CN105908773A - 海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础及施工方法 - Google Patents

海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础及施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础，至少包括：一级钢管桩和二级钢管桩；所述一级钢管桩下端穿设在海上地基的覆盖层和软岩基中，且其下沉至海上地基的硬岩基顶面；所述二级钢管桩穿设在所述一级钢管桩内，且所述二级钢管桩下端穿设在海上地基的硬岩基中；所述二级钢管桩内设置有钢筋笼和混凝土，所述二级钢管桩上端与所述一级钢管桩之间采用高强度水泥浆连接；所述一级钢管桩中心线与所述二级钢管桩中心线共线。本发明还提供海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础的施工方法。本发明的海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础不仅安全性高，且能提高施工效率；本发明的施工方法能够保证施工质量。

Description

海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础及施工方法
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浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础及其施工方法。
背景技术
海上风电具有资源丰富、发电利用小时数高、不占用土地、不消耗水资源和适宜大规模开发的特点，海上风电是风力发电行业未来的发展方向。我国幅员辽阔，海岸线长，海上风能资源十分丰富。
海上风电相对陆上风电，单机容量较大，从而风机荷载相对较大，在加上海洋环境的复杂性，海上风机基础造价占海上风电场成本的1/5以上。如果遇到海底地质比较复杂的情况，致使造价将大幅度提升。特别是我国风资源比较好的福建地区，很多海上风场场址的覆盖层很浅，覆盖层的深度比桩的嵌固点深度还浅，根据传统的嵌岩桩形式设计的桩基础，桩与岩基面接触的区域，桩身所受弯矩将非常大，桩身应力也会非常高，怎样有效的降低桩身受力至关重要。
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安全性和施工效率高的海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础。
本发明的第二个目的在于提供一种海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础的施工方法。
为实现上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：
一种海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础，至少包括：一级钢管桩和二级钢管桩；所述一级钢管桩下端穿设在海上地基的覆盖层和软岩基中，且其下沉至海上地基的硬岩基顶面；所述二级钢管桩穿设在所述一级钢管桩内，且所述二级钢管桩下端穿设在海上地基的硬岩基中；所述二级钢管桩内设置有钢筋笼和混凝土，所述二级钢管桩上端与所述一级钢管桩之间采用高强度水泥浆连接；所述一级钢管桩中心线与所述二级钢管桩中心线共线。
进一步地，所述的一级钢管桩中心线、二级钢管桩中心线均与所述海上地基之间呈一夹角。
进一步地，所述的一级钢管桩中心线、二级钢管桩中心线均垂直所述海上地基的硬岩基顶面。
进一步地，几个所述二级钢管桩上插设有一上部结构，且所述上部结构上设有风电基础塔筒。
进一步地，所述上部结构为海上风力发电机组的下部结构。
如上所述，本发明的一种海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础，具有以下有益效果：
所述二级钢管桩穿设在所述一级钢管桩内，且所述二级钢管桩与所述一级钢管桩之间采用高强度水泥浆连接；所述一级钢管桩对二级钢管桩提供保护，相当于增加了二级钢管桩的壁厚，从而增加了基础桩的刚度，同时可以降低二级钢桩的直径和厚度，也减少硬岩基的钻孔施工时间；以及所述一级钢管桩也利于降低二级钢管桩的应力和变形，从而减少了二级钢管桩与硬岩基结合处的受力；因此，本海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础能够提高的海上风机基础的安全性和施工效率。
为实现上述第二个目的，本发明提供如下技术方案：
海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础的施工方法，包括如下步骤：
1)施打一级钢管桩，所述一级钢管桩下端沉入覆盖层和软岩基，且直至所述一级钢管桩下端抵在硬岩基顶面；
2)清除所述一级钢管桩内的覆盖层和软岩基，再在所述硬岩基中进行造孔，该孔径小于所述一级钢管桩内径，且该孔径大于等于所述比二级钢管桩外径；
3)将二级钢管桩放入所述一级钢管桩内，且使得所述二级钢管桩下端位于已造好的孔内；
4)在所述一级钢管桩与二级钢管桩之间浇筑高强度水泥浆，使得所述一级钢管桩与所述二级钢管桩相连接；
5)在所述二级钢管桩内放置钢筋笼，并向所述二级钢管桩与钢筋笼之间，以及所述钢筋笼内浇筑混凝土。
进一步地，在上述步骤三中，所述二级钢管桩上端面高于所述一级钢管桩上端面。
进一步地，在向所述二级钢管桩与钢筋笼之间，以及所述钢筋笼内浇筑混凝土后；若所述一级钢管桩上端面高于所述二级钢管桩上端面，截去部分所述二级钢管桩，使得所述二级钢管桩上端面不高于所述一级钢管桩上端面。
进一步地，在上述步骤四前，调整所述的一级钢管桩和二级钢管桩，确保她们的中心线共线。
如上所述，本发明的海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础的施工方法，具有以下有益效果：
采用本海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础的施工方法能够为海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础的嵌岩段提供施工空间，保证了施工质量，也避免了传统嵌岩桩施工需将钢护筒拔出造成土层扰动。
附图说明
图1显示为本发明的海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础示意图。
图2显示为本发明的海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础与风电基础塔筒组装图。
元件标号说明
1 一级钢管桩
2 二级钢管桩
3 钢筋笼
4 海上地基
41 覆盖层
42 软岩基
43 硬岩基
5 上部结构
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。
请参阅图1至图2。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包括由上至下依次设置的覆盖层41、软岩基42和硬岩基43，见图1和图2。如图1所示，本发明提供一种海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础，至少包括：一级钢管桩1和二级钢管桩2；所述一级钢管桩1下端穿设在海上地基4的覆盖层41和软岩基42中，且其下沉至海上地基4的硬岩基43顶面；所述二级钢管桩2穿设在所述一级钢管桩1内，且所述二级钢管桩2下端穿设在海上地基4的硬岩基43中；所述二级钢管桩2内设置有钢筋笼3和混凝土，且所述二级钢管桩2上端与所述一级钢管桩1之间采用高强度水泥浆连接；所述一级钢管桩1中心线与所述二级钢管桩2中心线共线。
参考图1和图2，由于所述二级钢管桩2穿设在所述一级钢管桩1内，且所述二级钢管桩2与所述一级钢管桩1之间采用高强度水泥浆连接；所述一级钢管桩1对二级钢管桩2提供保护，相当于增加了二级钢管桩2的壁厚，从而增加了基础桩的刚度，同时可以降低二级钢桩的直径和厚度，也减少硬岩基43的钻孔施工时间；以及所述一级钢管桩1也利于降低二级钢管桩2的应力和变形，从而减少了二级钢管桩2与硬岩基43结合处的受力；因此，本海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础能够提高的海上风机基础的安全性和施工效率。
本海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础可以根据具体情况设计可以为直桩，也可以设计为斜桩。当海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础设计为直桩时，所述的一级钢管桩1中心线、二级钢管桩2中心线均垂直所述海上地基4的硬岩基43顶面。当海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础设计为斜桩时，所述的一级钢管桩1中心线、二级钢管桩2中心线均与所述海上地基4之间呈锐角。
参考图2，几个所述二级钢管桩2上插设有一上部结构5，且所述上部结构5上设有风电基础塔筒6。优选地，几个所述一级钢管桩1的截面尺寸相同，每个所述一级钢管桩1中二级钢管桩2的截面尺寸相同。为方便施工，在安装所述上部结构5前，应保证所述二级钢管桩2上端面不低于所述一级钢管桩1上端面。优选地，所述上部结构5为海上风力发电机组的下部结构。
参考图1，为了保证海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础的施工质量，本发明还提供了一种海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础的施工方法，包括如下步骤：
1)施打一级钢管桩1，所述一级钢管桩1下端沉入覆盖层41和软岩基42，且直至所述一级钢管桩1下端抵在硬岩基43顶面；
2)清除所述一级钢管桩1内的覆盖层41和软岩基42，再在所述硬岩基43中进行造孔，该孔径小于所述一级钢管桩1内径，且该孔径大于等于所述比二级钢管桩2外径；
3)将二级钢管桩2放入所述一级钢管桩1内，且使得所述二级钢管桩2下端位于已造好的孔内；为了方便施工，此时所述二级钢管桩2上端面高于所述一级钢管桩1上端面。
4)在所述一级钢管桩1与二级钢管桩2之间浇筑高强度水泥浆，使得所述一级钢管桩1与所述二级钢管桩2相连接；
5)在所述二级钢管桩2内放置钢筋笼3，并向所述二级钢管桩2与钢筋笼3之间，以及所述钢筋笼3内浇筑混凝土。
优选地，在向所述二级钢管桩2与钢筋笼3之间，以及所述钢筋笼3内浇筑混凝土后；若所述一级钢管桩1上端面高于所述二级钢管桩2上端面，截去部分所述二级钢管桩2，使得所述二级钢管桩2上端面不高于所述一级钢管桩1上端面。
优选地，在所述一级钢管桩1与二级钢管桩2之间浇筑高强度水泥浆之前，应调整所述二级钢管桩2，确保所述二级钢管桩2下端面四周均抵在所述孔的孔底，以及所述二级钢管桩2中心线与所述一级钢管桩1中心线共线。
采用本海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础的施工方法能够为海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础的嵌岩段提供施工空间，保证了施工质量，也避免了传统嵌岩桩施工需将钢护筒拔出造成土层扰动。
综上所述，本发明的海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础不仅安全性高，且能提高施工效率；本发明的海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础的施工方法能够为嵌岩段施工提供了施工空间，保证施工质量，也避免了传统嵌岩桩施工需将钢护筒拔出造成土层扰动。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)

1.一种海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础，其特征在于，至少包括：一级钢管桩(1)和二级钢管桩(2)；所述一级钢管桩(1)下端穿设在海上地基(4)的覆盖层(41)和软岩基(42)中，且其下沉至海上地基(4)的硬岩基(43)顶面；所述二级钢管桩(2)穿设在所述一级钢管桩(1)内，且所述二级钢管桩(2)下端穿设在海上地基(4)的硬岩基(43)中；所述二级钢管桩(2)内设置有钢筋笼(3)和混凝土，所述二级钢管桩(2)上端与所述一级钢管桩(1)之间采用高强度水泥浆连接；所述一级钢管桩(1)中心线与所述二级钢管桩(2)中心线共线。
2.根据权利要求1所述的海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础，其特征在于：所述的一级钢管桩(1)中心线、二级钢管桩(2)中心线均与所述海上地基(4)之间呈一夹角。
3.根据权利要求1所述的海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础，其特征在于：所述的一级钢管桩(1)中心线、二级钢管桩(2)中心线均垂直所述海上地基(4)的硬岩基(43)顶面。
4.根据权利要求1所述的海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础，其特征在于：几个所述二级钢管桩(2)上插设有一上部结构(5)，且所述上部结构(5)上设有风电基础塔筒(6)。
5.根据权利要求4所述的海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础，其特征在于：所述上部结构(5)为海上风力发电机组的下部结构。
6.如权利要求1所述的海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)施打一级钢管桩(1)，所述一级钢管桩(1)下端沉入覆盖层(41)和软岩基(42)，且直至所述一级钢管桩(1)下端抵在硬岩基(43)顶面；
2)清除所述一级钢管桩(1)内的覆盖层(41)和软岩基(42)，再在所述硬岩基(43)中进行造孔，该孔径小于所述一级钢管桩(1)内径，且该孔径大于等于所述比二级钢管桩(2)外径；
3)将二级钢管桩(2)放入所述一级钢管桩(1)内，且使得所述二级钢管桩(2)下端位于已造好的孔内；
4)在所述一级钢管桩(1)与二级钢管桩(2)之间浇筑高强度水泥浆，使得所述一级钢管桩(1)与所述二级钢管桩(2)相连接；
5)在所述二级钢管桩(2)内放置钢筋笼(3)，并向所述二级钢管桩(2)与钢筋笼(3)之间，以及所述钢筋笼(3)内浇筑混凝土。
7.根据权利要求6所述的海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础的施工方法，其特征在于：在上述步骤三中，所述二级钢管桩(2)上端面高于所述一级钢管桩(1)上端面。
8.根据权利要求7所述的海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础的施工方法，其特征在于：在向所述二级钢管桩(2)与钢筋笼(3)之间，以及所述钢筋笼(3)内浇筑混凝土后；若所述一级钢管桩(1)上端面高于所述二级钢管桩(2)上端面，截去部分所述二级钢管桩(2)，使得所述二级钢管桩(2)上端面不高于所述一级钢管桩(1)上端面。
9.根据权利要求6所述的海上风电场浅覆盖层地基两级嵌岩桩风机基础的施工方法，其特征在于：在上述步骤四前，调整所述的一级钢管桩(1)和二级钢管桩(2)，确保她们的中心线共线。
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