CN109457719B - 单桩基础及其基础桩结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种单桩基础及其基础桩结构，所述基础桩结构包括：中空桩体，以及设于所述中空桩体内的环形加强板，所述环形加强板的底部外径与所述中空桩体的内径匹配，且所述环形加强板的底部外沿与所述中空桩体的内壁连接，所述环形加强板的顶部外径小于所述中空桩体的内径；所述环形加强板的外壁与所述中空桩体的内壁之间填充有灌浆物。本发明提高了基础桩结构的水平承载力与抗倾覆抗倾覆能力，减小桩身位移，提高基础桩结构的自振频率。提高了基础桩结构及使用该基础桩结构的单桩基础在表层淤泥较厚的场址的适用性，在深水区域的适用性强，具有极高的应用价值。

Description

单桩基础及其基础桩结构
技术领域
本发明涉及海上风电技术领域，特别是涉及单桩基础及其基础桩结构。
背景技术
随着海上风电场开发建设和技术发展，海上风电机组平均单机容量呈逐年上升的态势，离岸距离和水深也不断增大。单桩基础是目前应用最广泛的基础形式，单桩基础主要承受风、浪、流等环境荷载作用，其水平承载性能是其适用与否的关键。由于整体刚度相对较小，桩身泥面处位移往往较大，在波浪、风荷载作用下的结构动力响应较大，容易产生疲劳损伤甚至失效。在深水区域和表层淤泥较厚的风电场场址，采用传统的单桩基础型式，桩的直径和壁厚会显著增加，既增加了成本也增加了施工难度。
发明内容
基于此，有必要针对在深水区域和表层淤泥较厚的地质条件下，传统的海上风电单桩成本及施工难度大的问题，提供一种单桩基础及其基础桩结构。
一种基础桩结构，包括：中空桩体，以及设于所述中空桩体内的环形加强板，所述环形加强板的底部外径与所述中空桩体的内径匹配，且所述环形加强板的底部外沿与所述中空桩体的内壁连接，所述环形加强板的顶部外径小于所述中空桩体的内径；所述环形加强板的外壁与所述中空桩体的内壁之间填充有灌浆物。
本技术方案的基础桩结构对中空桩体内部设置加固结构，具体地，本技术方案在中空桩体内套设一个环形加强板，且所述环形加强板的底部与中空桩体的内壁连接并密封，又由于所述环形加强板的顶部外径小于所述中空桩体的内径，从而环形加强板与中空桩体之间存在间隙，且底部密封，可在所述环形加强板的外壁与所述中空桩体的内壁之间填充有灌浆物，例如细石混凝土。本技术方案在利用较小桩径的情况下，无需增加桩径而加强桩身结构以增大基础桩结构的刚度，主要通过灌浆物增加桩身重量和降低重心分别提高基础桩结构的水平承载力与抗倾覆能力，减小桩身位移，提高基础桩结构的自振频率。由于降低单桩桩径，从而优化工程量，减少了投资；单桩直径小，沉桩难度相对较小，有更多的施工船机设备可供选择。且本技术方案的环形加强板设计成具有大径端和小径端的上小下大的结构，有利于增加桩施打时环形加强板及灌浆物对土层的穿透力，提高可打入性。本技术方案的基础桩结构设于泥面处一定范围内，优选地，本技术方案位于泥面附近至泥面下1/3桩身入泥深度的范围。提高了基础桩结构及使用该基础桩结构的单桩基础在表层淤泥较厚的场址的适用性，在深水区域的适用性强，具有极高的应用价值。
进一步地，所述环形加强板为倒漏斗状或锥环状。
进一步地，所述环形加强板的底部设有一圈用于与所述中空桩体的内壁连接的凸缘。
进一步地，所述环形加强板的外壁与所述中空桩体的内壁之间设有至少两个加固板，至少两个所述加固板沿所述环形加强板的圆周方向均匀间隔设置。
进一步地，所述加固板的外形与所述环形加强板的外壁和所述中空桩体的内壁之间的截面形状一致。
进一步地，所述加固板上设有通孔。
进一步地，所述通孔的数量为多个，多个所述通孔沿所述加固板的长度方向均匀间隔设置。
进一步地，所述环形加强板的外壁设有多条环状加强筋，多条所述环状加强筋沿所述环形加强板的轴向方向均匀间隔设置。
进一步地，所述中空桩体的内壁设有多条环状加强筋，多条所述环状加强筋沿所述环形加强板的轴向方向均匀间隔设置。
本技术方案还提供一种单桩基础，包括如上任一项所述的基础桩结构，以及与所述基础桩结构一端连接的风机塔筒。
本技术方案的单桩基础应用上述基础桩结构，并将基础桩结构设于泥面处一定范围内，提高了基础桩结构及使用该基础桩结构的单桩基础在表层淤泥较厚的场址的适用性，在深水区域的适用性强，具有极高的应用价值。
附图说明
图1为本发明的实施方式所述的单桩基础的结构示意图；
图2为本发明的实施方式所述的环形加强板的结构示意图；
图3为本发明的实施方式所述的加固板的结构示意图；
图4为图1的A-A向截面视图。
100、基础桩结构；10、中空桩体；20、环形加强板；21、凸缘；30、灌浆物；40、加固板；41、通孔；200、泥面。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
如图1所示的一种基础桩结构100，包括：中空桩体10，以及设于所述中空桩体10内的环形加强板20，所述环形加强板20的底部外径与所述中空桩体10的内径匹配，且所述环形加强板20的底部外沿与所述中空桩体10的内壁连接，所述环形加强板20的顶部外径小于所述中空桩体10的内径；所述环形加强板20的外壁与所述中空桩体10的内壁之间填充有灌浆物30。
本实施方式的基础桩结构100对中空桩体10内部设置加固结构，具体地，本实施方式的中空桩体10为钢管桩，在中空桩体10内套设一个环形加强板20，且所述环形加强板20的底部与中空桩体10的内壁连接并密封，又由于所述环形加强板20的顶部外径小于所述中空桩体10的内径，从而环形加强板20与中空桩体10之间存在间隙，且底部密封，具有一定承托作用，可在所述环形加强板20的外壁与所述中空桩体10的内壁之间填充有灌浆物30，例如细石混凝土或其他等效灌浆物。本实施方式在利用较小桩径的情况下，无需增加桩径而加强桩身结构以增大基础桩结构100的刚度，主要通过灌浆物增加桩身重量和降低重心分别提高基础桩结构100的水平承载力与抗倾覆能力，减小桩身位移，提高基础桩结构100的自振频率。由于降低单桩桩径，从而优化工程量，减少了投资；单桩直径小，沉桩难度相对较小，有更多的施工船机设备可供选择。且本实施方式的环形加强板20设计成具有大径端和小径端的上小下大的结构，有利于增加桩施打时环形加强板20及灌浆物30对土层的穿透力，提高可打入性。本实施方式的基础桩结构100设于泥面200处一定范围内，优选地，本实施方式位于泥面附近至泥面下1/3桩身入泥深度的范围。提高了基础桩结构100及使用该基础桩结构100的单桩基础在表层淤泥较厚的场址的适用性，在深水区域的适用性强，具有极高的应用价值。
如图2结合图1所示，所述环形加强板20为倒漏斗状或锥环状。本实施方式中，所述环形加强板20为倒漏斗状，即上部为圆柱形，下部为锥环形的结构。在其他实施方式中，所述环形加强板20为锥环状。
本实施方式中，所述环形加强板20的底部通过焊接的方式与中空桩体10的内壁连接，为了便于焊接，从而所述环形加强板20的底部设有一圈用于与所述中空桩体10的内壁连接的凸缘21，方便焊接的同时，凸缘21更利于对灌浆物30的承载，增大环形加强板20底部的受力面积。
如图3所示，为了进一步加强本实施方式的基础桩结构100的刚度，所述环形加强板20的外壁与所述中空桩体10的内壁之间设有至少两个加固板40，至少两个所述加固板40沿所述环形加强板20的圆周方向均匀间隔设置。本实施方式中，所述加固板40的数量为八个，即沿圆周方向每隔45°布置一块加固板40。在其他实施方式中，所述加固板40的数量可依据具体工程调整。
如图4结合图1所示，所述加固板40的外形与所述环形加强板20的外壁和所述中空桩体10的内壁之间的截面形状一致。本实施方式中所述环形加强板20为倒漏斗状，故所述加固板40为底部一端呈斜面的刀型加固板。所述刀型加固板的两相对侧则分别连接环形加强板20和中空桩体10，加强所述基础桩结构100的刚度。在施工时，先在中空桩体10内布置好环形加强板20以及加固板40后，再对所述环形加强板20的外壁和所述中空桩体10的内壁之间进行灌浆物30的填充。
为了保证灌浆施工的质量，避免加固板40的设置影响灌浆物30的整体性和握裹力，所述加固板40上设有通孔41。所述通孔41将被加固板40分隔的各个部分的灌浆物30连接，增强了握裹力的同时，通孔41的设置增大了灌浆物30的受力面积，整个桩基础的稳定性得到提高。
所述通孔41的数量为多个，多个所述通孔41沿所述加固板40的长度方向均匀间隔设置。本实施方式的加固板40上设有五个通孔41。在其他实施方式中，可依据具体工程调整。
为进一步加强基础桩结构的刚度，抵抗环境载荷带来的变形，所述环形加强板20的外壁设有多条环状加强筋(图中未示出)，多条所述环状加强筋沿所述环形加强板20的轴向方向均匀间隔设置。即多条环状加强筋由环形加强板20的顶部自底部一圈一圈均匀间隔设置。
同理，所述中空桩体10的内壁设有多条环状加强筋，多条所述环状加强筋沿所述环形加强板20的轴向方向均匀间隔设置。
本实施方式还提供一种单桩基础，包括如上任一项所述的基础桩结构100，以及与所述基础桩结构100一端连接的风机塔筒。
本实施方式的单桩基础应用上述基础桩结构100，并将基础桩结构100设于泥面200处一定范围内，提高了基础桩结构100及使用该基础桩结构100的单桩基础在表层淤泥较厚的场址的适用性，在深水区域的适用性强，具有极高的应用价值。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种基础桩结构，其特征在于，包括：中空桩体，以及设于所述中空桩体内的环形加强板，所述环形加强板的底部外径与所述中空桩体的内径匹配，且所述环形加强板的底部外沿与所述中空桩体的内壁连接，所述环形加强板的顶部外径小于所述中空桩体的内径，所述环形加强板为上小下大的结构；所述环形加强板的外壁与所述中空桩体的内壁之间填充有灌浆物；所述环形加强板的底部设有一圈用于与所述中空桩体的内壁连接的凸缘；所述环形加强板的外壁与所述中空桩体的内壁之间设有至少两个加固板，至少两个所述加固板沿所述环形加强板的圆周方向均匀间隔设置；所述加固板的外形与所述环形加强板的外壁和所述中空桩体的内壁之间的截面形状一致；所述加固板上设有多个通孔；在施工时，先在中空桩体内布置好环形加强板以及加固板后，再对所述环形加强板的外壁和所述中空桩体的内壁之间进行灌浆物的填充；桩施打时，中空桩体、环形加强板以及灌浆物一同打入。
2.根据权利要求1所述的基础桩结构，其特征在于，所述环形加强板为倒漏斗状或锥环状。
3.根据权利要求1所述的基础桩结构，其特征在于，多个所述通孔沿所述加固板的长度方向均匀间隔设置。
4.根据权利要求1-3任一项所述的基础桩结构，其特征在于，所述环形加强板的外壁设有多条环状加强筋，多条所述环状加强筋沿所述环形加强板的轴向方向均匀间隔设置。
5.根据权利要求1-3任一项所述的基础桩结构，其特征在于，所述中空桩体的内壁设有多条环状加强筋，多条所述环状加强筋沿所述环形加强板的轴向方向均匀间隔设置。
6.一种单桩基础，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的基础桩结构，以及与所述基础桩结构一端连接的风机塔筒。
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