CN211200441U - 具有压密注浆加固地基的海上单桩基础 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及海洋工程的桩基领域的一种具有压密注浆加固地基的海上单桩基础，技术方案为钢管桩被沉入海床，所述海床为软土地基，在软土地基内，钢管桩周围设置采用压密注浆工艺的加固地基，加固地基包括压密注浆浆泡、排水通道及其间的软土；加固地基为与钢管桩同轴的旋转体。其水平承载力高、桩顶水平位移小、桩身倾角小、基础刚度大，适应海上风机水平荷载大的特点，满足海上风机对基础水平位移和桩身倾角的严格要求，满足“结构+基础”整体自振频率的要求。

Description

具有压密注浆加固地基的海上单桩基础

技术领域

本实用新型涉及海洋工程的桩基领域，尤其涉及一种软土地基中的水平承载性能高的海上单桩基础。

背景技术

海上风力发电是新能源领域发展的重点，市场前景非常广阔。风机机组对于基础的水平位移和不均匀沉降具有严格控制标准，“结构+基础”的自振频率需要避开外部荷载的驱动频率。目前，海上风力发电机组的常见基础型式有单桩、高桩承台、多脚架、导管架、重力式、负压桶式和浮动平台结构等。在海上风电项目中，单桩基础被广泛采用，因其具有占地较小、结构简易、施工快捷、造价较低等优点；但另一方面，单桩基础相对于其它基础型式缺点在于对于刚度较小、结构较柔。我国近海海域海床表层多为深厚的软弱土，在一定程度上制约了该类型基础的应用。在复杂海洋环境下，波浪、海流等会对风机基础施加巨大水平荷载；随着风机单机容量越来越大，轮毂高度越来越高，叶片越来越长，风机荷载越来越大。尽管钢管桩自身抗弯刚度较大，但是桩周地基表层的土体能够提供的水平约束有限。若采用常规单桩基础，增加桩径、桩长或壁厚的方法会导致消耗更多的材料，单桩重量的增加也带来更高的施工难度，使得基础造价的迅速增加，影响风电场的发电效益。因此研发软土地基中的水平承载性能高的海上单桩基础具有实际的工程意义。

实用新型内容

鉴于单桩基础在软土地基海域应用的难点，本实用新型的目的在于提供了一种具有压密注浆加固地基的海上单桩基础，其水平承载力高、桩顶水平位移小、桩身倾角小、基础刚度大，适应海上风机水平荷载大的特点，满足海上风机对基础水平位移和桩身倾角的严格要求，满足“结构+基础”整体自振频率的要求。

基本技术方案为：一种具有压密注浆加固地基的海上单桩基础，钢管桩被沉入海床，所述海床为软土地基，在软土地基内，钢管桩周围设置采用压密注浆工艺的加固地基，加固地基包括压密注浆浆泡、排水通道及其间的软土；加固地基为与钢管桩同轴的旋转体。压密注浆工艺可根据《上海市地基处理技术规范》(DG TJ08-40-2010)实施。排水通道的作用是利于地基中水排出，实现土中固体颗粒更密实排列。

基于上述技术特征：在软土地基的上表面，围绕钢管桩周围设置一层桩周防冲刷结构。

基于上述技术特征：桩周防冲刷结构为抛石或软体排或连锁块或固化土铺成的覆盖层。

基于上述技术特征：压密注浆浆泡和排水通道分别沿钢管桩的不同半径的同心圆间隔布置。

基于上述技术特征：压密注浆浆泡和排水通道成阵列布置。

基于上述技术特征：钢管桩的位于海床以上桩身外安装附属结构。附属结构主要包括但不限于钢平台、靠泊结构和电缆管。钢管桩上预留位置，用于与附属结构连接。

应用本具有压密注浆加固地基的海上单桩基础，可以使单桩基础适用于更广的海域、更大的风机机型，从风机基础选型这个基本层面，避免采用高桩承台、多脚架、导管架等造价较高的基础类型，从而有效降低海上风机基础工程造价，减短施工工期，提升风电场发电效益。

本具有压密注浆加固地基的海上单桩基础，相对于普通的海上单桩基础，水平承载力有效提高，有效地降低桩顶水平侧移，单桩泥面处转角有效降低，改善“结构+基础”整体自振频率，同时具有节约单桩基础用钢量的效益。

如上所述，本实用新型软土地基中的水平承载性能高的海上单桩基础，具有以下有益效果：该软土地基中的水平承载性能高的海上单桩基础，经济、安全、可靠，适用于更广的海域、更大的风机机型，在工程造价方面有了很大程度的降低；而且施工工艺简单，只需增加小范围的压密注浆施工，实行起来方便有效。

附图说明

图1为本实用新型具有压密注浆加固地基的海上单桩基础的结构示意图。

图2为本实用新型具有压密注浆加固地基的海上单桩基础的第一种实施方式的平面图。

图3为本实用新型具有压密注浆加固地基的海上单桩基础的第二种实施方式的平面图。

图4为本实用新型具有压密注浆加固地基的海上单桩基础的第三种实施方式的平面图。

标号说明

软土地基1；钢管桩2；压密注浆浆泡3；加固地基4；桩周防冲刷结构5；排水通道6；附属结构7；泥面8。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1所示，钢管桩2被沉入海床，所述海床为软土地基1，在所述软土地基1内，钢管桩2周围设置采用压密注浆工艺的加固地基4，加固地基4包括压密注浆浆泡3、排水通道6、及其间的软土。加固地基4为与钢管桩2同轴的旋转体布置，加固地基4的顶高程位于所述软土地基的泥面8以下位置，加固地基的底高程结合工程需要和施工设备条件确定。加固地基的大小可以根据各工程实际，综合考虑钢管桩承载力要求、变形控制及工程造价确定。在软土地基的上表面，围绕钢管桩2周围设置一层桩周防冲刷结构5，桩周防冲刷结构可以采用不同的方案，比如抛石、软体排、连锁块、固化土等铺成的覆盖层，其功能是防止桩周围的土体被水流冲走。软体排包括土工织物和填充料等；连锁块包括钢筋混凝土等。桩周防冲刷结构5的平面形状不限，外边缘可以设计成圆形或多边形或不规则形状，其大小可以根据各工程实际确定。钢管桩的位于海床以上桩身外安装附属结构7。附属结构7主要包括但不限于钢平台、靠泊结构和电缆管。钢管桩上预留位置，用于与附属结构7连接。

本实用新型中钢管桩2用于支承风机塔筒，传递上部结构荷载。压密注浆工艺的加固地基4主要作用在于为钢管桩2提供水平约束，将水平荷载扩散传递到软土地基1。桩周防冲刷结构5用于保护软土地基1和加固地基4，避免由于钢管桩2周围土体受冲刷而无法提供水平约束。

图2所示为本实用新型具有压密注浆加固地基的海上单桩基础的第一种实施方式的平面图。压密注浆浆泡3和排水通道6分别沿所述钢管桩2的不同半径的同心圆间隔布置。

图3和图4为本实用新型具有压密注浆加固地基的海上单桩基础的另外二种实施方式的平面图。压密注浆浆泡3和排水通道6成阵列布置。如图3所示为压密注浆浆泡3和排水通道6正方形阵列布置。如图4所示压密注浆浆泡3和排水通道6正三角形阵列布置。

本实用新型的海上单桩基础施工方法举例：首先按设计图纸同圆心或正三角布置或正方形布置形成排水通道6，排水通道6可以通过插入塑料排水板或设置袋装沙井或普通沙井实现，其属于压密注浆工艺的常规技术。然后完成钢管桩2沉桩施工，按照设计图纸钻孔布置，钻孔并在设定高程注入水泥浆，形成压密注浆浆泡3，至此实现压密注浆工艺的加固地基4；做好防冲刷结构5，最后安装附属结构7。本实用新型实现风机水平荷载通过钢管桩2传到压密注浆工艺的加固地基4再传到周围软土地基1，传力路径简洁直接。

综上，本实用新型采用压密注浆法改善桩周土体的强度和刚度，提高软土地基的水平承载性能，经济、安全、可靠。本实用新型水平承载力高、桩顶水平位移小、桩身倾角小、基础刚度大，适应海上风机水平荷载大的特点，满足海上风机对基础水平位移和桩身倾角的严格要求，满足“结构+基础”整体自振频率的要求。本软土地基中的水平承载性能高的海上单桩基础突破软土地基对单桩基础的制约，适用于更广的海域适用于单机容量更大、轮毂高度更高、叶片更长、水平荷载更大的风机，可以从风机基础选型这个基本层面，避免采用高桩承台、多脚架、导管架等造价较高的基础类型，从而有效降低海上风机基础工程造价，减短施工工期，提高海上风电场的经济效益；而且施工工艺简单，只需增加小范围的压密注浆施工，实行起来方便有效。所以，本实用新型有效克服了现有单桩基础中的在软土地基中应用的难点，因而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种具有压密注浆加固地基的海上单桩基础，钢管桩(2)被沉入海床，所述海床为软土地基(1)，其特征在于：在所述软土地基内，所述钢管桩(2)周围设置采用压密注浆工艺的加固地基(4)，所述加固地基(4)包括压密注浆浆泡(3)和排水通道(6)及其间的软土；所述加固地基(4)为与所述钢管桩(2)同轴的旋转体。

2.根据权利要求1所述的一种具有压密注浆加固地基的海上单桩基础，其特征在于：在所述软土地基(1)的上表面，围绕所述钢管桩(2)周围设置一层桩周防冲刷结构(5)。

3.根据权利要求2所述的一种具有压密注浆加固地基的海上单桩基础，其特征在于：所述桩周防冲刷结构(5)为抛石或软体排或连锁块或固化土铺成的覆盖层。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种具有压密注浆加固地基的海上单桩基础，其特征在于：所述压密注浆浆泡(3)和所述排水通道(6)分别沿所述钢管桩(2)的不同半径的同心圆间隔布置。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的一种具有压密注浆加固地基的海上单桩基础，其特征在于：所述压密注浆浆泡(3)和所述排水通道(6)成阵列布置。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的一种具有压密注浆加固地基的海上单桩基础，其特征在于：所述钢管桩(2)的位于海床以上桩身外安装附属结构(7)。

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