CN110593251A - 一种适用于软土海底地基改良的筒型装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于软土海底地基改良的筒型装置及其施工方法，包括筒裙和筒裙顶端的筒顶盖，所述筒顶盖均布穿置有环绕顶盖圆心与外部抽水设备连接的抽水管；所述筒裙内壁等间距的固定设置有与外部灌浆设备连接的灌浆管，所述灌浆管的顶端穿出筒顶盖并与筒顶盖相封闭；所述灌浆管的顶部管口固定设置有阀门，所述灌浆管在竖直方向上等间距的开设有喷浆孔。本发明旨在提供一种适用于软土海底地基，可提高筒型基础承载力及稳定性的筒型装置及其施工方法。

Description

一种适用于软土海底地基改良的筒型装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及海上风电基础工程领域，尤其涉及一种适用于软土海底地基改良的筒型装置及其施工方法。

背景技术

风能是可再生能源的重要组成部分，积极地开发风能对于改善能源系统结构、缓解能源危机、保护生态环境具有深远意义。随着风电技术逐渐由陆上延伸到海上，海上风力发电已经成为世界可再生能源发展领域的焦点。进入新世纪以来，我国海上风电发展态势迅猛，逐渐成为我国应对能源供应和能源安全问题的一项重要举措，海上风力发电已经进入了一个快速发展的阶段。

目前，由于筒型基础结构形式简单，运输安装方便，承载能力强，可实现一步式安装，在实际工程中的适应范围较广。随着海上风电规模和装机容量越来越大，传统负压筒型海上风机基础多用于软弱覆盖层较厚的海上风电场中，因此，地基稳定性对海上风电的整体结构安全尤为重要。与陆地相比，海洋环境的地质条件较差，多以淤泥、粉质沙土及有机杂质为主，地基承载力较弱。为了提高海床地基强度，增强地基承载力，工程中经常采用打桩或者换填垫层法对海床地基进行处理。其中，换填垫层法主要适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理，而打桩则需要打桩船及打桩锤等大型设备，两种方法施工难度大，成本高，不适用于筒型基础且容易引起环境问题。因此，现急需一种适用于软土海底地基，可提高筒型基础承载力及稳定性的筒型装置。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，旨在提供一种适用于软土海底地基，可提高筒型基础承载力及稳定性的筒型装置及其施工方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种适用于软土海底地基改良的筒型装置，包括筒裙和筒裙顶端的筒顶盖，所述筒顶盖均布穿置有环绕顶盖圆心与外部抽水设备连接的抽水管；所述筒裙内壁等间距的固定设置有与外部灌浆设备连接的灌浆管，所述灌浆管的顶端穿出筒顶盖并与筒顶盖相封闭；所述灌浆管的顶部管口固定设置有阀门，所述灌浆管在竖直方向上等间距的开设有喷浆孔。

进一步的，所述灌浆管的底部管口位于筒裙底端，灌浆管与筒裙内壁通过焊接连接为整体。

进一步的，所述灌浆管由钢管制成，灌浆管设置有8-16个。

进一步的，所述抽水管在距离筒顶盖圆心1/3-1/2半径处环向设置有6-10个。

进一步的，所述喷浆孔之间的距离为0.5m-1m，每层喷浆孔在灌浆管管壁环向开设有2-3个。

进一步的，所述阀门为单向阀。

一种适用于软土海底地基改良的筒型装置的施工方法，步骤如下：

①将基础结构预制完成后通过船舶运送到指定安装地点；

②通过结构自重将筒型基础下沉至海底地基，待筒型基础底部与地基稳定后通过在抽水管外部连接抽水设备，从抽水管缓慢向筒外排水，进一步让筒型基础的底端沉入海底地基形成使筒内形成封闭结构，然后继续向外抽水；

③在阀门外部连接灌浆设备后打开阀门，通过阀门向灌浆管注入加固浆料，并通过加压的方式让灌浆管的底部管口和各喷浆孔向海底地基喷射加固浆料；

④通过外部抽水设备，继续从抽水管缓慢向外抽水，将聚集在灌浆管附近的加固浆料通过渗流作用的带动下，填补抽水后各土层内的缝隙，当海底土层过软，海底泥土容易随抽水管抽出时，可在抽水管管口设置过滤网；

⑤筒型基础施工完成后，关闭阀门并封闭抽水管，再对筒型基础外部的抽水设备和灌浆设备进行拆解，通过浮吊安装上部风机塔筒、机头等风电设备。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明可适用于软土海底地基处理与筒型基础安装一体化施工，极大地降低了施工成本。将软土地基的加固剂封闭于筒型基础的筒裙内，能有效减小海洋水体环境污染，并让筒内的加固剂与海底的泥土充分混合，使筒内的海底泥土和加固剂相固结。在筒型基础筒裙内壁增设一定数量的钢管，增强了筒裙整体刚度，提高基础承载能力，尤其是在海床表层含有淤泥质的地基，本发明能显著提高基础竖向承载力以及整体结构稳定性，降低施工难度及施工成本，具有良好的推广应用前景。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的侧视结构示意图；

图3为本发明的俯视结构示意图。

附图标记说明：

1-抽水管，2-筒顶盖，3-筒裙，4-灌浆管，5-喷浆孔，6-阀门。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图3所示，一种适用于软土海底地基改良的筒型装置，包括筒裙3和筒裙3顶端的筒顶盖2，所述筒顶盖2均布穿置有环绕顶盖2圆心与外部抽水设备连接的抽水管1；所述筒裙3内壁等间距的固定设置有与外部灌浆设备连接的灌浆管4，所述灌浆管4的顶端穿出筒顶盖2并与筒顶盖2相封闭；所述灌浆管4的顶部管口固定设置有阀门6，所述灌浆管4在竖直方向上等间距的开设有喷浆孔5；所述灌浆管4的底部管口位于筒裙3底端，灌浆管4与筒裙3内壁通过焊接连接为整体，所述灌浆管4由钢管制成，灌浆管4设置有8-16个，本实施例为8个；所述抽水管1在距离筒顶盖圆心1/3-1/2半径处环向设置有6-10个，本实施例中抽水管1与筒顶盖圆心的距离为1/3的顶盖半径，共设置有6个；所述喷浆孔5之间的距离为0.5m-1m，每层喷浆孔5在灌浆管4管壁环向开设有2-3个，本实施例为2个。

其中，所述阀门6为单向阀，利于施工时在筒型基础内形成封闭环境。

本发明的具体施工方法如下：

①将基础结构预制完成后通过船舶运送到指定安装地点。

②关闭阀门6后，通过结构自重将筒型基础下沉至海底地基，待筒型基础底部与地基稳定后通过在抽水管1外部连接抽水设备，从抽水管1缓慢向筒外排水，使筒内形成负压进而下沉，进一步让筒型基础的底端沉入海底地基形成使筒内形成封闭结构。然后继续向外抽水，使整个筒型基础均匀缓慢沉入海床至筒顶盖2与海床紧密接触。

③在阀门6外部连接灌浆设备后打开阀门，通过阀门6向灌浆管4注入由水泥砂浆制成的加固浆料，并通过加压的方式让灌浆管4的底部管口和各喷浆孔5向海底地基喷射加固浆料，让加固浆料自上而下的从多角度的喷浆孔5分散至地基中，与筒型基础与各土层充分接触。

④通过外部抽水设备，继续从抽水管1缓慢向外抽水，加快筒内各土层水体由下往上渗流，在筒内土体形成渗流场，将聚集在灌浆管4附近的加固浆料通过渗流作用的带动下，填补抽水后各土层内的缝隙，使加固浆料与各土层充分混合，保证海底地基土层较软时的固结效果。当海底土层过软，海底泥土容易随抽水管1抽出时，可在抽水管1管口设置过滤网，防止土层流失导致筒型基础随土层下陷。

⑤筒型基础施工完成后，关闭阀门6并封闭抽水管1，再对筒型基础外部的抽水设备和灌浆设备进行拆解，通过浮吊安装上部风机塔筒、机头等风电设备。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种适用于软土海底地基改良的筒型装置，包括筒裙和筒裙顶端的筒顶盖，其特征在于：所述筒顶盖均布穿置有环绕顶盖圆心与外部抽水设备连接的抽水管；所述筒裙内壁等间距的固定设置有与外部灌浆设备连接的灌浆管，所述灌浆管的顶端穿出筒顶盖并与筒顶盖相封闭；所述灌浆管的顶部管口固定设置有阀门，所述灌浆管在竖直方向上等间距的开设有喷浆孔。

2.根据权利要求1所述的一种适用于软土海底地基改良的筒型装置，其特征在于：所述灌浆管的底部管口位于筒裙底端，灌浆管与筒裙内壁通过焊接连接为整体。

3.根据权利要求2所述的一种适用于软土海底地基改良的筒型装置，其特征在于：所述灌浆管由钢管制成，灌浆管设置有8-16个。

4.根据权利要求1所述的一种适用于软土海底地基改良的筒型装置，其特征在于：所述抽水管在距离筒顶盖圆心1/3-1/2半径处环向设置有6-10个。

5.根据权利要求1所述的一种适用于软土海底地基改良的筒型装置，其特征在于：所述喷浆孔之间的距离为0.5m-1m，每层喷浆孔在灌浆管管壁环向开设有2-3个。

6.根据权利要求1所述的一种适用于软土海底地基改良的筒型装置，其特征在于：所述阀门为单向阀。

7.一种适用于软土海底地基改良的筒型装置的施工方法，其特征在于：步骤如下：

①将基础结构预制完成后通过船舶运送到指定安装地点；

②通过结构自重将筒型基础下沉至海底地基，待筒型基础底部与地基稳定后通过在抽水管外部连接抽水设备，从抽水管缓慢向筒外排水，进一步让筒型基础的底端沉入海底地基形成使筒内形成封闭结构，然后继续向外抽水；

③在阀门外部连接灌浆设备后打开阀门，通过阀门向灌浆管注入加固浆料，并通过加压的方式让灌浆管的底部管口和各喷浆孔向海底地基喷射加固浆料；

④通过外部抽水设备，继续从抽水管缓慢向外抽水，将聚集在灌浆管附近的加固浆料通过渗流作用的带动下，填补抽水后各土层内的缝隙，当海底土层过软，海底泥土容易随抽水管抽出时，可在抽水管管口设置过滤网；

⑤筒型基础施工完成后，关闭阀门并封闭抽水管，再对筒型基础外部的抽水设备和灌浆设备进行拆解，通过浮吊安装上部风机塔筒、机头等风电设备。