CN111980048A - 一种装配式海洋桩基础 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种装配式海洋桩基础，包括吸力桶、翼缘钢管桩以及翼板；翼缘钢管桩的顶端插入吸力桶内，两者通过翼板连接组合在一起形成共同承载系统。本发明解决了单一桩基础承载力低、抗冲刷能力弱的缺陷，翼缘钢管桩与吸力桶之间通过翼板实现拼接，结构稳定性强且安装简单，易于推广。另外，同等承载力条件下可以显著减少桩长，节约造价，有益于推动海洋工程的高效建设。

Description

一种装配式海洋桩基础

技术领域

本发明属于海洋基础工程与防灾减灾领域，具体涉及一种装配式海洋桩基础。

背景技术

21世纪是海洋的世纪，随着“海洋强国”战略提出，海洋能源开发和海洋工程建设呈现出前所未有的态势。抢占海洋先机必须要解决海洋开发过程中的工程安全问题。承载各种上部结构的海洋基础工程具有隐蔽性、施工难度大、结构-土相互作用复杂等特点，是海洋工程师和岩土工程师面临的难题，也是迫切需要解决的问题。海洋开发中的基础型式主要有导管架基础、单桩基础、群桩基础，近些年，也相继出现了吸力桶基础、浮式基础等新型基础型式。

当前，在海洋能源开发特别是海上风电建设过程中，桩基础以其高承载力、地层适应性强、技术成熟等优点得到了广泛应用。海底环境复杂，海上风电桩基础在服役过程中，要面对上部风荷载、波流荷载的循环加载，也面临波浪对海床地层的冲刷，还可能遭受极端地震荷载的影响。以上复杂荷载环境对海洋桩-土相互作用体系提出了挑战，对海洋桩基的承载性能和安全稳定性提出了更高要求。传统意义而言，桩基础作为细长结构，其要抵抗更大的外荷载只能依靠增加桩长来实现，这就会带来成本的大幅增加，而且上部桩体面临冲刷影响是不可避免的，冲刷会快速降低桩基承载力。近年来，因桩基失效造成的海洋工程事故频发，如何保障桩基础的承载稳定性仍是一个技术难题，新的高效快捷、高承载力、强稳定性海洋桩基础亟待提出。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种装配式海洋桩基础。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种装配式海洋桩基础，包括吸力桶、翼缘钢管桩以及翼板；翼缘钢管桩的顶端插入吸力桶内，两者通过翼板连接组合在一起形成共同承载系统。进一步地，吸力桶包括可分离的桶盖与桶身。

进一步地，桶身的顶端内侧均布有四个卡槽；桶盖通过与卡槽相配合的钢制插片与桶身插接安装。

进一步地，翼板设有呈十字形分布的四个，均匀焊接于翼缘钢管桩的顶端，并且翼板的宽度为吸力桶与翼缘钢管桩所围成间隙宽度的1.2～1.5倍，翼板的长度为翼缘钢管桩直径的3～5倍。

进一步地，翼缘钢管桩的直径为吸力桶直径的0.3～0.8倍。

进一步地，该装配式海洋桩基础的施工方法如下：

（1）依据海床底层性质和工程需求，选择适宜的翼缘钢管桩尺寸和相配套的吸力桶尺寸；

（2）确定桩基施工孔位，先下放吸力桶，采用自重联合负压沉贯的方式，将吸力桶沉入海床面以下；待吸力桶安装就位后，将吸力桶的桶盖与桶身分离；

（3）吊装翼缘钢管桩，采用静压或锤击的方式在吸力桶中心位置打入翼缘钢管桩，翼缘钢管桩打入指定深度后，翼缘钢管桩上端的翼板插接于吸力桶桶身顶端内侧的四个卡槽内，拼装在一起形成共同抵抗外部荷载的组合结构，同时为后续上部结构安装提供支撑力。

本发明与现有技术相比，解决了单一桩基础承载力低、抗冲刷能力弱的缺陷，翼缘钢管桩与吸力桶之间通过翼板实现拼接，结构稳定性强且安装简单，易于推广。另外，同等承载力条件下可以显著减少桩长，节约造价，有益于推动海洋工程的高效建设。

附图说明

图1、本发明的结构示意图；

图2、本发明中吸力桶的分离式结构示意图；

图3、本发明中吸力桶下沉阶段结构示意图；

图4、本发明中施工安装示意图。

附图标记列表：1-吸力桶、2-翼缘钢管桩、3-翼板、4-桶盖、5-桶身、6-钢制插片、7-抽压阀、8-卡槽。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图1所示为本发明的结构示意图，本发明为一种装配式海洋桩基础，包括吸力桶1、翼缘钢管桩2以及翼板3。

如图2，吸力桶1包括可分离的桶盖4与桶身5，桶身5的顶端内侧均布有四个卡槽8；桶盖4通过与卡槽8相配合的钢制插片6与桶身5插接安装。

如图3所示，桶盖4表面增设有抽压阀7，吸力桶1在下沉安装阶段，桶盖4与桶身5处于密封连接状态，整个结构依靠自重并借助抽压阀7形成的负压机理下贯到海床底面。待吸力桶1安装完成后，将桶盖4与桶身5分离，并回收桶盖4。翼缘钢管桩2的顶端插入吸力桶1内，两者通过翼板3连接组合在一起形成共同承载系统，翼板3设有呈十字形分布的四个，均匀焊接于翼缘钢管桩2的顶端，并且翼板3的宽度为吸力桶1与翼缘钢管桩2所围成间隙宽度的1.2～1.5倍，翼板3的长度为翼缘钢管桩2直径的3～5倍，翼缘钢管桩2的直径为吸力桶1直径的0.3～0.8倍。

如图4所示，本实施例的施工方法如下：

（1）依据海床底层性质和工程需求，选择适宜的翼缘钢管桩2尺寸和相配套的吸力桶1尺寸；

（2）确定桩基施工孔位，先下放吸力桶1，采用自重联合负压沉贯的方式，将吸力桶1沉入海床面以下；待吸力桶1安装就位后，将吸力桶1的桶盖4与桶身5分离；

（3）吊装翼缘钢管桩2，采用静压或锤击的方式在吸力桶1中心位置打入翼缘钢管桩2，翼缘钢管桩2打入指定深度后，翼缘钢管桩2上端的翼板3插接于吸力桶1的桶身5顶端内侧的四个卡槽8内，拼装在一起形成共同抵抗外部荷载的组合结构，同时为后续上部结构安装提供支撑力。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制性技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种装配式海洋桩基础，其特征在于：包括吸力桶、翼缘钢管桩以及翼板；所述翼缘钢管桩的顶端插入吸力桶内，两者通过翼板连接组合在一起形成共同承载系统。

2.根据权利要求1所述的一种装配式海洋桩基础，其特征在于：所述吸力桶包括可分离的桶盖与桶身。

3.根据权利要求2所述的一种装配式海洋桩基础，其特征在于：所述桶身的顶端内侧均布有四个卡槽；所述桶盖通过与卡槽相配合的钢制插片与桶身插接安装。

4.根据权利要求3所述的一种装配式海洋桩基础，其特征在于：所述翼板设有呈十字形分布的四个，均匀焊接于翼缘钢管桩的顶端，并且翼板的宽度为吸力桶与翼缘钢管桩所围成间隙宽度的1.2～1.5倍，翼板的长度为翼缘钢管桩直径的3～5倍。

5.根据权利要求4所述的一种装配式海洋桩基础，其特征在于：所述翼缘钢管桩的直径为吸力桶直径的0.3～0.8倍。

6.根据权利要求4所述的一种装配式海洋桩基础，其特征在于：其施工方法如下：

（1）依据海床底层性质和工程需求，选择适宜的翼缘钢管桩尺寸和相配套的吸力桶尺寸；

（2）确定桩基施工孔位，先下放吸力桶，采用自重联合负压沉贯的方式，将吸力桶沉入海床面以下；待吸力桶安装就位后，将吸力桶的桶盖与桶身分离；

（3）吊装翼缘钢管桩，采用静压或锤击的方式在吸力桶中心位置打入翼缘钢管桩，翼缘钢管桩打入指定深度后，翼缘钢管桩上端的翼板插接于吸力桶桶身顶端内侧的四个卡槽内，拼装在一起形成共同抵抗外部荷载的组合结构，同时为后续上部结构安装提供支撑力。

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