CN107268667A - 一种侧壁带压浆装置的吸力式沉箱基础 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种侧壁带压浆装置的吸力式沉箱基础。侧壁带压浆装置的吸力式沉箱基础包括负压筒，负压筒的下端开口，负压筒的上端设置封盖，封盖上设置导缆孔、排水阀、引线孔，且与负压筒内腔连通；负压筒内外壁周围布置圆环式压浆管道，每层圆环式压浆管道分层布置且相互独立，内壁圆环式压浆管道通过内壁竖向连接管连接，内壁竖向连接管上部穿过引线孔与压浆装置相连。外壁圆环式压浆管道通过外壁竖向连接管连接，内壁竖向连接管不开设注浆孔洞，圆环式压浆管道开设多个注浆孔洞，压浆管道采用钢制与筒体内外壁焊接牢固。本发明通过筒体内外注浆，增大负压筒与土的摩擦阻力，提高了吸力式沉箱基础的竖向抗拔承载能力。

Description

一种侧壁带压浆装置的吸力式沉箱基础
技术领域
本发明涉及漂浮式海上风机锚固技术领域，特别是涉及一种侧壁带压浆装置的吸力式沉箱基础。
背景技术
全球海上风电大多数处于小于50m范围内，对于深海领域的资源开发处在探索阶段，传统的固定式风机应用深海领域的风力发电势必会造成成本造价高、施工困难等不利之处。因此，漂浮式海上风机取代传统固定式风机已成为未来风电发展的方向。
吸力式沉箱基础作为一种新型的漂浮式海上风机基础形式，满足深海领域风机建设的需求。该类基础形式具有承载力大、造价低、结构简单、施工周期短等特点，其施工方法为沉箱基础在自重及上部荷载作用使基础预先达到一定的深度，筒体内腔处于密封的状态，利用抽水泵将内腔的水和空气抽离形成负压状态，根据筒体内外压强差将沉箱基础压至到海床预定深度。
当吸力式沉箱基础缓慢拔出时，地基内的渗流运动导致沉箱内泥沙的孔隙水压力充分消散，土体处于完全排水状态，基础发生局部剪切破坏，其抗拔承载力主要取决于沉箱筒壁与土体之间的摩擦力和基础自重；当吸力式沉箱基础的拔出速度增加时，由于负压存在，造成基础内的土体形成土塞与沉箱一起拔出，沉箱内的土体处于部分排水状态，基础发生底部张力破坏，其抗拔承载力取决于基础的底部阻拔力、沉箱与土塞的自重；当吸力式沉箱基础快速拔出时，基础内的负孔隙水压力来不及消散，土体处于完全不排水状态，基础发生整体破坏，其抗拔承载力取决于沉箱和土塞自重、沉箱内外侧摩阻力以及底部反向地基承载力。因此，考虑到吸力式沉箱基础的破坏形式，本发明依据注浆加固原理，对负压筒内外的泥沙进行加固处理，提高负压筒侧摩阻力从而达到提高吸力式沉箱基础竖向抗拔承载力的效果。
发明内容
为了解决上述存在的问题，本发明提供一种侧壁带压浆装置的吸力式沉箱基础，通过筒体内外注浆，增大负压筒与土的摩擦阻力，提高了吸力式沉箱基础的竖向承载能力，为达此目的，本发明提供一种侧壁带压浆装置的吸力式沉箱基础，包括负压筒和压浆装置，其特征在于：所述压浆装置在负压筒上方，所述负压筒的下端开口，所述负压筒的上端设有封盖，所述封盖上设有排水阀、引线孔和导缆孔，所述排水阀、引线孔与所述负压筒的内腔连通，所述负压筒内外壁周围布置圆环式压浆管道，每层圆环式压浆管道分层布置且相互独立，所述圆环式压浆管道包括内壁圆环式压浆管和外壁圆环式压浆管，所述内壁圆环式压浆管通过内壁竖向连接管连接，所述外壁圆环式压浆管通过外壁竖向连接管连接，所述内壁竖向连接管上部穿过引线孔与压浆装置相连，所述外壁竖向连接管上部直接与压浆装置相连，所述圆环式压浆管和竖向连接管与负压筒内外壁焊接牢固，所述内壁圆环式压浆管和外壁圆环式压浆管道开设有一圈注浆孔洞。
本发明的进一步改进，所述圆环式压浆管道有n层内壁注浆管和m层外壁圆环式压浆管道，其中n和m为正整数，本发明负压筒内外圆环式压浆管道可多层布置。
本发明的进一步改进，所述圆环式压浆管道有2层，包括内壁上层圆环式压浆管和内壁下层圆环式压浆管，所述内壁上层圆环式压浆管通过内壁上竖向连接管连接，所述内壁下层圆环式压浆管道通过内壁下竖向连接管连接，所述外壁圆环式压浆管道通过外壁竖向连接管连接，所述内壁上竖向连接管和内壁下竖向连接管上部穿过引线孔与压浆装置相连，所述外壁内壁上层连接管上部直接与压浆装置相连，以上为本发明一种最常用形态。
本发明的进一步改进，所述负压筒接抽水泵，吸力式沉箱基础通过抽水泵将负压筒内的海水和空气抽出，筒内外形成压强差，进而利用海水的压力将负压筒压入到海床。
本发明的进一步改进，所述内壁上层圆环式压浆管、内壁下层圆环式压浆管和外壁圆环式压浆管道每隔一定距离开设一个压浆孔洞，所述压浆孔洞沿对应圆环式压浆管道均匀布置，这样设置压力更为均匀。
本发明的进一步改进，所述引线孔处设有橡胶塞，设有橡胶塞可以保证筒的气密性。
本发明提供的一种侧壁带注浆装置的吸力式沉箱基础通过对负压筒内外侧壁采用注浆加固措施，增加负压筒与泥沙的摩擦阻力，进而提高吸力式沉箱基础的竖向抗拔承载力。
附图说明
图1为本发明一种侧壁带注浆装置的吸力式沉箱基础结构示意图；
图示说明:
1、导缆孔；2、排水阀；3、引线孔；4、封盖；5、负压筒；61、内壁上层圆环式压浆管；62、内壁下层圆环式压浆管；7、外壁圆环式压浆管；81、内壁上竖向连接管；82、内壁下竖向连接管；9、外壁竖向连接管；10、压浆孔洞。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
本发明提供一种侧壁带压浆装置的吸力式沉箱基础，通过筒体内外注浆，增大负压筒与土的摩擦阻力，提高了吸力式沉箱基础的竖向抗拔承载能力。
如图1所示本发明的一种带侧壁注浆装置的吸力式沉箱基础结构，包括负压筒5，负压筒5的下端开口，负压筒5的上端设置封盖4，封盖4上设置排水阀2、引线孔3、导缆孔1，排水阀2、引线孔3与负压筒5的内腔连通。负压筒5内外壁设置圆环式浆管，负压筒5内壁设置两层压浆管，分别为内壁上层圆环式压浆管61和内壁下层圆环式压浆管62，每层圆环式压浆管上均设有压浆孔洞10，两层圆环式压浆分别设置内壁上竖向连接管81和内壁下竖向连接管82，且内壁上竖向连接管81和内壁下竖向连接管82相互独立，并穿过引线孔3与外部注浆泵（未表示出）相连，确保每层圆环压浆管可以独立压浆，每层圆环式压浆管上设有压浆孔洞10，每层竖向压浆管未设置注浆孔洞。确保浆液能够从内壁圆环式压浆孔洞压出。
如图1所示负压筒5外壁设置外壁圆环式压浆管道7，负压筒5外壁设置一到多层压浆管道，图1中只给出一层外壁圆环式压浆管道，外壁圆环式压浆管道7上均设有压浆孔洞10，外壁圆环式压浆管道7通过外壁竖向连接管9相连，外壁竖向连接管9直接与外部注浆泵（未表示出）相连。外壁竖向连接管9不设置压浆孔洞10。确保浆液能够从外壁圆环式压浆孔洞压出。
本发明所述的内外壁圆环式压浆管道与内外壁竖向连接管均采用钢材制作，并与负压筒焊接牢固。引线孔处设有橡胶塞（未示出），保证筒的气密性。
本发明所述的一种侧壁带压浆装置的吸力式沉箱基础基础工作原理，沉箱基础在结构自重及上部荷载作用下，负压筒5先沉入海床一定深度，负压筒5内腔形成一种含有空气及海水的密封体，外界抽水泵（未表示出）通过排水阀2将内腔的空气及海水抽出使内腔达到负压状态，由于负压筒5内外压强差的存在，确保该筒体被压入到预计深度。
本发明待负压筒5被压入海床预计深度后方可进行注浆加固施工，在注浆施工之前需要根据海床地质情况、负压筒5尺寸大小、上部荷载等因素进行室内试验确定注浆浆液的配合比、注浆量以及注浆压力。利用注浆泵对负压筒5内外壁同时进行注浆，达到设计注浆量时停止注浆，一段时间后检测注浆效果。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种侧壁带压浆装置的吸力式沉箱基础，包括负压筒（5）和压浆装置，其特征在于：所述压浆装置在负压筒（5）上方，所述负压筒（5）的下端开口，所述负压筒（5）的上端设有封盖（4），所述封盖（4）上设有排水阀（2）、引线孔（3）和导缆孔（1），所述排水阀（2）、引线孔（3）与所述负压筒（5）的内腔连通，所述负压筒（5）内外壁周围布置圆环式压浆管道，每层圆环式压浆管道分层布置且相互独立，所述圆环式压浆管道包括内壁圆环式压浆管和外壁圆环式压浆管（7），所述内壁圆环式压浆管通过内壁竖向连接管连接，所述外壁圆环式压浆管（7）通过外壁竖向连接管（9）连接，所述内壁竖向连接管上部穿过引线孔（3）与压浆装置相连，所述外壁竖向连接管（9）上部直接与压浆装置相连，所述圆环式压浆管和竖向连接管与负压筒（5）内外壁焊接牢固，所述内壁圆环式压浆管和外壁圆环式压浆管道（7）开设有一圈注浆孔洞（10）。
2.根据权利要求1所述的一种侧壁带压浆装置的吸力式沉箱基础，其特征在于：所述圆环式压浆管道有n层内壁注浆管和m层外壁圆环式压浆管道（7），其中n和m为正整数。
3.根据权利要求2所述的一种侧壁带压浆装置的吸力式沉箱基础，其特征在于：所述圆环式压浆管道有2层，包括内壁上层圆环式压浆管（61）和内壁下层圆环式压浆管（62），所述内壁上层圆环式压浆管（61）通过内壁上竖向连接管（81）连接，所述内壁下层圆环式压浆管道（62）通过内壁下竖向连接管（82）连接，所述外壁圆环式压浆管道（7）通过外壁竖向连接管（9）连接，所述内壁上竖向连接管（81）和内壁下竖向连接管（82）上部穿过引线孔（3）与压浆装置相连，所述外壁内壁上层连接管（9）上部直接与压浆装置相连。
4.根据权利要求1所述的一种侧壁带压浆装置的吸力式沉箱基础，其特征在于：所述负压筒（5）接抽水泵。
5.根据权利要求1所述的一种侧壁带压浆装置的吸力式沉箱基础，其特征在于：所述内壁上层圆环式压浆管（61）、内壁下层圆环式压浆管（62）和外壁圆环式压浆管道（7）每隔一定距离开设一个压浆孔洞（10），所述压浆孔洞（10）沿对应圆环式压浆管道均匀布置。
6.根据权利要求1所述的一种侧壁带压浆装置的吸力式沉箱基础，其特征在于：所述引线孔（3）处设有橡胶塞。
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