CN112211215A - 一种负压环强化刚性短桩基础及安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种负压环强化刚性短桩基础及安装方法，该基础包括设在海底的刚性短桩以及套在刚性短桩外侧的负压环，所述的负压环上设有与刚性短桩同轴且开口朝下的环形槽，所述的环形槽和海底面构成第一密封空腔，所述的负压环上设有抽气管、压浆管以及若干块压板，所述的抽气管连通第一密封空腔的内侧和外侧，所述的预制钢筋混凝土负压环与刚性短桩之间设有环形的缝隙，所述的压浆管连通缝隙的内侧和外侧，所述的缝隙内填充有水泥砂浆，所述的若干块压板均匀设置在负压环外缘且贴在海底面上。与现有技术相比，本发明具有抗弯性能好、稳定性强等优点。
Description
技术领域
本发明涉及海上风机基础技术领域，尤其是涉及一种负压环强化刚性短桩基础及安装方法。
背景技术
海上风力发电塔结构，在风及波浪荷载的作用下，基础受弯剪作用。一般常采用大直径钢长桩单桩基础，因下段桩身不能充分发挥抗弯作用所，以抗压富裕很多，抗弯效率不高；
现有技术也给出了一些解决方案，中国专利CN201810001208.3提出了一种海上风电复合式单桩基础及其施工方法，属于海上风力发电机组的基础结构及其施工方法。包括基础套筒，基础套筒为圆筒结构，底部与筒顶顶板相接，其内径大于普通预制钢管桩的外径并预留放置下沉施工套筒和抱桩器的空间；筒顶顶板上表面外缘设有配重仓围壁，设有首节下沉预制钢管桩，和普通预制钢管桩外径相同，首节下沉预制钢管桩内壁刻有下沉活塞的条形轨道以供下沉活塞竖直方向自由运动，设有下沉施工套筒连接圆环放置于基础套筒上表面圆环处，与上表面圆环大小相同，且连接圆环上留有用于与基础套筒螺栓连接的穿孔，从而与基础套筒螺栓连接，施工难度低，地质条件适应力强，抗地震能力强，经济性优。
但该专利无法适用于海底表面为软土的地方，当基础套筒周围的海底表层被掏空时该基础的稳定性大大降低，对抗弯性能影响大。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种负压环强化刚性短桩基础及安装方法，抗弯性能好，稳定性强。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种负压环强化刚性短桩基础，包括设在海底的刚性短桩，还包括套在刚性短桩外侧的负压环，所述的负压环上设有与刚性短桩同轴且开口朝下的环形槽，所述的环形槽和海底面构成第一密封空腔，所述的负压环上设有抽气管、压浆管以及若干块压板，所述的抽气管连通第一密封空腔的内侧和外侧，所述的预制钢筋混凝土负压环与刚性短桩之间设有环形的缝隙，所述的压浆管连通缝隙的内侧和外侧，所述的缝隙内填充有水泥砂浆，所述的若干块压板均匀设置在负压环外缘且贴在海底面上。
进一步地，所述的环形槽内均匀设有若干块隔板，将第一密封空腔分隔为若干个第二密封空腔，所述的抽气管的数量与第二密封空腔的数量相同，各个第二密封空腔对应一根连接其内侧和外侧的抽气管，可单独对每个第二密封空腔分别进行抽气，便于灵活控制负压环下沉的平整度。
进一步地，所述的压板为不锈钢网框复PVC膜，所述的压板通过铰链活动安装在负压环上，所述的压板上设有铸铁链条，可压住不锈钢网框复PVC膜，保护负压环周边海底不被海浪掏空。
进一步地，所述的负压环上还均匀设有若干块翻板，用于保护水泥砂浆，提高水泥砂浆的耐久性。
进一步地，所述的负压环的材料为钢筋混凝土，刚度大。
进一步地，所述的负压环上设有与刚性短桩同轴的环状管，该环状管上均匀设有若干根分叉管，所述的分叉管端部连通缝隙，所述的压浆管与环状管连接，保证水泥砂浆均匀流入缝隙，使得水泥砂浆完全填充缝隙，结构稳定。
进一步地，所述的环形槽的截面形状为梯形，所述的环形槽侧壁厚度由上至下逐渐递减，有利于负压环下沉至海底软土层内。
一种采用所述的负压环强化刚性短桩基础的安装方法，具体为：
将负压环下沉至海底面，通过抽气管对第一密封空腔抽气，形成负压，使得负压环下沉至海底软土层；
将刚性短桩插入海底面，通过压浆管向缝隙内填满水泥砂浆，并使翻板压住缝隙上方开口；
将压板压住负压环外侧的海底面。
与现有技术相比，本发明具有以如下有益效果：
(1)本发明在负压环上设有与刚性短桩同轴且开口朝下的环形槽，环形槽和海底面构成第一密封空腔，通过抽气管对第一密封空腔进行抽气，使得负压环下沉，结构稳定，同时可避免环形槽内的海底软土被掏空，负压环上均匀设有若干块压板，压板均匀设置在负压环外缘且贴在海底面上，保护负压环周边海底不被掏空，整体上使得刚性短桩下方的海底不被掏空，稳定性好，同时负压环与刚性短桩之间设有环形的缝隙，待刚性短桩插入海底后填充水泥砂浆，使刚性短桩和负压环之间连接稳定，操作简便，刚性短桩基础的抗弯性能好，且抗弯性能的稳定性好；
(2)本发明在环形槽内均匀设有若干块隔板，将第一密封空腔分隔为若干个第二密封空腔，抽气管的数量与第二密封空腔的数量相同，各个第二密封空腔对应一根连接其内侧和外侧的抽气管，可单独对每个第二密封空腔分别进行抽气，便于灵活控制负压环下沉的平整度；
(3)本发明将压板通过铰链活动安装在负压环上，使得负压环下沉后在展开压板，便于操作；
(4)本发明在压板上设有铸铁链条，铸铁链条压住压板，结构稳定；
(5)本发明采用不锈钢网框复PVC膜作为压板，结构强度大，防止海底软土层流失的性能好；
(6)本发明在负压环上还均匀设有若干块翻板，用于保护水泥砂浆，提高水泥砂浆的耐久性；
(7)本发明在负压环上设有与刚性短桩同轴的环状管，该环状管上均匀设有若干根分叉管，分叉管端部连通缝隙，压浆管与环状管连接，使得水泥砂浆完全填充缝隙，结构稳定；
(8)本发明将环形槽的截面形状设置为梯形，所述的环形槽侧壁厚度由上至下逐渐递减，有利于负压环下沉至海底软土层内。
附图说明
图1为压板展开前本发明的结构示意图；
图2为压板展开后本发明的结构示意图；
图3为本发明的俯视；
图中标号说明：
1.刚性短桩，2.负压环，3.抽气管，4.压浆管，5.缝隙，6.压板，7.铸铁链条，8.铰链，9.翻板，10.隔板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种负压环强化刚性短桩基础，如图1、图2和图3，包括设在海底的刚性短桩1以及套在刚性短桩1外侧的负压环2，负压环2的材料为钢筋混凝土，负压环2的容重大于海水，负压环2上设有与刚性短桩1同轴且开口朝下的环形槽，环形槽和海底面构成第一密封空腔，负压环2上设有抽气管3、压浆管4以及若干块压板6，抽气管3连通第一密封空腔的内侧和外侧，预制钢筋混凝土负压环2与刚性短桩1之间设有环形的缝隙5，压浆管4连通缝隙5的内侧和外侧，缝隙5内填充有混凝土，压板6为不锈钢网框复PVC膜，若干块压板6均匀设置在负压环2外缘上，压板6通过铰链8活动安装在负压环2上，压板6上设有铸铁链条7，可压住不锈钢网框复PVC膜，保护负压环2周边海底不被海浪掏空。
环形槽内均匀设有若干块隔板10，将第一密封空腔分隔为若干个第二密封空腔，抽气管3的数量与第二密封空腔的数量相同，各个第二密封空腔对应一根连接其内侧和外侧的抽气管3，可单独对每个第二密封空腔分别进行抽气，便于灵活控制负压环2下沉的平整度。
负压环2上还均匀设有若干块翻板9，用于保护水泥砂浆，提高水泥砂浆的耐久性。
负压环2上设有与刚性短桩1同轴的环状管，该环状管上均匀设有若干根分叉管，分叉管端部连通缝隙5，压浆管4与环状管连接。
环形槽的截面形状为梯形，环形槽侧壁厚度由上至下逐渐递减，有利于负压环2下沉至海底软土层内。
实施例2
与实施例1对应的一种采用负压环强化刚性短桩基础的安装方法，具体为：
将负压环2下沉至海底面，通过抽气管3分别对各个第二密封空腔进行抽气，形成负压，使得负压环2下沉至海底软土层，下沉距离为3m～4m，同时保证负压环2的平整度；
将刚性短桩1插入海底的砂土层，校正垂直度，通过压浆管4向缝隙5内由下至上填满水泥砂浆，直到水泥砂浆溢出缝隙5，并使翻板9压住缝隙5上方开口，铸铁链条7可压住不锈钢网框复PVC膜板的外端，保护负压环2周边海底不被海浪掏空；
将压板7交替向外侧转动，压住负压环2外侧的海底面。
实施例1和实施例2提出了一种负压环强化刚性短桩基础及安装方法，负压环强化刚性短桩基础比长桩的抗弯效率高，避免了长桩抗压能力过大的缺点；同时避免了一般刚性短柱受海底表面软土的不利影响及海浪掏空不确定性带来的不利不利影响，抗弯性能的稳定性好，适用于海底表面为软土、海底20m～40m以下具有砂土层且水深在20m以内的场景。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种负压环强化刚性短桩基础，包括设在海底的刚性短桩(1)，其特征在于，还包括套在刚性短桩(1)外侧的负压环(2)，所述的负压环(2)上设有与刚性短桩(1)同轴且开口朝下的环形槽，所述的环形槽和海底面构成第一密封空腔，所述的负压环(2)上设有抽气管(3)、压浆管(4)以及若干块压板(6)，所述的抽气管(3)连通第一密封空腔的内侧和外侧，所述的预制钢筋混凝土负压环(2)与刚性短桩(1)之间设有环形的缝隙(5)，所述的压浆管(4)连通缝隙(5)的内侧和外侧，所述的缝隙(5)内填充有水泥砂浆，所述的若干块压板(6)均匀设置在负压环(2)外缘且贴在海底面上。
2.根据权利要求1所述的一种负压环强化刚性短桩基础，其特征在于，所述的环形槽内均匀设有若干块隔板(10)，将第一密封空腔分隔为若干个第二密封空腔，所述的抽气管(3)的数量与第二密封空腔的数量相同，各个第二密封空腔对应一根连接其内侧和外侧的抽气管(3)。
3.根据权利要求1所述的一种负压环强化刚性短桩基础，其特征在于，所述的压板(6)通过铰链(8)活动安装在负压环(2)上。
4.根据权利要求1所述的一种负压环强化刚性短桩基础，其特征在于，所述的压板(6)上设有铸铁链条(7)。
5.根据权利要求1所述的一种负压环强化刚性短桩基础，其特征在于，所述的压板(6)为不锈钢网框复PVC膜。
6.根据权利要求1所述的一种负压环强化刚性短桩基础，其特征在于，所述的负压环(2)上还均匀设有若干块翻板(9)。
7.根据权利要求1所述的一种负压环强化刚性短桩基础，其特征在于，所述的负压环(2)的材料为钢筋混凝土。
8.根据权利要求1所述的一种负压环强化刚性短桩基础，其特征在于，所述的负压环(2)上设有与刚性短桩(1)同轴的环状管，该环状管上均匀设有若干根分叉管，所述的分叉管端部连通缝隙(5)，所述的压浆管(4)与环状管连接。
9.根据权利要求1所述的一种负压环强化刚性短桩基础，其特征在于，所述的环形槽的截面形状为梯形。
10.一种采用如权利要求1所述的负压环强化刚性短桩基础的安装方法，其特征在于，具体为：
将负压环(2)下沉至海底面，通过抽气管(3)对第一密封空腔抽气，形成负压，使得负压环(2)下沉至海底软土层；
将刚性短桩(1)插入海底面，通过压浆管(4)向缝隙(5)内填满水泥砂浆；
将压板(7)压住负压环(2)外侧的海底面。
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