CN106948370A - 空腔分舱式海洋基础结构及其施工方法 - Google Patents

空腔分舱式海洋基础结构及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种空腔分舱式海洋基础结构及其施工方法。本发明的目的是提供一种结构简单、施工方便、成本较低的空腔分舱式海洋基础结构及其施工方法，旨在减小水平位移。本发明的技术方案是：一种空腔分舱式海洋基础结构，其特征在于：包括钢管基桩和套装于钢管基桩上的空腔结构；所述空腔结构具有内舱壁、外舱壁和隔舱壁，其中内舱壁为圆管状，该内舱壁内壁与所述钢管基桩外径相适配，并且内舱壁与钢管基桩之间留有一定的空隙，所述外舱壁同轴套于内舱壁外，内舱壁与外舱壁之间经若干均匀布置的隔舱壁相连。本发明适用于海上风电、海上平台、港口水运行业的基础结构，属于地基基础结构与施工技术领域。

Description

空腔分舱式海洋基础结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及一种空腔分舱式海洋基础结构及其施工方法。适用于海上风电、海上平台、港口水运行业的基础结构，属于地基基础结构与施工技术领域。
背景技术
随着我国海上风电等领域的快速发展，施工企业陆续自荷兰、德国采购了大型的液压打桩锤，可试打直径达4～7m的钢管桩，但由于我国沿海地质条件复杂，浅表层多分布着淤泥、淤泥质土、新近沉积的粉土等，物理力学性能较差。海洋桩基特性有竖向受荷、水平受荷或联合受荷等不同特性，但由于浅表层土地质特性差，水平受荷或联合受荷桩水平位移较大，以致在工程中，为减小水平位移，需要过分加大桩基直径或壁厚，造成了巨大的费用浪费。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种结构简单、施工方便、成本较低的空腔分舱式海洋基础结构及其施工方法，旨在减小水平位移。
本发明所采用的技术方案是：一种空腔分舱式海洋基础结构，其特征在于：包括钢管基桩和套装于钢管基桩上的空腔结构；
所述空腔结构具有内舱壁、外舱壁和隔舱壁，其中内舱壁为圆管状，该内舱壁内壁与所述钢管基桩外径相适配，并且内舱壁与钢管基桩之间留有一定的空隙，所述外舱壁同轴套于内舱壁外，内舱壁与外舱壁之间经若干均匀布置的隔舱壁相连。
所述空腔结构顶部设有顶舱壁，所述内舱壁、外舱壁和隔舱壁上端均接于顶舱壁，该顶舱壁中心开有与内舱壁内孔连通且可供钢管基桩穿过的通孔；
所述内舱壁与外舱壁之间通过隔舱壁均匀分隔成若干个腔室，顶舱壁上对应腔室设有抽排管。
所述钢管基桩外侧面均匀设有多个沿该钢管基桩轴向布置的滑道，所述内舱壁上对应钢管基桩上滑道设有滑槽。
所述滑道由厚钢板制成，滑道顶部为圆弧形。
所述外舱壁为圆形、六边形或八边形管状结构。
所述外舱壁为圆形、六边形或八边形管状结构。
一种空腔分舱式海洋基础结构的施工方法，其特征在于步骤如下：
1、工厂内制作钢管基桩和空腔结构；
所述钢管基桩外侧面均匀设有多个沿该钢管基桩轴向布置的滑道；所述空腔结构具有内舱壁、外舱壁和隔舱壁，其中内舱壁为圆管状，该内舱壁内壁与所述钢管基桩外径相适配，并且内舱壁与钢管基桩之间留有一定的空隙，内舱壁上对应钢管基桩上滑道设有滑槽，所述外舱壁同轴套于内舱壁外，内舱壁与外舱壁之间经若干均匀布置的隔舱壁相连；
2、将钢管基桩和空腔结构运输至施工地点；
3、通过液压打桩锤施打钢管基桩至设定位置；
4、起吊空腔结构，空腔结构通过内舱壁套装于钢管基桩上，滑槽配合滑道，沿钢管基桩下放直至海床面；
5、空腔结构在自重作用下稳定后，通过液压打桩锤对空腔结构振动下沉至设定位置。
一种空腔分舱式海洋基础结构的施工方法，其特征在于步骤如下：
1、工厂内制作钢管基桩和空腔结构；
所述钢管基桩外侧面均匀设有多个沿该钢管基桩轴向布置的滑道；所述空腔结构具有内舱壁、外舱壁、顶舱壁和隔舱壁，其中内舱壁为圆管状，该内舱壁内壁与所述钢管基桩外径相适配，并且内舱壁与钢管基桩之间留有一定的空隙，内舱壁上对应钢管基桩上滑道设有滑槽，所述外舱壁同轴套于内舱壁外，内舱壁与外舱壁上端共同接于顶舱壁上，顶舱壁中心开有与内舱壁内孔连通且可供钢管基桩穿过的通孔，所述内舱壁与外舱壁之间经若干均匀布置的隔舱壁相连并经隔舱壁分隔成若干腔室，顶舱壁上对应腔室设有抽排管；
2、将钢管基桩和空腔结构运输至施工地点；
3、通过液压打桩锤施打钢管基桩至设定位置；
4、起吊空腔结构，空腔结构通过内舱壁套装于钢管基桩上，滑槽配合滑道，沿钢管基桩下放直至海床面；
5、空腔结构在自重作用下稳定后，抽排管上接抽气水泵，通过抽气水泵对空腔结构内的腔室均匀抽气水，在负压作用下空腔结构下沉至设定位置。
本发明的有益效果是：本发明为一种由钢管基桩和空腔结构两大组件构成的装配式结构，提供一种深基础与浅基础结合的基础结构形式，结构简单，成本较低，施工方便。本发明通过空腔结构大幅扩大了基础与土体的接触面积，改善桩的受力特性，节约投资。本发明中钢管基桩和空腔结构在工厂内批量化制作，形成流水线作业。
本发明中钢管基桩通过液压打桩锤施打入海床面，并在钢管基桩施工完成后吊装空腔结构，空腔结构沿钢管基桩下放至海床面，随后通过液压打桩锤或负压作用使空腔结构下沉至设定位置，安装方便，施工工期短。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图。
图2为实施例1的俯视图。
图3为实施例1中钢管基桩的示意图。
图4为实施例1中钢管基桩的俯视图。
图5为实施例1中空腔结构的侧视图。
图6为实施例1中空腔结构的俯视图。
图7为实施例2的结构示意图。
图8为实施例2的俯视图。
具体实施方式
实施例1：如图1、图2所示，本实施例为一种空腔分舱式海洋基础结构，由钢管基桩1和空腔结构两部分组成，适合于6MW的海上风电机组。
如图3图4所示，钢管基桩1直径4m，单体重量400t，自桩顶以下3m开始在钢管基桩侧面均匀设置四个道沿钢管基桩轴向布置的滑道2，滑道2由厚钢板制成，该滑道顶部为圆弧形，本例中钢管基桩1与滑道2在工厂内焊接完成。
图5、图6为本实施例中空腔结构的示意图，空腔结构具有圆管状的内舱壁3和圆管状的外舱壁5，其中内舱壁3直径为4.01m(略大于钢管基桩1直径)，外舱壁5直径为24m，外舱壁5同轴套于内舱壁3外，内、外舱壁之间由八道沿外舱壁半径布置的隔舱壁4相连。本例还在内舱壁3上每隔90°设置一道沿内舱壁轴向布置的滑槽3-1，滑槽3-1与钢管基桩1上的滑道2一一对应布置。本例中空腔结构由内舱壁3、隔舱壁4和外舱壁5在工厂内焊接成整体。
本实施例的具体施工方法如下：
1、工厂内制作钢管基桩1和空腔结构；
2、将钢管基桩1和空腔结构运输至施工地点；
3、通过液压打桩锤施打钢管基桩1，至设定位置；
4、钢管基桩1施打完成并测量定位后，整体起吊空腔结构，空腔结构通过内舱壁3套装于钢管基桩1上，空腔结构上的滑槽3-1与钢管基桩1上的滑道2一一对应，空腔结构沿滑道2下放，直至海床面位置；
5、空腔结构在自重作用下稳定后，通过2组液压打桩锤对称作用在空腔结构，使空腔结构振动下沉至设定位置。
实施例2：如图7、图8所示，本实施例由钢管基桩1和空腔结构两部分组成。
钢管基桩1直径4m，单体重量400t，自桩顶以下3m开始在钢管基桩侧面均匀设置四个道沿钢管基桩轴向布置的滑道2，滑道2由厚钢板制成，该滑道顶部为圆弧形，本例中钢管基桩1与滑道2在工厂内焊接完成。
本实施例中空腔结构具有圆管状的内舱壁3和圆管状的外舱壁5，以及圆环状的顶舱壁6，顶舱壁6中心具有与内舱壁3大小相适配的通孔。其中内舱壁3直径为4.01m(略大于钢管基桩1直径)，外舱壁5直径为24m，外舱壁5同轴套于内舱壁3外，内、外舱壁同心共轴的焊接固定于顶舱壁6下端面上，顶舱壁6的通孔与内舱壁3内孔连通。内、外舱壁之间通过八道沿外舱壁半径布置的隔舱壁4相连，隔舱壁4配合顶舱壁6将内、外舱壁之间分隔成8个仅下端开口的腔室，顶舱壁6上对应每个腔室设有一个抽排管7。本例中空腔结构由内舱壁3、隔舱壁、和外舱壁5、顶舱壁6和抽排管7在工厂内焊接成整体。
本实施例的具体施工方法如下：
1、工厂内制作钢管基桩1和空腔结构；
2、将钢管基桩1和空腔结构运输至施工地点；
3、通过液压打桩锤施打钢管基桩1，至设定位置；
4、钢管基桩1施打完成并测量定位后，整体起吊空腔结构，空腔结构通过内舱壁3套装于钢管基桩1上，空腔结构上的滑槽3-1与钢管基桩1上的滑道2一一对应，空腔结构沿滑道2下放，直至海床面位置；
5、空腔结构在自重作用下稳定后，通过接于抽排管7上的抽气水泵对空腔结构内的腔室均匀抽气水，腔室内形成负压，在负压作用下空腔结构下沉至设定位置。

Claims (8)

1.一种空腔分舱式海洋基础结构，其特征在于：包括钢管基桩(1)和套装于钢管基桩(1)上的空腔结构；
所述空腔结构具有内舱壁(3)、外舱壁(5)和隔舱壁(4)，其中内舱壁(3)为圆管状，该内舱壁(3)内壁与所述钢管基桩(1)外径相适配，并且内舱壁(3)与钢管基桩(1)之间留有一定的空隙，所述外舱壁(5)同轴套于内舱壁(3)外，内舱壁(3)与外舱壁(5)之间经若干均匀布置的隔舱壁(4)相连。
2.根据权利要求1所述的空腔分舱式海洋基础结构，其特征在于：所述空腔结构顶部设有顶舱壁(6)，所述内舱壁(3)、外舱壁(5)和隔舱壁(4)上端均接于顶舱壁(6)，该顶舱壁(6)中心开有与内舱壁(3)内孔连通且可供钢管基桩(1)穿过的通孔；
所述内舱壁(3)与外舱壁(5)之间通过隔舱壁(4)均匀分隔成若干个腔室，顶舱壁(6)上对应腔室设有抽排管(7)。
3.根据权利要求1或2所述的空腔分舱式海洋基础结构，其特征在于：所述钢管基桩(1)外侧面均匀设有多个沿该钢管基桩(1)轴向布置的滑道(2)，所述内舱壁(3)上对应钢管基桩(1)上滑道(2)设有滑槽(3-1)。
4.根据权利要求3所述的空腔分舱式海洋基础结构，其特征在于：所述滑道(2)由厚钢板制成，滑道(2)顶部为圆弧形。
5.根据权利要求1所述的空腔分舱式海洋基础结构，其特征在于：所述外舱壁(5)为圆形、六边形或八边形管状结构。
6.根据权利要求2所述的空腔分舱式海洋基础结构，其特征在于：所述外舱壁(5)为圆形、六边形或八边形管状结构。
7.一种空腔分舱式海洋基础结构的施工方法，其特征在于步骤如下：
7.1、工厂内制作钢管基桩(1)和空腔结构；
所述钢管基桩(1)外侧面均匀设有多个沿该钢管基桩(1)轴向布置的滑道(2)；
所述空腔结构具有内舱壁(3)、外舱壁(5)和隔舱壁(4)，其中内舱壁(3)为圆管状，该内舱壁(3)内壁与所述钢管基桩(1)外径相适配，并且内舱壁(3)与钢管基桩(1)之间留有一定的空隙，内舱壁(3)上对应钢管基桩(1)上滑道(2)设有滑槽(3-1)，所述外舱壁(5)同轴套于内舱壁(3)外，内舱壁(3)与外舱壁(5)之间经若干均匀布置的隔舱壁(4)相连；
7.2、将钢管基桩(1)和空腔结构运输至施工地点；
7.3、通过液压打桩锤施打钢管基桩(1)至设定位置；
7.4、起吊空腔结构，空腔结构通过内舱壁(3)套装于钢管基桩(1)上，滑槽(3-1)配合滑道(2)，沿钢管基桩(1)下放直至海床面；
7.5、空腔结构在自重作用下稳定后，通过液压打桩锤对空腔结构振动下沉至设定位置。
8.一种空腔分舱式海洋基础结构的施工方法，其特征在于步骤如下：
8.1、工厂内制作钢管基桩(1)和空腔结构；
所述钢管基桩(1)外侧面均匀设有多个沿该钢管基桩(1)轴向布置的滑道(2)；
所述空腔结构具有内舱壁(3)、外舱壁(5)、顶舱壁(6)和隔舱壁(4)，其中内舱壁(3)为圆管状，该内舱壁(3)内壁与所述钢管基桩(1)外径相适配，并且内舱壁(3)与钢管基桩(1)之间留有一定的空隙，内舱壁(3)上对应钢管基桩(1)上滑道(2)设有滑槽(3-1)，所述外舱壁(5)同轴套于内舱壁(3)外，内舱壁(3)与外舱壁(5)上端共同接于顶舱壁(6)上，顶舱壁(6)中心开有与内舱壁(3)内孔连通且可供钢管基桩(1)穿过的通孔，所述内舱壁(3)与外舱壁(5)之间经若干均匀布置的隔舱壁(4)相连并经隔舱壁(4)分隔成若干腔室，顶舱壁(6)上对应腔室设有抽排管(7)；
8.2、将钢管基桩(1)和空腔结构运输至施工地点；
8.3、通过液压打桩锤施打钢管基桩(1)至设定位置；
8.4、起吊空腔结构，空腔结构通过内舱壁(3)套装于钢管基桩(1)上，滑槽(3-1)配合滑道(2)，沿钢管基桩(1)下放直至海床面；
8.5、空腔结构在自重作用下稳定后，抽排管(7)上接抽气水泵，通过抽气水泵对空腔结构内的腔室均匀抽气水，在负压作用下空腔结构下沉至设定位置。
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