少受施工工期制约。

本发明的第二个目的在于提供一种海上风电场风机复合式嵌岩桩基础的施工方法。

为实现上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种海上风电场风机复合式嵌岩桩基础，至少包括：钢管桩、灌注桩和锚杆；所述钢管桩下端穿设在海上地基的覆盖层中，所述灌注桩穿设在海上地基的强风化层中，所述灌注桩上端伸至所述钢管桩内，且所述灌注桩上端锚固于所述钢管桩内壁；所述锚杆嵌固于海上地基的中、弱风化岩中，所述锚杆上端伸至所述灌注桩内，且所述锚杆上端锚固于所述灌注桩内壁；所述的钢管桩中心线、灌注桩中心线和锚杆中心线共线。

进一步地，所述的钢管桩中心线、灌注桩中心线和锚杆中心线与所述海上地基之间均具有一夹角。

进一步地，几个所述钢管桩顶面设有一承接台，所述承接台上设有风电基础塔筒。

进一步地，所述承接台为混凝土承台，所述风电基础塔筒下端嵌固于混凝土承台中。

进一步地，所述的钢管桩中心线、灌注桩中心线和锚杆中心线均垂直所述强风化层的基岩面。

进一步地，几个所述钢管桩顶面设有一钢桁架结构，所述钢桁架结构上设有风电基础塔筒。

如上所述，本发明的一种海上风电场风机复合式嵌岩桩基础，具有以下有益效果：

本海上风电场风机复合式嵌岩桩基础包括：钢管桩、灌注桩和锚杆；所述钢管桩下端穿设在海上地基的覆盖层中，所述灌注桩穿设在海上地基的强风化层中，所述灌注桩上端伸至所述钢管桩内，且所述灌注桩上端锚固于所述钢管桩内壁；所述锚杆嵌固于海上地基的中、弱风化岩中；由于通过钢管桩穿越覆盖层并能够为灌注桩嵌岩提供保护，以及采用灌注桩穿越造孔相对容易而沉桩相对困难的强风化层，大大降低了钢管桩无法沉桩至设计高程的风险；同时采用锚杆嵌固进不容易进行灌注桩嵌岩造孔的中、弱风化岩，大大提高了嵌岩的施工效率，减少了嵌岩施工风险。因此，本海上风电场风机复合式嵌岩桩基础能够提高的海上风机基础嵌岩桩的施工效率，减少受施工工期制约。

为实现上述第二个目的，本发明提供如下技术方案：

一种海上风电场风机复合式嵌岩桩基础的施工方法，包括如下步骤：

1)施打钢管桩，直至所述钢管桩沉入覆盖层中的长度满足设计高程；

2)先以桩基钢管桩为基础搭设施工平台，再在所述强风化层中进行灌注桩造孔施工以建造灌注桩孔，且所述灌注桩孔的孔底与所述中、弱风化岩顶部接触；

3)将锚杆嵌固于所述中、弱风化岩中；向已建造好的灌注桩孔中浇筑混泥土制得所述灌注桩；所述灌注桩上端锚固于所述钢管桩内壁，所述灌注桩下端与所述锚杆锚固。

进一步地，上述步骤三中先在中、弱风化岩上进行锚杆造孔以建造锚杆孔，再向已建造好的锚杆孔中灌注水泥浆，并插入锚杆；然后待所述锚杆强度达到施工要求后，向已建造好的灌注桩孔中浇筑混凝土制得所述灌注桩。

进一步地，上述步骤三中先向已建造好的灌注桩孔中浇筑混凝土制得所述灌注桩，并在所述灌注桩中预留锚杆孔；待灌注桩强度达到施工要求后，首先通过锚杆孔在中、弱风化岩上进行锚杆造孔以建造锚杆孔，再向已建造好的锚杆孔中灌注水泥浆，并插入锚杆。

如上所述，本发明的一种海上风电场风机复合式嵌岩桩基础的施工方法，具有以下有益效果：

采用本海上风电场风机复合式嵌岩桩基础的施工方法能够保证海上风电场风机复合式嵌岩桩基础的施工质量，且施工效率高。

附图说明

图1显示为本发明的一种海上风电场风机复合式嵌岩桩基础示意图。

图2显示为本发明的海上风电场风机复合式嵌岩桩基础与风电基础塔筒组装图。

元件标号说明

1钢管桩

2灌注桩

3锚杆

4海上地基

41覆盖层

42强风化层

43中、弱风化岩

5混凝土承台

6风电基础塔筒

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

海上地基4主要由从上至下依次设置的覆盖层41、强风化层42和中、弱风化岩43构成。中、弱风化岩43不易进行灌注桩嵌岩造孔；在强风化层42进行灌注桩穿越造孔相对容易，但是沉桩相对困难，见图1。

如图1所示，本发明提供一种海上风电场风机复合式嵌岩桩基础，至少包括：钢管桩1、灌注桩2和锚杆3；所述钢管桩1下端穿设在覆盖层41中，所述灌注桩2穿设在强风化层42中，所述灌注桩2上端伸至所述钢管桩1内，且所述灌注桩2上端锚固于所述钢管桩1内壁；所述锚杆3嵌固于中、弱风化岩43中，所述锚杆3上端伸至所述灌注桩2内，且所述锚杆3上端锚固于所述灌注桩2内壁；所述的钢管桩1中心线、灌注桩2中心线和锚杆3中心线共线。

本海上风电场风机复合式嵌岩桩基础可以根据具体情况设计为斜桩，也可以设计为直桩。当海上风电场风机复合式嵌岩桩基础可以设计为斜桩时，所述的钢管桩1中心线、灌注桩2中心线和锚杆3中心线与所述海上地基4之间均具有一夹角。几个所述钢管桩1顶面设有一承接台，所述承接台上设有风电基础塔筒6。优选地，几个所述钢管桩1的截面尺寸相同。具体地，几个所述钢管桩1均与所述海上地基4之间均具有一夹角，且几个所述钢管桩1顶面向中间聚集，几个所述钢管桩1围成的空间横截面由上至下逐渐增大，见图2。

优选地，所述承接台为混凝土承台5，所述风电基础塔筒6下端嵌固于混凝土承台5中。所述钢管桩1的上端伸至所述混凝土承台5内，且与所述混凝土承台5固定相连，见图2。

当海上风电场风机复合式嵌岩桩基础为直桩时，所述的钢管桩1中心线、灌注桩2中心线和锚杆3中心线均垂直所述强风化层42的基岩面，这时几个所述钢管桩1顶面设有一钢桁架结构，风电基础塔筒固定在所述钢桁架结构上。

参考图1，本海上风电场风机复合式嵌岩桩基础包括：钢管桩1、灌注桩2和锚杆3。不管将本海上风电场风机复合式嵌岩桩基础设计为斜桩，还是直桩，总之所述钢管桩1下端穿设在海上地基4的覆盖层41中，所述灌注桩2穿设在海上地基4的强风化层42中，所述灌注桩2上端伸至所述钢管桩1内，且所述灌注桩2上端锚固于所述钢管桩1内壁；所述锚杆3嵌固于海上地基4的中、弱风化岩43中；由于通过钢管桩1穿越覆盖层41并能够为灌注桩2嵌岩提供保护，以及采用灌注桩2穿越造孔相对容易而沉桩相对困难的强风化层42，大大降低了钢管桩1无法沉桩至设计高程的风险；同时采用锚杆3嵌固进不容易进行灌注桩2嵌岩造孔的中、弱风化岩43，大大提高了嵌岩的施工效率，减少了嵌岩施工风险。因此，本海上风电场风机复合式嵌岩桩基础能够提高的海上风机基础嵌岩桩的施工效率，减少受施工工期制约。

参考图1，为了保证海上风电场风机复合式嵌岩桩基础的施工质量，且提高施工效率，本发明还提供了一种海上风电场风机复合式嵌岩桩基础的施工方法，包括如下步骤：

1)使用打桩锤打所述钢管桩1以进行沉桩施工钢管桩1，直至所述钢管桩1沉入覆盖层41中的长度满足设计高程；

2)先以桩基钢管桩1为基础搭设施工平台，再在所述强风化层42中进行灌注桩2造孔施工以建造灌注桩孔，且所述灌注桩孔的孔底与所述中、弱风化岩43顶部接触；

3)将锚杆3嵌固于所述中、弱风化岩43中；向已建造好的灌注桩孔中浇筑混泥土制得所述灌注桩2；所述灌注桩2上端锚固于所述钢管桩1内壁，所述灌注桩2下端与所述锚杆3锚固。

实施上述步骤三时，可以先在中、弱风化岩43上进行锚杆3造孔以建造锚杆孔，再向已建造好的锚杆孔中灌注水泥浆，并插入锚杆3；然后待所述锚杆3强度达到施工要求后，向已建造好的灌注桩孔中浇筑混凝土制得所述灌注桩2。

实施上述步骤三时，也可以先向已建造好的灌注桩孔中浇筑混凝土制得所述灌注桩2，并在所述灌注桩2中预留锚杆孔；待灌注桩2强度达到施工要求后，首先通过锚杆孔在中、弱风化岩43上进行锚杆3造孔以建造锚杆孔，再向已建造好的锚杆孔中灌注水泥浆，并插入锚杆3。

综上所述，本发明的海上风电场风机复合式嵌岩桩基础能够提高的海上风机基础嵌岩桩的施工效率，减少受施工工期制约；本发明的海上风电场风机复合式嵌岩桩基础的施工方法能够保证海上风电场风机复合式嵌岩桩基础的施工质量，且能提高施工效率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种海上风电场风机复合式嵌岩桩基础，其特征在于，至少包括：钢管桩(1)、灌注桩(2)和锚杆(3)；所述钢管桩(1)下端穿设在海上地基(4)的覆盖层(41)中，所述灌注桩(2)穿设在海上地基(4)的强风化层(42)中，所述灌注桩(2)上端伸至所述钢管桩(1)内，且所述灌注桩(2)上端锚固于所述钢管桩(1)内壁；所述锚杆(3)嵌固于海上地基(4)的中、弱风化岩(43)中，所述锚杆(3)上端伸至所述灌注桩(2)内，且所述锚杆(3)上端锚固于所述灌注桩(2)内壁；所述的钢管桩(1)中心线、灌注桩(2)中心线和锚杆(3)中心线共线。

2.根据权利要求1所述的一种海上风电场风机复合式嵌岩桩基础，其特征在于：所述的钢管桩(1)中心线、灌注桩(2)中心线和锚杆(3)中心线与所述海上地基(4)之间均具有一夹角。

3.根据权利要求2所述的一种海上风电场风机复合式嵌岩桩基础，其特征在于：几个所述钢管桩(1)顶面设有一承接台，所述承接台上设有风电基础塔筒(6)。

4.根据权利要求3所述的一种海上风电场风机复合式嵌岩桩基础，其特征在于：所述承接台为混凝土承台(5)，所述风电基础塔筒(6)下端嵌固于混凝土承台(5)中。

5.根据权利要求1所述的一种海上风电场风机复合式嵌岩桩基础，其特征在于：所述的钢管桩(1)中心线、灌注桩(2)中心线和锚杆(3)中心线均垂直所述强风化层(42)的基岩面。

6.根据权利要求5所述的一种海上风电场风机复合式嵌岩桩基础，其特征在于：几个所述钢管桩(1)顶面设有一钢桁架结构，所述钢桁架结构上设有风电基础塔筒(6)。

7.如根据权利要求1所述的一种海上风电场风机复合式嵌岩桩基础的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)施打钢管桩(1)，直至所述钢管桩(1)沉入覆盖层(41)中的长度满足设计高程；

2)先以桩基钢管桩(1)为基础搭设施工平台，再在所述强风化层(42)中进行灌注桩(2)造孔施工以建造灌注桩孔，且所述灌注桩孔的孔底与所述中、弱风化岩(43)顶部接触；

3)将锚杆(3)嵌固于所述中、弱风化岩(43)中；向已建造好的灌注桩孔中浇筑混泥土制得所述灌注桩(2)；所述灌注桩(2)上端锚固于所述钢管桩(1)内壁，所述灌注桩(2)下端与所述锚杆(3)锚固。

8.根据权利要求7所述的一种海上风电场风机复合式嵌岩桩基础的施工方法，其特征在于：上述步骤三中先在中、弱风化岩(43)上进行锚杆(3)造孔以建造锚杆孔，再向已建造好的锚杆孔中灌注水泥浆，并插入锚杆(3)；然后待所述锚杆(3)强度达到施工要求后，向已建造好的灌注桩孔中浇筑混凝土制得所述灌注桩(2)。

9.根据权利要求7所述的一种海上风电场风机复合式嵌岩桩基础的施工方法，其特征在于：上述步骤三中先向已建造好的灌注桩孔中浇筑混凝土制得所述灌注桩(2)，并在所述灌注桩(2)中预留锚杆孔；待灌注桩(2)强度达到施工要求后，首先通过锚杆孔在中、弱风化岩(43)上进行锚杆(3)造孔以建造锚杆孔，再向已建造好的锚杆孔中灌注水泥浆，并插入锚杆(3)。