CN113718820A - 一种海上风电钢管桩联合加固装置及加固方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海上风电钢管桩联合加固装置及加固方法，属于海上基础地基加固技术领域。装置包括钢管桩；还包括：注浆管，其有若干个，均沿着钢管桩内侧壁竖直布置，所述注浆管底部出浆口贯穿钢管桩侧壁并连通至钢管桩外侧；水泥土搅拌桩，其有若干个，均竖直布置于钢管桩外侧。本发明设置注浆管结构以实现桩侧注浆，配合水泥土搅拌桩深层联合加固，一方面能提高桩侧摩擦阻力，提高桩基竖向承载力，减少竖向沉降，另一方面深层搅拌桩能够改善浅层土体特征，提高桩基水平承载力，减小水平变位，配合本发明的海上风电钢管桩联合加固装置，有效地提高桩基水平和竖向承载能力，降低海上风电工程成本，确保风机结构的安全和稳定。
Description
技术领域
本发明属于海上基础地基加固技术领域，更具体地说，涉及一种海上风电钢管桩联合加固装置及加固方法。
背景技术
海上风电的基础形式主要有单桩基础、重力式基础、吸力桶基础、漂浮式基础等，其中单桩基础因适应能力强、承载力高等特点被广泛应用。复杂海洋环境下，钢管桩基础受波浪、海流、潮流、风荷载等因素的影响，造成钢管桩基础产生较大的水平变位，影响其水平承载能力。风机支撑结构因强风、自重等因素，影响桩基竖向承载力。
我国海岸线广阔，各海域地质条件复杂，浅层土体多以软黏土为主，土质相对较差。海上风电单桩基础与陆地风电和桥梁桩基受力形式略有不同，受外部荷载影响较大。为此，工程中一般采用增大桩径的方法提高桩基水平和竖向承载力，据调查显示，海上风电钢管桩基础桩径已达到8m左右，增大桩径造成钢管桩制作成本加大，施工难度提高，现有的施工机械已难以胜任未来海上风电的发展。
鉴于上述海上风电钢管桩基础存在的问题，针对如何提高钢管桩承载特性，降低工程成本，提高工程施工的可行性，是亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题至少之一，根据本发明的一方面，提供了一种海上风电钢管桩联合加固装置，该装置包括：
钢管桩；
还包括：
注浆管，其有若干个，均沿着钢管桩内侧壁竖直布置，所述注浆管底部出浆口贯穿钢管桩侧壁并连通至钢管桩外侧；
水泥土搅拌桩，其有若干个，均竖直布置于钢管桩外侧。
根据本发明实施例的海上风电钢管桩联合加固装置，可选地，还包括：
保护筒，其有若干个，均沿着钢管桩内侧壁竖直固定连接在灌装上，所述注浆管设于保护筒中。
根据本发明实施例的海上风电钢管桩联合加固装置，可选地，还包括：
注浆孔，其贯穿开设在钢管桩侧壁，所述注浆管底部出浆口与注浆孔连通；
外侧保护室，其为中空腔室，固定连接于钢管桩外侧壁，外侧保护室的中空腔室一端与注浆孔连通，外侧保护室的中空腔室另一端开设孔洞与外界连通。
根据本发明实施例的海上风电钢管桩联合加固装置，可选地，所述保护筒底面呈倾角。
根据本发明实施例的海上风电钢管桩联合加固装置，可选地，还包括：
加强板，其设于外侧保护室底部，加强板分别与外侧保护室及钢管桩外侧壁固定连接。
根据本发明实施例的海上风电钢管桩联合加固装置，可选地，所述外侧保护室底面呈倾角。
根据本发明实施例的海上风电钢管桩联合加固装置，可选地，所述水泥土搅拌桩的加固深度H=3D~4D，加固宽度B=5D~10D，其中D为钢管桩外径。
根据本发明的另一方面，提供了一种海上风电钢管桩联合加固方法，包括如下步骤：
S1、成桩，将钢管桩吊放至桩位，进行沉桩作业；
S2、注浆，钢管桩成桩后，向注浆管注浆，浆液经注浆管穿过注浆孔流至外侧保护室，然后从孔洞流出，注入桩侧土体；
S3、深层搅拌桩施工，制备水泥浆，在钢管桩四周按设计要求施工水泥土搅拌桩。
根据本发明实施例的海上风电钢管桩联合加固方法，可选地，步骤S2和S3可同时进行或先后进行。
根据本发明实施例的海上风电钢管桩联合加固方法，可选地，步骤S3的设计要求为，各水泥土搅拌桩竖向等长度布置，相邻的水泥土搅拌桩相互搭接，各水泥土搅拌桩在水平方向呈格构式或壁挂式布置，水泥土搅拌桩的加固深度H=3D~4D，加固宽度B=5D~10D，其中D为钢管桩外径。
有益效果：
本发明的海上风电钢管桩联合加固装置，设置注浆管结构以实现桩侧注浆，配合水泥土搅拌桩深层联合加固，一方面能提高桩侧摩擦阻力，提高桩基竖向承载力，减少竖向沉降，另一方面深层搅拌桩能够改善浅层土体特征，提高桩基水平承载力，减小水平变位，配合本发明的海上风电钢管桩联合加固装置，有效地提高桩基水平和竖向承载能力，降低海上风电工程成本，确保风机结构的安全和稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1示出了本发明的海上风电钢管桩联合加固装置剖视图；
图2示出了图1中A-A剖视图；
图3示出了本发明的其中一种水泥土搅拌桩布置方式俯视图；
图4示出了本发明的另一种水泥土搅拌桩布置方式俯视图；
图5示出了本发明的加固方法流程图；
附图标记：
1、钢管桩；2、注浆管；3、保护筒；4、注浆孔；5、注浆管二；6、外侧保护室；7、加强板；8、水泥土搅拌桩；10、孔洞。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
实施例1
如图1所示，本实施例的海上风电钢管桩联合加固装置，设置注浆管2结构以实现桩侧注浆，配合水泥土搅拌桩8深层联合加固，一方面能提高桩侧摩擦阻力，提高桩基竖向承载力，减少竖向沉降，另一方面深层搅拌桩能够改善浅层土体特征，提高桩基水平承载力，减小水平变位。
本发明的海上风电钢管桩联合加固装置，注浆管2沿钢管桩1桩周均匀布置，且均沿着钢管桩1内侧壁竖直布置，在注浆管2外部套设有保护筒3，保护筒3起保护注浆管2的作用，保护筒3焊接固定在钢管桩1内侧壁上，一个保护筒3内可设置多个注浆管2，如图2所示，还设置有注浆管二5，进一步地，保护筒3的顶面高度低于钢管桩1桩顶100~300cm，保护筒3的底面倾斜布置，呈现倾角，能有效防止打桩造成保护筒3和注浆管2破坏；注浆管2的顶部与外部的注浆平台连接，底部出浆口贯穿钢管桩1侧壁并连通至钢管桩1外侧，进一步地，在钢管桩1侧壁贯穿开设有注浆孔4，注浆管2底部出浆口与注浆孔4连通，注浆孔4可沿钢管桩1轴向等间距布置多层，注浆管2的底部沿轴向开设多处出浆口，由此达到不同深度注浆的目的；在注浆孔4所处的钢管桩1外侧壁处固定焊接有外侧保护室6，如图1和图2所示，外侧保护室6为中空腔室，中空腔室的一端与注浆孔4连通，另一端开设孔洞10与外界连通，浆液经注浆管2穿过注浆孔4流至外侧保护室6，然后从孔洞10流出，注入桩侧土体；在外侧保护室6的底部设置有加强板7，加强板7分别与外侧保护室6及钢管桩1外侧壁固定焊接，以强化外侧保护室6与钢管桩1外侧壁的连接强度，且外侧保护室6的底面也倾斜设置，呈倾角，有效防止打桩造成外侧保护室6结构破坏。
本实施例的水泥土搅拌桩8有若干个，均竖直布置于钢管桩1外侧，且各水泥土搅拌桩8沿着钢管桩1周向布置，各水泥土搅拌桩8竖向长度均相等，相邻的水泥土搅拌桩8相互搭接，各水泥土搅拌桩8在水平方向呈格构式如图3所示或壁挂式如图4所示布置，其中水泥土搅拌桩8的加固深度H=3D~4D，加固宽度B=5D~10D，其中D为钢管桩1外径，在此加固深度H及加固宽度B的限定下，水泥土搅拌桩8能在确保施工成本的前提下获得最优的加固效果。
实施例2
如图5所示，本实施例的海上风电钢管桩联合加固方法，包括如下步骤：
S1、成桩，将钢管桩1吊放至桩位，进行沉桩作业；
S2、注浆，钢管桩1成桩后，向注浆管2注浆，浆液经注浆管2穿过注浆孔4流至外侧保护室6，然后从孔洞10流出，注入桩侧土体；
S3、深层搅拌桩施工，制备水泥浆，在钢管桩1四周按设计要求施工水泥土搅拌桩8。
步骤S2和步骤S3均在钢管桩1成桩后进行，两步骤可同时进行或先后进行施工；进一步地，步骤S3中，制备水泥浆前，先由室内试验确定水泥掺入比、水灰比等参数，然后确定水泥土搅拌桩8的设计要求，即各水泥土搅拌桩8竖向等长度布置，相邻的水泥土搅拌桩8相互搭接，各水泥土搅拌桩8在水平方向呈格构式或壁挂式布置，水泥土搅拌桩8的加固深度H=3D~4D，加固宽度B=5D~10D，其中D为钢管桩1外径；然后通过搅拌机，按要求施工各水泥土搅拌桩8，施工为图3所示的格构式或图4所示的壁挂式。
通过本实施例的海上风电钢管桩联合加固方法可以有效地提高桩基水平和竖向承载能力，降低海上风电工程成本，确保风机结构的安全和稳定。
本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种海上风电钢管桩联合加固装置，包括，
钢管桩；
其特征在于，还包括：
注浆管，其有若干个，均沿着钢管桩内侧壁竖直布置，所述注浆管底部出浆口贯穿钢管桩侧壁并连通至钢管桩外侧；
水泥土搅拌桩，其有若干个，均竖直布置于钢管桩外侧。
2.根据权利要求1所述的一种海上风电钢管桩联合加固装置，其特征在于，还包括：
保护筒，其有若干个，均沿着钢管桩内侧壁竖直固定连接在灌装上，所述注浆管设于保护筒中。
3.根据权利要求2所述的一种海上风电钢管桩联合加固装置，其特征在于，还包括：
注浆孔，其贯穿开设在钢管桩侧壁，所述注浆管底部出浆口与注浆孔连通；
外侧保护室，其为中空腔室，固定连接于钢管桩外侧壁，外侧保护室的中空腔室一端与注浆孔连通，外侧保护室的中空腔室另一端开设孔洞与外界连通。
4.根据权利要求3所述的一种海上风电钢管桩联合加固装置，其特征在于：所述保护筒底面呈倾角。
5.根据权利要求4所述的一种海上风电钢管桩联合加固装置，其特征在于，还包括：
加强板，其设于外侧保护室底部，加强板分别与外侧保护室及钢管桩外侧壁固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种海上风电钢管桩联合加固装置，其特征在于：所述外侧保护室底面呈倾角。
7.根据权利要求6所述的一种海上风电钢管桩联合加固装置，其特征在于：所述水泥土搅拌桩的加固深度H=3D~4D，加固宽度B=5D~10D，其中D为钢管桩外径。
8.一种海上风电钢管桩联合加固方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、成桩，将钢管桩吊放至桩位，进行沉桩作业；
S2、注浆，钢管桩成桩后，向注浆管注浆，浆液经注浆管穿过注浆孔流至外侧保护室，然后从孔洞流出，注入桩侧土体；
S3、深层搅拌桩施工，制备水泥浆，在钢管桩四周按设计要求施工水泥土搅拌桩。
9.根据权利要求8所述的一种海上风电钢管桩联合加固方法，其特征在于：步骤S2和S3可同时进行或先后进行。
10.根据权利要求9所述的一种海上风电钢管桩联合加固方法，其特征在于：步骤S3的设计要求为，各水泥土搅拌桩竖向等长度布置，相邻的水泥土搅拌桩相互搭接，各水泥土搅拌桩在水平方向呈格构式或壁挂式布置，水泥土搅拌桩的加固深度H=3D~4D，加固宽度B=5D~10D，其中D为钢管桩外径。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211130 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |