CN212612601U - 一种海上风电的桩箱桶复合基础 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种海上风电的桩箱桶复合基础，包括单桩和桶体；桶体包括内、外桶体、负压桶顶板和若干负压桶隔板，内桶体同轴地设置在外桶体的内腔中并套设在单桩上，内桶体与单桩之间通过灌浆连接为整体；负压桶顶板封盖在内、外桶体的上部之间，使负压桶顶板的下部形成负压桶，并使上方预留一个开口箱桶，该开口箱桶内通过若干肋板分成若干压重区域；若干负压桶隔板径向均布地连接在位于负压桶内，将负压桶分成若干负压舱室；在桶体贯入海底泥土且负压桶顶板达到设计标高后，在开口箱桶的各个压重区域内装填抛石压重，形成箱形基础。本实用新型能提高抗倾覆承载能力，减少单桩埋深。

Description

一种海上风电的桩箱桶复合基础

技术领域

本实用新型涉及一种海上风电的桩箱桶复合基础。

背景技术

沿海发达地区人口、产业集中，海上风电开发符合能源就地取用的可持续发展理念。海上风电的基础部分造价可达总造价的15％～25％，对于35m水深以内的海上风电，大直径钢管桩被认为是最合适的海上风电基础型式之一。

海上风电大直径单桩基础设计需满足变形及频率要求，因此要求桩基具有一定的埋深。对岩层埋深较浅的地层，桩基嵌岩段深度较大。桩基嵌岩施工工序复杂，可能需采用打-钻-打工艺，给窗口期较短的海上施工带来极大不便。此外，桩底应力为所传入打桩应力的2倍存在卷边风险，也存在由于实际土层和地勘差异引起桩基超高的现象。目前，通常在施工方发现单桩无法打到标高后，再制定专项处理方案，这样就势必效率低，严重影响工期。因此，有必要在单桩基础结构的基础上发展复合基础形式，当单桩无法达到设计标高时可以及时进行变更处理，提高效率，降低成本。尽管目前已有负压桶基础结构，但负压桶基础的沉贯深度仍受限于地质条件。当海床下部存在坚硬土层或泥面起伏较大时，负压桶基础可能无法达到设计标高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种海上风电的桩箱桶复合基础，它能提高基础的抗倾覆承载能力，并能减少单桩埋深，提高施工效率。

本实用新型的目的是这样实现的：一种海上风电的桩箱桶复合基础，包括单桩和桶体；所述桶体包括内桶体、外桶体、负压桶顶板和若干负压桶隔板，所述内桶体同轴地设置在所述外桶体的内腔中并套设在所述单桩上；其中，

所述负压桶顶板封盖在内桶体的上部和外桶体的上部之间，使负压桶顶板的下部形成负压桶，并使负压桶顶板的上方预留一个开口箱桶，该开口箱桶内的内桶体和外桶体之间径向均布地连接若干肋板，将开口箱桶分成若干压重区域；

若干负压桶隔板的高度与负压桶的高度相同，若干负压桶隔板径向均布地连接在位于负压桶内的内桶体和外桶体之间且顶面固定在负压桶顶板的底面上，将负压桶分成若干负压舱室；

在所述桶体贯入海底泥土且负压桶顶板达到设计标高后，在开口箱桶的各个压重区域内装填抛石压重，形成箱形基础；

所述内桶体的内径大于所述单桩的外径，并在内桶体与单桩之间的空隙中灌浆，使桶体与单桩连接为整体，并在灌浆完成后在内桶体的顶部与单桩之间安装封顶板。

上述的海上风电的桩箱桶复合基础，其中，所述内桶体的内壁上还均布安装数列导向滑轮。

上述的海上风电的桩箱桶复合基础，其中，所述负压桶顶板上对应每个负压舱室设置一个抽水孔、一个注浆孔和一个溢浆孔；所述抽水孔上配备液压阀。

本实用新型的海上风电的桩箱桶复合基础具有以下特点：在桶体的上部通过负压桶顶板分成下部的负压桶和上部的开口箱桶，并在桶体沉贯到海底泥土后，在开口箱桶中安放抛石压重，使桶体构成箱桶复合基础，桶体经由内桶体与单桩之间通过注浆连接为整体，进一步形成桩-箱桶复合基础，充分利用重力式基础的抗倾覆承载能力，不仅能提高单桩的侧向刚度，还能减少单桩的埋深，对海床表层存在黏土等软弱土层的地基，桶体施工可以1～2天内完成，后续压重布设周期也较短，对作业窗口期短，设备租赁费用昂贵的海上施工，效益显著，施工效率高。本实用新型的桩箱桶复合基础还为单桩嵌岩段施工困难的工况提供了处理方案，也提供了一种新型海上风电基础结构的比选方案。

附图说明

图1是本实用新型的海上风电的桩箱桶复合基础的结构示意图；

图2是图1中的A-A向视图；

图3是图1中的B-B向视图；

图4是在施工本实用新型的海上风电的桩箱桶复合基础时的流程图；

图5是在施工本实用新型的海上风电的桩箱桶复合基础的步骤一时的结构示意图；

图6是在施工本实用新型的桩箱桶复合基础的步骤二时的结构示意图；

图7是在施工本实用新型的桩箱桶复合基础的步骤三时的结构示意图；

图8是在施工本实用新型的桩箱桶复合基础的步骤四时的结构示意图；

图9是在施工本实用新型的桩箱桶复合基础的步骤五时的结构示意图；

图10是在施工本实用新型的桩箱桶复合基础的步骤六时的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。

请参阅图1至图3，本实用新型的海上风电的桩箱桶复合基础，包括单桩1和桶体2；其中，

单桩1打入海底泥土中，具有抵抗竖向载荷的能力；

桶体2包括内桶体21、外桶体22、八块负压桶隔板23和负压桶顶板24；

内桶体21的内径大于单桩1的外径；内桶体21同轴地设在外桶体22的内腔中；桶体2通过内桶体21套设在单桩1上；内桶体21的内壁上还均布安装数列导向滑轮3，由数列导向轮3的轮缘形成的内径与单桩1的外径适配，用于桶体2套在单桩1上时作同轴度导向，并能减小桶体2安装过程对已完成沉桩施工的单桩1的影响；在内桶体21与单桩1之间的空隙中灌浆4，使桶体2与单桩1连接为整体，并在灌浆4后在内桶体21的顶部与单桩1之间安装宽度与内桶体21与单桩1之间的空隙宽度适配的环形封顶板5；

负压桶顶板24封盖在内桶体21的上部与外桶体22的上部之间，使负压桶顶板24的下部形成负压桶2A，并使负压桶顶板24的上方预留一个开口箱桶2B；该开口箱桶2B内的内桶体21和外桶体22之间径向均布地连接四块肋板26，使开口箱桶2B分成四个压重区域；

八块负压桶隔板23的高度与负压桶2A的高度相同，八块负压桶隔板23径向均布地连接在位于负压桶2A内的内桶体21和外桶体22之间且顶面固定在负压桶顶板的底面上，使负压桶2A内分成八个负压舱室；

八块负压桶隔板23和四块肋板26能有效加强内桶体21与外桶体22的连接稳定性，还能加强桶体2与单桩1的连接稳定性；

负压桶顶板24上对应每个负压舱室设置一个能在每个负压舱室内形成负压的抽水孔，抽水孔上配备液压阀，还兼做排水孔；负压桶顶板24上还对应每个负压舱室设置一个注浆孔和一个溢浆孔；

在桶体2贯入海底泥土且负压桶顶板24达到设计标高后，在开口箱桶2B的四个压重区域内装填抛石20压重，形成箱形基础，从而可以提升基础承受倾覆弯矩的能力。

本实用新型的海上风电的桩箱桶复合基础，在桶体的上部通过负压桶顶板分成下部的负压桶和上部的开口箱桶，并在桶体贯入海底泥土后，在开口箱桶中安放抛石压重，使桶体构成箱桶复合基础；桶体经由内桶体与单桩之间通过灌浆连接为整体后，进一步形成桩-箱桶复合基础，充分利用了重力式基础的抗倾覆承载能力，不仅能提高单桩的侧向刚度，还能减少单桩的埋深，对海床表层存在黏土等软弱土层的地基，桶体施工可以1～2天内完成，后续压重抛石周期也较短，对作业窗口期短，设备租赁费用昂贵的海上施工，效益显著，施工效率高。

再请参阅图4至图10，在施工本实用新型的海上风电的桩箱桶复合基础时包括以下步骤：

步骤一，打桩设备就位，将预制的单桩1打入海底泥土中至预定高度；

步骤二，先对单桩周围的海床面进行水下扫测作业，如单桩周围存在冲刷坑或碎石渣，应进行相应处理，至少确保桶体施工影响区域范围内海床面平整，最好确保单桩周围50m范围内海床面平整，保证桶体2自重贯入土体后能形成初始密封，防止初始抽水后在外桶体22壁形成漏水而无法形成负压；通过起重设备将桶体2起吊至桶体底部标高超过单桩1的桩顶标高，调整桶体2的平面位置使桶体2的轴线与单桩1的轴线基本重合，通过起重设备将桶体2缓慢下放，使桶体2通过内桶体21上的导向滑轮3套设在单桩1上；

步骤三，通过调整起重设备的拉力缓慢下放桶体2，使桶体2入水，打开抽水孔上的液压阀排水，此时抽水孔兼做排水孔，直至桶体2的底部接触海底泥面，桶体2依靠自身重力穿过地基表层，此时在负压桶2A内形成密闭空间；

步骤四，关闭液压阀，将所有的抽水孔与具有抽水泵的抽水管路连接，通过抽水泵从抽水孔中抽出各个负压舱室内的气体和水，利用负压桶2A内外的压力差，进一步将桶体2贯入土中，直至桶体2沉贯至设计标高；桶体2沉贯过程中，依靠定位监测系统持续监测负压桶顶板24的倾斜度，调整负压桶2A内各个负压舱室的抽水(气)下沉量，确保负压桶顶板24的水平度；

步骤五，桶体2沉贯到位后，先在负压桶顶板24与从桶体2底部压入各个负压舱室内的土体之间进行桶内注浆填塞，然后在内桶体21与单桩1之间的空隙中进行桩桶间灌浆；

在进行桶内注浆填塞时，打开负压桶顶板24上的注浆孔，通过注浆管从注浆孔中注入水泥砂浆，通过溢浆孔判断注浆完成情况；观测溢浆孔冒出的物料状态，当海水和泥水依次冒出，并最终形成稳定的浆液冒出时停止注浆并封闭溢浆孔；

在进行桩桶间灌浆时，先利用高压水枪清除桶体2顶部以下设定范围内单桩1与内桶体21之间的空隙中的土体，并利用空压机配合高压水枪进行吸泥；再将刚性灌浆管从桶体2的顶部插入单桩1与内桶体21之间的空隙中然后注入细石混凝土砂浆；注浆面的高度需达到桶体2的顶部，待注浆完成后立即进行封顶板5安装。

以上两处注浆填塞所采用的注浆料均要具有快硬、早强和防离析的特性；桶内注浆填塞所采用的水泥砂浆应为M15及以上；桩桶间灌浆所采用的细石混凝土砂浆应为C40及以上。

步骤六，利用抛石船对负压桶顶板24上部的开口箱桶2B的四个压重区域装填抛石压重，完成施工作业。

以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (3)

1.一种海上风电的桩箱桶复合基础，包括单桩和桶体；所述桶体包括内桶体、外桶体、负压桶顶板和若干负压桶隔板，所述内桶体同轴地设置在所述外桶体的内腔中并套设在所述单桩上；其特征在于，

所述负压桶顶板封盖在内桶体的上部和外桶体的上部之间，使负压桶顶板的下部形成负压桶，并使负压桶顶板的上方预留一个开口箱桶，该开口箱桶内的内桶体和外桶体之间径向均布地连接若干肋板，将开口箱桶分成若干压重区域；

若干负压桶隔板的高度与负压桶的高度相同，若干负压桶隔板径向均布地连接在位于负压桶内的内桶体和外桶体之间且顶面固定在负压桶顶板的底面上，将负压桶分成若干负压舱室；

所述桶体贯入海底泥土，且负压桶顶板为设计标高，在开口箱桶的各个压重区域内装填抛石压重，形成箱形基础；

所述内桶体的内径大于所述单桩的外径，在内桶体与单桩之间的空隙中灌浆，使桶体与单桩连接为整体，在内桶体的顶部与单桩之间安装封顶板。

2.根据权利要求1所述的海上风电的桩箱桶复合基础，其特征在于，所述内桶体的内壁上还均布安装数列导向滑轮。

3.根据权利要求1所述的海上风电的桩箱桶复合基础，其特征在于，所述负压桶顶板上对应每个负压舱室设置一个抽水孔、一个注浆孔和一个溢浆孔；所述抽水孔上配备液压阀。

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