CN111472375A - 一种带有凸边的劲性复合吸力式沉箱基础 - Google Patents

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王海波
刘泽龙
朱文波
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
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    • E02D27/10—Deep foundations
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D23/00—Caissons; Construction or placing of caissons

Abstract

本发明涉及一种带有凸边的劲性复合吸力式沉箱基础，包括水泥土搅拌桩加固体和嵌入设置在所述水泥土搅拌桩加固体内部的吸力式沉箱基础；所述吸力式沉箱基础呈筒体状，所述吸力式沉箱基础的上端设有封盖且下端设有开口；所述封盖上设有导缆孔和排水阀；所述排水阀与所述吸力式沉箱基础的内腔相连通；所述吸力式沉箱基础的外表面和内腔分别设有若干个外凸边和内凸边；所述外凸边和内凸边的截面均呈直角三角形；其中每个所述内凸边和外凸边呈圆环形或分段式圆环形布置在所述吸力式沉箱基础的内外表面；本发明可大大提高吸力式沉箱基础抗拔承载力，确保风机结构整体稳定性。

Description

一种带有凸边的劲性复合吸力式沉箱基础
技术领域
本发明涉及一种带有凸边的劲性复合吸力式沉箱基础，属于漂浮式海上平台以及海上漂浮式风机锚固基础领域。
背景技术
吸力式沉箱基础是海上风电基础以及海上平台常用的基础形式。由于浅层土体多以淤泥、粉砂土为主，土质相对较差，吸力式沉箱基础承载特性受浅层土体影响较大。同时在复杂海洋环境下，受风、浪、流等因素的影响，以及长期的上拔荷载作用，吸力式沉箱基础产生较大的水平与竖向承载力和变位，威胁上部结构安全。
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负压作用使基础预先达到一定的深度，当吸力式沉箱基础受竖向荷载作用时，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，承载力较低。
水泥土与吸力式沉箱基础之间的粘结强度约为抗压强度的0.18-0.25倍，因此仅靠水泥土与吸力式沉箱基础之间的粘结强度，并不能充分的利用水泥土的自重来抵抗上拔荷载。通过在沉箱周围设置凸边，有效的利用水泥土的抗压强度来增大水泥土与吸力式沉箱基础之间界面摩擦力。大大的提高了水泥土自重的利用率。
发明内容
本发明针对吸力式沉箱基础抗拔承载力与水平承载力较低的问题，提供了一种带有凸边的劲性复合吸力式沉箱基础，大大提高的提高了吸力式沉箱基础的竖向抗拔承载力与水平承载力。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种带有凸边的劲性复合吸力式沉箱基础，包括水泥土搅拌桩加固体和嵌入设置在所述水泥土搅拌桩加固体内部的吸力式沉箱基础；所述吸力式沉箱基础呈筒体状，所述吸力式沉箱基础的上端设有封盖且下端设有开口；所述封盖上设有导缆孔和排水阀；所述排水阀与所述吸力式沉箱基础的内腔相连通；所述吸力式沉箱基础的外表面和内腔分别设有若干个外凸边和内凸边；所述外凸边和内凸边的截面均呈直角三角形；其中每个所述内凸边呈圆环形或分段式圆环形布置在所述吸力式沉箱基础的内腔表面；每个所述外凸边呈圆环形或分段式圆环形布置在所述吸力式沉箱基础的外表面。
本发明通过吸力式沉箱基础下沉前的地基处理，使吸力式沉箱基础与水泥土搅拌桩加固体形成整体，并结合水泥土抗压强度高特点，同时在吸力式沉箱基础外侧设有外凸边且内腔设有内凸边，达到提高吸力式沉箱基础的竖向与水平承载能力。
本发明的进一步改进在于：所述水泥土搅拌桩加固体的截面呈正方形或圆形，根据现场的施工情况设定水泥土搅拌桩加固体的形状要求。
本发明的进一步改进在于：所述水泥土搅拌桩加固体横截面的长度或直径为吸力式沉箱基础直径的1.0-2.0倍，提高结构的稳固性。
本发明的进一步改进在于：所述水泥土搅拌桩加固体的高度大于等于所述吸力式沉箱基础的高度。
本发明的进一步改进在于：所述外凸边的截面呈直角三角形，直角三角形可为等边与不等边三角形；其中所述外凸边其中一侧的直角边固定在所述吸力式沉箱基础的外表面且另一直角边与所述吸力式沉箱基础垂直。
本发明的进一步改进在于：所述内凸边的截面呈直角三角形，直角三角形可为等边与不等边三角形，其中所述内凸边其中一侧的直角边固定在所述吸力式沉箱基础的内腔且另一直角边与所述吸力式沉箱基础的内腔垂直。
本发明的进一步改进在于：所述外凸边垂直与所述吸力式沉箱基础外侧的直角边的长度为所述吸力式沉箱基础直径的1/15-1/8的长度。
本发明的进一步改进在于：所述内凸边垂直与所述吸力式沉箱基础内腔的直角边的长度为所述吸力式沉箱基础直径的1/15-1/8的长度。
本发明的进一步改进在于：所述凸边界面为直角三角形，直角三角形可为等边与不等边三角形，直角三角形的一条直角边与吸力式沉箱基础连接，另一直角边垂直吸力式沉箱基础表面。
本发明考虑到吸力式沉箱基础抗拔承载力较低，本发明依据地基加固原理，对吸力式沉箱基础周围土体进行水泥土搅拌桩加固处理，通过水泥土搅拌桩加固体的土体与吸力式沉箱基础结合成一体，吸力式沉箱基础抗拔承载力不在是沉箱筒壁与土体之间的摩擦力和基础自重组成。而由沉箱与地基加固联合体自重与加固体与土体之间摩擦力组成，通过在吸力式沉箱基础上设置的内凸边和内凸边，利用水泥土抗压强度高的优点，大大的提高水泥土可利用的自重。
本发明的有益效果如下：
本发明提高吸力式沉箱基础水平承载力于竖向承载力，减小吸力式沉箱基础水平变形与竖向变形；本发明能够降低海上风电工程成本，提高工程效率，确保风机结构整体稳定性。
附图说明
图1是一种吸力式沉箱基础与矩形式水泥土搅拌桩加固体的结构示意图；
图2是一种吸力式沉箱基础与圆柱形式水泥土搅拌桩加固的结构示意图；
图3是实施例中外凸边的结构示意图；
图4是实施例中内凸边的结构示意图；
图5是图3中外凸边的截面图；
图6是图4中内凸边的截面图；
图中： 1、吸力式沉箱基础，2、水泥土搅拌桩加固体，3封盖，4、导缆孔，5、排水阀,6外凸边，7、内凸边,6-1、凸边外表面，6-2、外凸边内表面，6-3、外凸边顶面，7-1、内凸边外表面，7-2、内凸边内表面，7-3、内凸边顶面。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。
结合附图可见，一种带有凸边的劲性复合吸力式沉箱基础，包括水泥土搅拌桩加固体2和嵌入设置在所述水泥土搅拌桩加固体2内部的吸力式沉箱基础1；所述吸力式沉箱基础1呈筒体状，所述吸力式沉箱基础1的上端设有封盖3且下端设有开口；所述封盖3上设有导缆孔4和排水阀5；所述排水阀5与所述吸力式沉箱基础1的内腔相连通；所述吸力式沉箱基础1的外表面和内腔分别设有若干个外凸边6和内凸边7；所述外凸边6和内凸边7的截面均呈三角形；其中每个所述内凸边7呈圆环形布置在所述吸力式沉箱基础1的内腔表面；每个所述外凸边6呈圆环形布置在所述吸力式沉箱基础1的外表面。
如图1所示：所述水泥土搅拌桩加固体2的截面呈正方形；所述水泥土搅拌桩加固体2横截面的长度或直径为吸力式沉箱基础1直径的1.0倍；所述水泥土搅拌桩加固体2的高度大于所述吸力式沉箱基础1的高度。
如图2所示：所述水泥土搅拌桩加固体2的截面呈圆形；所述水泥土搅拌桩加固体2横截面的长度或直径为吸力式沉箱基础1直径的1.0倍；所述水泥土搅拌桩加固体2的高度大于所述吸力式沉箱基础1的高度。
如图3、4、5、6所示：
所述外凸边6包括外凸边外表面6-1、外凸边内表面6-2，外凸边顶面6-3；
所述外凸边6的截面呈直角三角形，其中所述外凸边的内表面固定在所述吸力式沉箱基础1的外表面且所述外凸边的顶面6-3与所述吸力式沉箱基础1垂直设置。
所述内凸边7包括内凸边外表面7-1、内凸边内表面7-2，内凸边顶面7-3；
所述内凸边7的截面呈直角三角形，其中所述内凸边的外表面7-2固定在所述吸力式沉箱基础1的内腔且内凸边顶面7-3与所述吸力式沉箱基础1的内腔垂直。
所述外凸边6垂直与所述吸力式沉箱基础1外侧的直角边的长度为所述吸力式沉箱基础1直径的1/15的长度。
所述内凸边7垂直与所述吸力式沉箱基础1内腔的直角边的长度为所述吸力式沉箱基础1直径的1/15的长度。
上述实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围，即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种带有凸边的劲性复合吸力式沉箱基础，其特征在于：包括水泥土搅拌桩加固体（2）和嵌入设置在所述水泥土搅拌桩加固体（2）内部的吸力式沉箱基础（1）；所述吸力式沉箱基础（1）呈筒体状，所述吸力式沉箱基础（1）的上端设有封盖（3）且下端设有开口；所述封盖（3）上设有导缆孔（4）和排水阀（5）；所述排水阀（5）与所述吸力式沉箱基础（1）的内腔相连通；所述吸力式沉箱基础（1）的外表面和内腔分别设有若干个外凸边（6）和内凸边（7）；所述外凸边（6）和内凸边（7）的截面均呈三角形；其中每个所述内凸边（7）呈圆环形或分段式圆环形布置在所述吸力式沉箱基础（1）的内腔表面；每个所述外凸边（6）呈圆环形或分段式圆环形布置在所述吸力式沉箱基础（1）的外表面。
2.根据权利要求1所述的一种带有凸边的劲性复合吸力式沉箱基础，其特征在于：所述水泥土搅拌桩加固体（2）的截面呈正方形或圆形。
3.根据权利要求1所述一种带有凸边的劲性复合吸力式沉箱基础，其特征在于：所述水泥土搅拌桩加固体（2）横截面的长度或直径为吸力式沉箱基础（1）直径的1.0-2.0倍。
4.根据权利要求1所述的一种带有凸边的劲性复合吸力式沉箱基础，其特征在于：所述水泥土搅拌桩加固体（2）的深度大于等于所述吸力式沉箱基础（1）的高度。
5.根据权利要求1所述的一种带有凸边的劲性复合吸力式沉箱基础，其特征在于：所述外凸边（6）的截面呈直角三角形，其中所述外凸边（6）其中一侧的直角边固定在所述吸力式沉箱基础（1）的外表面且另一直角边与所述吸力式沉箱基础（1）垂直。
6.根据权利要求1所述的一种带有凸边的劲性复合吸力式沉箱基础，其特征在于：所述内凸边的截面呈直角三角形，其中所述内凸边其中一侧的直角边固定在所述吸力式沉箱基础（1）的内腔且另一直角边与所述吸力式沉箱基础（1）的内腔垂直。
7.根据权利要求5所述的一种带有凸边的劲性复合吸力式沉箱基础，其特征在于：所述外凸边（6）垂直与所述吸力式沉箱基础（1）外侧的直角边的长度为所述吸力式沉箱基础（1）直径的1/15-1/8的长度。
8.根据权利要求6所述的一种带有凸边的劲性复合吸力式沉箱基础，其特征在于：所述内凸边（7）垂直与所述吸力式沉箱基础（1）内腔的直角边的长度为所述吸力式沉箱基础（1）直径的1/15-1/8的长度。
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