CN205776297U - 一种带有环形钢板箍的潮流发电灌注桩基础 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种带有环形钢板箍的潮流发电灌注桩基础，其所设计的桩基直径为常规桩径范围，可利用现有设备进行桩基础施工，利用推广使用，且费用低，采用普通直径桩基设计，使得桩基础本身既可以承受较小的水流力，又可以增大潮流发电机组的有效发电水流截断面，综合效益较高。本实用新型带有环形钢板箍的灌注桩具有较大的抗弯抗剪能力，此灌注桩之间通过横撑、纵撑及斜撑连接可形成模块式基础，可根据设计海域的水深及宽度进行个性化设计，便于大规模拓展应用，适用于灌注直桩又适用于灌注斜桩，适用性广，便于灵活应用。
Description
技术领域
本实用新型属于海上桩基工程技术领域，具体涉及一种带有环形钢板箍的潮流发电灌注桩基础。
背景技术
潮流的涨落潮引起的水质点水平运动从而产生的动能即为潮流能，潮流能作为清洁无污染的可再生新能源，近年来在国内外受到关注。潮流能发电技术是近年来发展迅速的新技术，目前我国海洋潮流发电机组最大规模为300千瓦，破兆瓦大功率潮流发电机组的应用已进入深入研究试验阶段，随着海上新能源的大规模开发建设，海上施工水平不断提升，为潮流能的开发应用提供了便利。
海上发电设备基础结构多以桩基基础结构为主，风机和潮流能发电机组的基础结构主要承受风、浪、流等长期循环荷载作用，其中潮流能发电机组主要承受流、浪的作用。适合潮流发电机组工作的区域都是潮流流速大的区域，而此类型区域内，海床地质条件相对比较复杂，一般均为陡峭的裸露岩基，且对基础结构承载力提出了更高的要求，要求具有更高的抗弯抗剪要求。目前我国海上风电场和潮流电场建设海域均为水深不超过30m的近海区域，在浅覆盖层甚至直接是岩石裸露区域，大直径灌注桩为首选桩型，大流速潮流作用对灌注桩的水平承载力要求更为苛刻，而单纯靠增大桩径来满足设计要求，一方面大大增大了工程成本，另一方面也大大占用了水流有效截断面，降低了发电效率。
公开号为CN203238655U的中国专利提出了一种依托于海上风电单桩基础的潮流能发电基础结构，具有竖直固定于海床面上的海上风力发电机基础结构的单桩桩体，桩体高出海床面H1处设置固定法兰盘，单桩桩体上套装潮流能发电复合结构，该复合结构下端固定于固定法兰盘上；该专利技术将潮流能发电机组与海上风电机组很好的结合起来，增加了单个基础的综合使用效率，提高工程经济效益；但该专利技术发电机组叶片大小受限，未能充分利用整个水深范围内潮流能量，发电机组总功率小，不利于大规模扩容应用。
公开号为CN205116208U的中国专利提出了一种海上风电场风机单桩基础，包括钢管桩和灌注桩，钢管桩顶面安装有风机塔筒，钢管桩穿过覆盖层垂直支撑于水下基岩顶面，钢管桩内下端设有混凝土连接段；几根灌注桩下端嵌固于基岩内，且三根灌注桩上端均与混凝土连接段固接成一体；满足承载力要求的钢管桩直径通常在4～6m之间，采用该专利技术可以利用现有设备在浅覆盖层地基上实施单桩基础，但该专利技术中采用的桩基直经过大，对于潮流发电桩基础而言会占用过多的有效断面，不利于应用于潮流能发电基础工程。
因此，针对潮流能发电机组的工作环境要求，提出一种适合于强流速海域潮流发电的可模块化应用的内嵌固于岩基中的灌注桩基础形式具有相当重要的工程意义。
发明内容
基于上述，本实用新型提供了一种带有环形钢板箍的潮流发电灌注桩基础，应用于近海大流速海域的岩基上，桩基之间通过横撑、纵撑及斜撑连接形成模块式基础，可根据水深及大流速海域宽度进行个性化设计，便于大规模拓展应用。
一种带有环形钢板箍的潮流发电灌注桩基础，由多根灌注桩通过横撑、纵撑以及斜撑连接成一体形成框架，以使框架内部放置潮流发电机组；所述的灌注桩包括连接套管、主体套管和封顶钢板；所述的连接套管一端嵌入岩面以下，另一端伸入主体套管内，灌注桩从嵌岩底部经连接套管直至主体套管顶部通长灌注混凝土后，由所述的封顶钢板在主体套管顶端焊接封盖；
所述的灌注桩内沿径向设有双排主筋，沿纵向设有环形钢板箍、螺旋箍筋、支撑箍筋以及加强箍筋；其中：所述的双排主筋通过环形钢板箍和支撑箍筋间隔，所述的螺旋箍筋绕置于外排主筋上，所述的外排主筋被螺旋箍筋包裹后套箍所述的加强箍筋，从而组成钢筋笼。
所述的双排主筋采用HRB400或以上级别的热轧钢筋，且从桩底至桩顶通长设置。
所述的环形钢板箍由细条形钢板环形卷起且焊接后套箍于内排主筋上，并以500mm间距从桩底开始布置，布置高度达到连接套管顶部以上1倍桩径。
所述的支撑箍筋采用HPB300热轧钢筋且直径与环形钢板箍厚度一致，并从桩底至桩顶通长以5m～8m间距环形焊接于内排主筋上。
所述的螺旋箍筋采用HPB300热轧钢筋，且桩底至岩面以上1倍桩径高度范围内以100mm间距绕置，岩面以上1倍桩径高度至5倍桩径高度范围内以150mm间距绕置，岩面以上5倍桩径高度至桩顶范围内以200mm间距绕置。
所述的加强箍筋采用HPB300热轧钢筋，并从桩底至桩顶通长以2m～2.5m间距布置。
所述的连接套管采用Q345或以上强度钢管，其中嵌入岩面以下0.5m，伸入主体套管内3m，且伸入主体套管内的连接套管外侧设有橡胶止水垫。
所述的主体套管采用Q345或以上强度钢管，主体套管底端高于岩面2.5m。
所述的封顶钢板底部通过锚筋与灌注桩内的混凝土锚固于一体。
本实用新型的有益技术效果如下：
(1)本实用新型所设计的桩基直径为常规桩径范围，可利用现有设备进行桩基础施工，利用推广使用，且费用低。
(2)本实用新型采用普通直径桩基设计，使得桩基础本身既可以承受较小的水流力，又可以增大潮流发电机组的有效发电水流截断面，综合效益较高。
(3)本实用新型带有环形钢板箍的灌注桩具有较大的抗弯抗剪能力，此灌注桩之间通过横撑、纵撑及斜撑连接可形成模块式基础，可根据设计海域的水深及宽度进行个性化设计，便于大规模拓展应用。
(4)本实用新型既适用于灌注直桩又适用于灌注斜桩，适用性广，便于灵活应用。
附图说明
图1为本实用新型灌注桩的结构示意图。
图2为图1沿A-A方向的横截面示意图。
图3为图1沿B-B方向的横截面示意图。
图4为图1沿C-C方向的横截面示意图。
图5为带斜桩加强的潮流发电模块式基础结构示意图。
图6为普通潮流发电模块式基础结构示意图。
图7为潮流发电模块式基础组合结构示意图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本实用新型，下面结合附图及具体实施方式对本实用新型的技术方案及其施工工序过程进行详细说明。
本实施例基于我国现有沿海海域潮流发电工程现状，给出了带有环形钢板箍的潮流发电灌注桩基础的具体实施，其由多根灌注桩通过横撑、纵撑以及斜撑连接成一体形成框架，以使框架内部放置潮流发电机组。
如图1～图7所示，灌注桩1包括连接套管2、主体套管3和封顶钢板4；其中主体套管3之间通过多层的横向钢撑31、纵向钢撑32以及斜向钢撑33连接成一体形成发电模块式基础框架，并于陆上预制完成；主体套管3的数量及布置型式根据具体海域宽度及深度具体设计，带斜桩加强的潮流发电模块式基础参见图5，普通潮流发电模块式基础参见图6，潮流发电模块式基础组合实例参见图7。
本实施例中预制的发电模块式基础框架利用浮吊船起吊下水并进行浮运至设计位置后进行定位安放，施工用的定位钢管桩穿过主体套管3并支撑于岩面上，上端通过钢销与基础框架中主体套管3连接，定位桩安置结束、施工平台搭建完成，如图1～图4所示，连接套管2顶部设置连接卡扣形式，底部周长范围均布焊接合金钻牙，以形成组合钻头；借助钻机及辅助钻杆将连接套管2钻入岩面以下500mm，连接卡扣断开，连接套管2安置到位；连接套管2外壁上下两端各设置一圈橡胶止水21，作为后期灌浆的防漏措施。之后在连接套管2内进行嵌岩成孔施工的二次钻探，成孔深度达到6m。为防止连接套管2与岩面间接触存在空隙，在连接套管2与岩面接触的外壁四周抛掷模袋混凝土进行封堵。清孔后安放事先预制的钢筋笼，并进行混凝土浇注，形成灌注桩1。
钢筋笼包括双排主筋11、环形钢板箍12、螺旋箍筋13、支撑箍筋14以及加强箍筋15。其中，双排主筋11为HRB400或以上级别的热轧钢筋；环形钢板箍12为细条形钢板环形卷起，并将钢板边缘对接焊，并以500mm间距从桩底开始布置，布置高度达到连接套管2顶部以上1倍桩径；螺旋箍筋13为HPB300热轧钢筋，螺旋箍筋箍于外排主筋外侧，箍筋间距从桩底至桩顶渐变：从桩底至岩面以上1倍桩径范围内为加密区域，间距为100mm，岩面以上1倍桩径至5倍桩径范围内箍筋间距为150mm，岩面以上5倍间距至桩顶范围内箍筋间距为200mm；支撑箍筋14为HPB300热轧钢筋，环形套箍于双排主筋11中间，支撑箍筋间距5m～8m，钢筋直径与环形钢板箍12厚度一致；加强箍筋15为HPB300热轧钢筋，环形套箍于螺旋箍筋13外侧，间距2m～2.5m。
本实施例中连接套管2为Q345或以上牌号钢管，管长6m，其中嵌入岩面以下0.5m，伸入主体套管3下端3m；主体套管3为Q345或以上牌号钢管，外径1.3m，主体套管3的长度要求主体套管3的底部高于岩面2.5m，顶部达到发电模块式基础框架设计顶高程；主体套管3内部混凝土灌注结束后安装桩顶的封顶钢板4，将封顶钢板4的锚筋插入桩芯混凝土中，再将封顶钢板4的周边与主体套管3顶部进行焊接。
本实施例中发电模块式基础框架现场浇注混凝土结束后，待混凝土强度达到设计要求，即可在发电模块式基础框架内部放置潮流发电机组模块；潮流发电机组模块与基础框架之间留有足够间隙以便于发电机组模块的放置，之后在两者间隙之间安插楔型橡胶，使得发电机组模块与发电模块式基础框架之间紧密连接。
潮流发电机组后期的检修通过在发电模块式基础框架顶部平台上预制检修用门机，可以定期将发电机组模块吊起，使得发电机组模块与发电模块式基础框架脱离，从而完成检修操作。
上述对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，对于本实用新型做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种带有环形钢板箍的潮流发电灌注桩基础，由多根灌注桩通过横撑、纵撑以及斜撑连接成一体形成框架，以使框架内部放置潮流发电机组；所述的灌注桩包括连接套管、主体套管和封顶钢板；所述的连接套管一端嵌入岩面以下，另一端伸入主体套管内，灌注桩从嵌岩底部经连接套管直至主体套管顶部通长灌注混凝土后，由所述的封顶钢板在主体套管顶端焊接封盖；其特征在于：
所述的灌注桩内沿径向设有双排主筋，沿纵向设有环形钢板箍、螺旋箍筋、支撑箍筋以及加强箍筋；其中：所述的双排主筋通过环形钢板箍和支撑箍筋间隔，所述的螺旋箍筋绕置于外排主筋上，所述的外排主筋被螺旋箍筋包裹后套箍所述的加强箍筋，从而组成钢筋笼。
2.根据权利要求1所述的潮流发电灌注桩基础，其特征在于：所述的双排主筋采用HRB400或以上级别的热轧钢筋，且从桩底至桩顶通长设置。
3.根据权利要求1所述的潮流发电灌注桩基础，其特征在于：所述的环形钢板箍由细条形钢板环形卷起且焊接后套箍于内排主筋上，并以500mm间距从桩底开始布置，布置高度达到连接套管顶部以上1倍桩径。
4.根据权利要求1所述的潮流发电灌注桩基础，其特征在于：所述的支撑箍筋采用HPB300热轧钢筋且直径与环形钢板箍厚度一致，并从桩底至桩顶通长以5m～8m间距环形焊接于内排主筋上。
5.根据权利要求1所述的潮流发电灌注桩基础，其特征在于：所述的螺旋箍筋采用HPB300热轧钢筋，且桩底至岩面以上1倍桩径高度范围内以100mm间距绕置，岩面以上1倍桩径高度至5倍桩径高度范围内以150mm间距绕置，岩面以上5倍桩径高度至桩顶范围内以200mm间距绕置。
6.根据权利要求1所述的潮流发电灌注桩基础，其特征在于：所述的加强箍筋采用HPB300热轧钢筋，并从桩底至桩顶通长以2m～2.5m间距布置。
7.根据权利要求1所述的潮流发电灌注桩基础，其特征在于：所述的连接套管采用Q345或以上强度钢管，其中嵌入岩面以下0.5m，伸入主体套管内3m，且伸入主体套管内的连接套管外侧设有橡胶止水垫。
8.根据权利要求1所述的潮流发电灌注桩基础，其特征在于：所述的主体套管采用Q345或以上强度钢管，主体套管底端高于岩面2.5m。
9.根据权利要求1所述的潮流发电灌注桩基础，其特征在于：所述的封顶钢板底部通过锚筋与灌注桩内的混凝土锚固于一体。
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| CN109550874A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-04-02 | 中交第四公路工程局有限公司 | 一种用于双层主筋钢筋笼加工的胎具 |
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