CN105780806A - 一种钻孔桩长腿导管架海上风机基础及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻孔桩长腿导管架海上风机基础，包括长腿导管架、设置于长腿导管架的长腿导管内并延伸嵌入地基的钻孔式基桩。本发明利用长腿导管架沉放坐底于海底作为定位导向装置施打临时支撑桩，然后利用该桩支撑长腿导管架作为施工平台，在长腿导管内进行钻孔，成孔后进行全断面灌注桩施工，或成孔后锤击植入钢管桩于地基土体中并在长腿导管内实施钢管桩与长腿导管的灌浆连接。其利用被临时支撑的坐底导管架兼施工平台，解决了施工期结构固定、稳定的问题及基桩定位、导向、夹桩问题；适用于覆盖层较薄不能直接打桩的地区，在海上风电工程中有广泛的应用前景。本发明还公开了一种钻孔桩长腿导管架海上风机基础的施工方法。

Description

一种钻孔桩长腿导管架海上风机基础及其施工方法

技术领域

本发明属于海洋工程基础的技术领域，具体涉及一种钻孔桩长腿导管架海上风机基础及其施工方法。

背景技术

海上工程因在海上施工，工况较恶劣，具有可施工时间短，施工难度大，受天气海况等自然条件影响巨大等特点。

目前，在海洋工程基础的结构类型中，导管架是最常用的基础结构形式，其为钢结构桁架，其整体刚度大，工厂化程度高，受波浪力小，结构变形小，适用于各种水深的海域。但在覆盖层较浅，不能直接打桩的海区，需在导管架的导管内直接实施灌注桩或嵌岩桩或其他类型桩基结构。

上述论述内容目的在于向读者介绍可能与下面将被描述和/或主张的本发明的各个方面相关的技术的各个方面，相信该论述内容有助于为读者提供背景信息，以有利于更好地理解本发明的内容。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种钻孔桩长腿导管架海上风机基础及其施工方法，与普通导管架结构相比，其利用被临时支撑的坐底导管架兼做施工平台，解决了施工期结构固定、稳定的问题及基桩定位、导向、夹桩的问题；此外，通过在长腿导管内预钻孔后实施全断面灌注桩，或后锤击植入钢管桩于地基土体中再在长腿导管内实施基桩与长腿导管的灌浆或增加浇筑钢筋砼连接，使长腿导管架结构适用于持力层埋深较浅不能直接打桩的地区。

本发明的目的通过以下技术方案实现：提供一种钻孔桩长腿导管架海上风机基础，包括长腿导管架11和钻孔基桩18，所述钻孔基桩18设置于长腿导管架11的长腿导管12内并延伸嵌入地基。

其中，所述长腿导管架11为一体式钢桁架结构，包括长腿导管12、塔筒基础环底座13、水平杆14、加强板20、斜撑杆15、连接长腿导管12和塔筒基础环底座13的钢箱梁16以及临时支撑环17，所述塔筒基础环底座13上设置有与风机塔筒连接的基础环19。

其中，所述临时支撑环17为钢圆筒，其设置于长腿导管12外侧上端并与长腿导管12采用螺栓式固定连接。

其中，所述长腿导管12的下端进入泥面以下一定深度。

其中，所述加强板20为三角形的钢板，其连接最下层的水平杆14的底面和与其相交的长腿导管12。

其中，所述钻孔基桩18为钻孔灌注桩基桩。

其中，所述钻孔基桩18为钻孔锤击植入钢管桩，该钢管桩基桩18的外径小于长腿导管12的内径但稍大于钻孔直径，其顶端可低于/齐平/伸出长腿导管（12）顶部。

其中，所述的钻孔基桩18的桩身与长腿导管12部分重叠。其重叠区间的环形缝通过灌浆固定连接，还可在钻孔基桩18与长腿导管12内增加浇筑钢筋砼23。

一种钻孔桩长腿导管架海上风机基础的施工方法，包括如下步骤：

S1、制作长腿导管架11、支撑桩21，或钢管桩基桩18；

S2、利用海上起重设备将长腿导管架11吊放于预定海域，利用结构的自重使长腿导管架11的长腿导管12下端沉入到泥面以下一定深度，并使长腿导管架11保持适当的平整度；

S3、利用临时支撑环17作为定位和导向装置，用振动锤进行支撑桩21的沉桩施工，使其承载力满足预定的要求，调平长腿导管架11，并将支撑桩21与临时支撑环17临时焊接固定；

S4、以长腿导管架11做施工平台并对防腐涂层适当临时保护后，以长腿导管12做钻孔护筒，在长腿导管12内进行基桩钻孔施工，孔径应比长腿导管12的内径稍小，孔深达到地基岩面以下一定深度，满足预定桩型的承载力要求；

S5、对钻孔基桩18进行施工；

S6、切割临时支撑环17与支撑桩21之间的临时连接，拔桩拆除支撑桩21；

S7、拧开临时支撑环17与长腿导管12之间的螺栓，取走临时支撑环17；

S8、在基础环19上安装风机塔筒。

其中，所述步骤S5中，钻孔基桩18采用钢筋砼灌注桩，在灌注桩施工前应清孔达到设计要求。

其中，所述步骤S5中，钻孔基桩18采用锤击植入式钢管桩；具体的，利用打桩设备在长腿导管12内部进行钢管桩基桩18的沉桩施工，使钻孔基桩18嵌入预钻的孔中，其底端沉入到预钻的孔底，顶端达到预设标高；在钻孔基桩18与长腿导管12形成的环形空间内灌注砂浆22，抽干长腿导管12中的水检验砂浆22是否合格，最终实现钻孔基桩18和长腿导管12的固定连接；还可在钻孔基桩18与长腿导管12内增加浇筑钢筋砼23，以增强基桩18与长腿导管12的连接。

本发明的有益效果：利用先施工的临时的支撑桩作为临时支撑系统，利用长腿导管架作为施工平台，利用入土的长腿导管做临时支撑腿及临时钢护筒，在长腿导管内进行钻孔，成孔后实施全断面灌注桩，或成孔后锤击植入钢管桩于地基土体中并在长腿导管内实施钢管桩与长腿导管的灌浆连接,还可在长腿导管和钢管桩内增加浇筑钢筋砼以增强两者之间的连接。其利用被临时支撑的坐底导管架兼做施工平台，解决了施工期结构固定、稳定的问题及基桩定位、导向、夹桩的问题；适用于持力层埋深较浅不能直接打桩的地区，在海上风电工程中具有广泛的应用前景。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图１是钻孔桩长腿导管架海上风机基础的立面展开结构示意图（钻孔灌注桩型）。

图2是钻孔桩长腿导管架海上风机基础的立面展开结构示意图（钻孔锤击植入钢管桩型）。

图3是图2中A-A截面示意图。

图4为在基桩18与长腿导管12内浇筑钢筋砼23的示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明的核心在于提供一种钻孔桩长腿导管架海上风机基础及其施工方法，其利用先施工的临时的支撑桩作为临时支撑系统，利用长腿导管架作为施工平台，利用入土的长腿导管做临时支撑腿及临时钢护筒，在长腿导管内进行钻孔，成孔后实施全断面灌注桩，或成孔后锤击植入钢管桩于地基土体中并在长腿导管内实施钢管桩与长腿导管的灌浆连接,还可在长腿导管和钢管桩内增加浇筑钢筋砼以增强两者之间的连接。其利用被临时支撑的坐底导管架兼做施工平台，解决了施工期结构固定、稳定的问题及基桩定位、导向、夹桩的问题；特别适合用于持力层埋深较浅不能直接打桩的地区，总体经济性好。

如图1～4所示，本发明实施例提供的钻孔桩长腿导管架海上风机基础，包括长腿导管架11和钻孔基桩18，所述钻孔基桩18设置于长腿导管架11的长腿导管12内并延伸嵌入地基，钻孔式基桩18的结构选型应符合设计要求及施工条件。

作为优选的实施方式，所述长腿导管架11为一体式钢桁架结构，其整体水平截面可为三边及以上的多边形，由长腿导管12、塔筒基础环底座13、水平杆14、加强板20、斜撑杆15、连接长腿导管12和塔筒基础环底座13的钢箱梁16以及临时支撑环17组成，塔筒基础环底座13上设置有与风机塔筒连接的基础环19。

作为优选的实施方式，所述临时支撑环17为钢圆筒，具有一定的刚度和强度，仅在施工期使用，其设置于长腿导管12外侧上端并与长腿导管12采用螺栓式固定连接。

作为优选的实施方式，所述长腿导管12的下端伸入泥面以下一定深度，作为临时支撑兼作为预钻孔的护筒，满足在长腿导管12内预先钻孔的需要。

作为优选的实施方式，所述加强板20为三角形的钢板，其连接最下层的水平杆14的底面和与其相交的长腿导管12。加强钢板20可以确保长腿导管架11下段在吊装下沉入土时强度和刚度满足要求。当然，若有必要，长腿导管架也可设置防沉板。

作为优选的实施方式，所述基桩18类型之一为钻孔灌注桩基桩。

作为优选的实施方式，所述基桩18类型之二为钻孔锤击植入式钢管桩，钢管桩基桩18可顺利通过长腿导管12深入海底泥层，并在两者之间留有一定空隙满足灌浆连接的需要。并且长腿导管12的顶部应高出施工水位。同时，利用长腿导管12作为护筒钻孔时，成孔直径需比基桩18的外径稍小，使嵌入孔中的基桩18可以稳固嵌于地基土体中。基桩18顶端可齐平/伸出长腿导管12顶部，也可在沉桩时利用送桩器将其沉入到长腿导管12的下部，以节省钢材。钻孔锤击植入式钢管桩可以克服基桩直径突变带来的应力集中问题。

作为优选的实施方式，所述的钻孔基桩18的桩身与长腿导管12部分重叠，其重叠区间的环形缝灌浆连接，抽干长腿导管12中的水检验砂浆22合格后，还可同时在钻孔基桩18与长腿导管12内增加浇筑钢筋砼23，增强钻孔基桩18与长腿导管12连接。此法可以干法检验灌浆的效果，灌浆连接的质量可以保证。当然，为了增加灌浆或灌注砼与管壁的粘结力，需在对应的管壁上预设剪力键。

本发明实施例提供的一种钻孔桩长腿导管架海上风机基础的施工方法，包括如下步骤：

S1、制作长腿导管架11、支撑桩21，或钢管桩基桩18；

S2、利用海上起重设备将长腿导管架11吊放于预定海域，利用结构的自重使长腿导管架11的长腿导管12下端沉入到泥面以下一定深度，并使长腿导管架11保持适当的平整度；

S3、利用临时支撑环17作为定位和导向装置，用振动锤进行支撑桩21的沉桩施工，使其承载力满足预定的要求，调平长腿导管架11，并将支撑桩21与临时支撑环17临时焊接固定；

S4、以长腿导管架11做施工平台并对防腐涂层适当临时保护后，以长腿导管12做钻孔护筒，在长腿导管12内进行基桩钻孔施工，孔径应比长腿导管12的内径稍小，孔深达到地基岩面以下一定深度，满足预定桩型的承载力要求；

S5、对钻孔基桩18进行施工；

S6、切割临时支撑环17与支撑桩21之间的临时连接，拔桩拆除支撑桩21；

S7、拧开临时支撑环17与长腿导管12之间的螺栓，取走临时支撑环17；

S8、在基础环19上安装风机塔筒。

作为优选的实施方式，所述步骤S5中，钻孔基桩18采用钢筋砼灌注桩，在灌注桩施工前应清孔达到设计要求。

作为优选的实施方式，所述步骤S5中，钻孔基桩18采用锤击植入式钢管桩；具体的，利用打桩设备在长腿导管12内部进行钢管桩基桩18的沉桩施工，使钻孔基桩18嵌入预钻的孔中，其底端沉入到预钻的孔底，顶端达到预设标高；在钻孔基桩18与长腿导管12形成的环形空间内灌注砂浆22，抽干长腿导管12中的水检验砂浆22是否合格，最终实现钻孔基桩18和长腿导管12的固定连接；还可在钻孔基桩18与长腿导管12内增加浇筑钢筋砼23，以增强基桩18与长腿导管12的连接。

上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他类似方式来实施，因此，不能理解为对本发明保护范围的限制。

总之，本发明虽然例举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型实质性地偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种钻孔桩长腿导管架海上风机基础，其特征在于：包括长腿导管架（11）和钻孔基桩（18），所述钻孔基桩（18）设置于长腿导管架（11）的长腿导管（12）内并延伸嵌入地基。

2.根据权利要求1所述的钻孔桩长腿导管架海上风机基础，其特征在于：所述长腿导管架（11）为一体式钢桁架结构，包括长腿导管（12）、塔筒基础环底座（13）、水平杆（14）、加强板（20）、斜撑杆（15）、连接长腿导管（12）和塔筒基础环底座（13）的钢箱梁（16）以及临时支撑环（17），所述塔筒基础环底座（13）上设置有与风机塔筒连接的基础环（19）。

3.根据权利要求2所述的钻孔桩长腿导管架海上风机基础，其特征在于：所述临时支撑环（17）为钢圆筒，其设置于长腿导管（12）外侧上端并与长腿导管（12）采用螺栓式固定连接。

4.根据权利要求1或2所述的钻孔桩长腿导管架海上风机基础，其特征在于：所述长腿导管（12）的下端进入泥面以下一定深度。

5.根据权利要求2所述的钻孔桩长腿导管架海上风机基础，其特征在于：所述加强板（20）为三角形的钢板，其连接最下层的水平杆（14）的底面和与其相交的长腿导管（12）。

6.根据权利要求1所述的钻孔桩长腿导管架海上风机基础，其特征在于：所述钻孔基桩（18）为钻孔灌注桩基桩。

7.根据权利要求1或2所述的钻孔桩长腿导管架海上风机基础，其特征在于：所述钻孔基桩（18）为钻孔锤击植入钢管桩，该钢管桩基桩（18）的外径小于长腿导管（12）的内径但稍大于钻孔直径，其顶端可低于/齐平/伸出长腿导管（12）顶部。

8.根据权利要求1或2或7所述的钻孔桩长腿导管架海上风机基础，其特征在于：所述的钻孔基桩（18）的桩身与长腿导管（12）部分重叠；其重叠区间的环形缝通过灌浆固定连接，还可在钻孔基桩（18）与长腿导管（12）内增加浇筑钢筋砼（23）。

9.一种钻孔桩长腿导管架海上风机基础的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、制作长腿导管架（11）、支撑桩（21），或钢管桩基桩（18）；

S2、利用海上起重设备将长腿导管架（11）吊放于预定海域，利用结构的自重使长腿导管架（11）的长腿导管（12）下端沉入到泥面以下一定深度，并使长腿导管架（11）保持适当的平整度；

S3、利用临时支撑环（17）作为定位和导向装置，用振动锤进行支撑桩（21）的沉桩施工，使其承载力满足预定的要求，调平长腿导管架（11），并将支撑桩（21）与临时支撑环（17）临时焊接固定；

S4、以长腿导管架（11）做施工平台并对防腐涂层适当临时保护后，以长腿导管（12）做钻孔护筒，在长腿导管（12）内进行基桩钻孔施工，孔径应比长腿导管（12）的内径稍小，孔深达到地基岩面以下一定深度，满足预定桩型的承载力要求；

S5、对钻孔基桩（18）进行施工；

S6、切割临时支撑环（17）与支撑桩（21）之间的临时连接，拔桩拆除支撑桩（21）；

S7、拧开临时支撑环（17）与长腿导管（12）之间的螺栓，取走临时支撑环（17）；

S8、在基础环（19）上安装风机塔筒。

10.根据权利要求9所述的钻孔桩长腿导管架海上风机基础的施工方法，其特征在于：所述步骤S5中，钻孔基桩（18）采用钢筋砼灌注桩，在灌注桩浇筑施工前应清孔达到预定要求。

11.根据权利要求9所述的钻孔桩长腿导管架海上风机基础的施工方法，其特征在于：所述步骤S5中，钻孔基桩（18）采用锤击植入式钢管桩；具体的，利用打桩设备在长腿导管（12）内部进行钢管桩基桩（18）的沉桩施工，使钻孔基桩（18）嵌入预钻的孔中，其底端沉入到预钻的孔底，顶端达到预设标高；在钻孔基桩（18）与长腿导管（12）形成的环形空间内灌注砂浆（22），抽干长腿导管（12）中的水检验砂浆（22）是否合格，最终实现钻孔基桩（18）和长腿导管（12）的固定连接；还可在钻孔基桩（18）与长腿导管（12）内增加浇筑钢筋砼（23），以增强基桩（18）与长腿导管（12）的连接。