本發(fā)明涉及一種海上風(fēng)電基礎(chǔ)，特別是涉及一種海上風(fēng)電單樁桶復(fù)合基礎(chǔ)及施工方法。

背景技術(shù)：

如今全球的能源危機(jī)越來越嚴(yán)重，尤其是作為主要能源的煤和石油，不僅資源有限，不可再生，而且還會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。近年來溫室效應(yīng)、全球變暖已成為全球矚目的環(huán)境危機(jī)，因此，清潔綠色能源必然成為未來趨勢，而風(fēng)能就是其中之一。我國幅員遼闊，海岸線長，海上風(fēng)能資源十分豐富。海上風(fēng)電場具有風(fēng)速大、有效發(fā)電時(shí)間長、不占用陸地、距離負(fù)荷中心近等優(yōu)點(diǎn)，具有很好的可開發(fā)前景。

海上風(fēng)電場風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)型式可分為重力式基礎(chǔ)、單樁基礎(chǔ)、多柱基礎(chǔ)、吸力式基礎(chǔ)等。風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)選型，需從基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、自然地質(zhì)條件、海上施工技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)以及經(jīng)濟(jì)性方面進(jìn)行分析比較。

單樁基礎(chǔ)一般指單根鋼管樁基礎(chǔ)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是施工方便快捷，經(jīng)濟(jì)性好；單樁基礎(chǔ)由一根鋼管樁構(gòu)成，其埋入深度由水深和地質(zhì)條件決定。單樁基礎(chǔ)因?yàn)槌杀镜?、施工方便而在國外獲得了廣泛應(yīng)用，在歐洲采用單樁基礎(chǔ)的比例達(dá)70％以上。單樁基礎(chǔ)主要承受風(fēng)、浪等水平荷載作用，其水平承載性能是其適用與否的關(guān)鍵。在淤泥層較厚的特殊地質(zhì)中，傳統(tǒng)的單樁基礎(chǔ)不適合使用。目前國內(nèi)最大的單樁基礎(chǔ)，樁徑為6.0-6.5m，而未來要發(fā)展6mw風(fēng)機(jī)，單樁基礎(chǔ)樁徑將達(dá)8-10m的，而國內(nèi)目前并無8-10m樁基的施工能力。因此缺乏一種能進(jìn)一步提升單樁基礎(chǔ)的承載能力的基礎(chǔ)。

申請?zhí)枮?01510221582.0的中國發(fā)明專利說明書中公開了了一種由單樁與重力式聯(lián)合的海上風(fēng)電場風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，它包括豎直插入海床中的鋼管樁，鋼管樁的上端與過渡段連接，過渡段的上端與風(fēng)機(jī)塔筒連接，鋼管樁的下端穿過重力式基礎(chǔ)錨固于海床上。上述基礎(chǔ)在鋼管樁靠近海床面的位置附加中空重力式基礎(chǔ)，增強(qiáng)了靠近海床面處的單樁基礎(chǔ)剛度，然而無法進(jìn)一步提升單樁基礎(chǔ)的承載能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的第一個技術(shù)問題是提供一種海上風(fēng)電單樁桶復(fù)合基礎(chǔ)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種海上風(fēng)電單樁桶復(fù)合基礎(chǔ)，包括鋼管單樁和桶體，所述桶體的中間位置設(shè)有沿軸向貫通的連接套筒部，所述鋼管單樁的下端穿過所述連接套筒部并插入海床中，所述鋼管單樁與所述連接套筒部之間灌漿連接；所述鋼管單樁上套設(shè)有止沉環(huán)，所述止沉環(huán)位于所述桶體的下方，所述桶體與所述止沉環(huán)密封連接。

優(yōu)選地，所述桶體為鋼制件，所述桶體的高度為h，且3m≤h≤10m。。

優(yōu)選地，所述連接套筒部向上延伸出所述桶體。

優(yōu)選地，所述止沉環(huán)焊接在所述鋼管單樁上。

優(yōu)選地，所述止沉環(huán)的上端面嵌設(shè)有密封圈，所述密封圈位于所述止沉環(huán)和所述桶體之間。

優(yōu)選地，所述桶體內(nèi)沿徑向設(shè)有多個加強(qiáng)肋板，每個加強(qiáng)肋板的一端連接在所述連接套筒部的外壁上，另一端連接在所述桶體的內(nèi)壁上。

優(yōu)選地，所述加強(qiáng)肋板設(shè)有六塊，沿所述桶體的周向均勻分布。

本發(fā)明要解決的第二個技術(shù)問題在于提供一種海上風(fēng)電單樁桶復(fù)合基礎(chǔ)的施工方法，包括以下步驟：s1，將鋼管單樁沉至預(yù)定標(biāo)高；s2，將桶體套入鋼管單樁中，并下沉直至抵靠到止沉環(huán)上；s3，將桶體與鋼管單樁之間間隙中的泥漿抽干；s4，在連接套筒與鋼管單樁之間進(jìn)行灌漿，使桶體與鋼管單樁通過灌漿連接固定，形成整體。

優(yōu)選地，在步驟s2中，桶體的下沉可采用振動下沉、自重下沉或負(fù)壓下沉工藝。

如上所述，本發(fā)明涉及的海上風(fēng)電單樁桶復(fù)合基礎(chǔ)及施工方法，具有以下有益效果：本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)新穎，設(shè)置鋼管單樁和桶體，鋼管單樁穿過桶體并插入海床中，這種復(fù)合基礎(chǔ)能夠增加泥面水平剛度，可適用于淤泥層較厚的特殊地質(zhì)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明插入海床時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為鋼管單樁插入海床時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖3的主視圖。

圖5為鋼管單樁的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為圖5的主視圖。

圖7為桶體的俯視圖。

圖8為桶體與止沉環(huán)密封連接的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

元件標(biāo)號說明

1鋼管單樁

11止沉環(huán)

12密封圈

2桶體

21連接套筒部

22加強(qiáng)肋板

3海床

具體實(shí)施方式

以下由特定的具體實(shí)施例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。

須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。

如圖1至圖7所示，本發(fā)明提供一種海上風(fēng)電單樁桶復(fù)合基礎(chǔ)，包括鋼管單樁1和桶體2，所述桶體2的中間位置設(shè)有沿軸向貫通的連接套筒部21，所述鋼管單樁1的上端與風(fēng)機(jī)塔筒連接，所述鋼管單樁1的下端穿過所述連接套筒部21并插入海床3中，在本發(fā)明中，海床3的地形主要為淤泥層較厚的特殊地質(zhì)。所述鋼管單樁1與所述連接套筒部21之間應(yīng)設(shè)有間隙，便于所述鋼管單樁1與所述連接套筒部21通過灌漿連接；所述鋼管單樁1上套設(shè)有止沉環(huán)11，所述止沉環(huán)11位于所述桶體2的下方，所述止沉環(huán)11的外徑大于所述連接套筒部21的內(nèi)徑，止沉環(huán)11用于所述桶體2的定位，防止所述桶體2下沉過深，與所述桶體2出現(xiàn)相對移位；所述桶體2與所述止沉環(huán)11密封連接(參見圖8)，避免所述鋼管單樁1與所述連接套筒部21之間的灌漿溢出。

參見圖4，優(yōu)選地，所述桶體2為下方開口的鋼制件，桶體高度為h，且3m≤h≤10m，該高度h以5m為宜，一般不超過10m，使桶體沉放到位后位于海底表面軟弱土層中，所述桶體2包括上桶蓋，上桶蓋的中間位置開有通孔，所述連接套筒部21為鋼制件，焊接在上桶蓋通孔的邊緣，所述連接套筒部21的上端向上延伸出所述桶體2，避免泥漿流入連接套筒部21內(nèi)，所述連接套筒部21的下端與所述桶體2的下端面齊平。優(yōu)選地，所述止沉環(huán)11選用鋼制件，焊接在所述鋼管單樁1上，進(jìn)一步固定所述桶體2的位置。優(yōu)選地，所述止沉環(huán)11的上端面嵌設(shè)有密封圈12，所述密封圈12位于所述止沉環(huán)11和所述桶體2之間，進(jìn)一步避免灌漿的流出。優(yōu)選地，所述桶體2內(nèi)沿徑向設(shè)有多個加強(qiáng)肋板22，每個加強(qiáng)肋板22的一端連接在所述連接套筒部21的外壁上，另一端連接在所述桶體2的內(nèi)壁上，每個加強(qiáng)肋板22垂直于桶蓋布置，并且加強(qiáng)肋板22的下端面最好焊接在下桶蓋上，上端面可嵌入在上桶蓋上開設(shè)的凹槽內(nèi)，優(yōu)選地，所述加強(qiáng)肋板22設(shè)有六塊，沿所述桶體2的周向均勻分布，所述加強(qiáng)肋板22能夠增加桶體2的穩(wěn)定性。

在施工之前，需將鋼管單樁1進(jìn)行標(biāo)高，標(biāo)高完畢后將止沉環(huán)11焊接到標(biāo)高的位置，并將密封圈12安裝到位。本發(fā)明的施工方法如下：s1，參見圖2，將鋼管單樁1沉至預(yù)定標(biāo)高，將鋼管單樁1作為基準(zhǔn)；s2，參見圖1，將桶體2套入鋼管單樁1中，并下沉直至抵靠到止沉環(huán)11上；s3，將桶體2與鋼管單樁1之間間隙中的泥漿抽干；s4，在連接套筒21與鋼管單樁1之間進(jìn)行水下灌漿，灌漿時(shí)依靠密封圈12進(jìn)行止?jié){，使桶體2與鋼管單樁1灌漿連接固定，從而使樁桶之間形成整體。優(yōu)選地，在步驟s2中，桶體2的下沉可采用振動下沉、自重下沉、負(fù)壓下沉等多種工藝進(jìn)行。

本發(fā)明涉及的樁桶復(fù)合基礎(chǔ)充分利用了樁基礎(chǔ)的承載力高、抗液化能力好、抗變形能力強(qiáng)、適合多種地質(zhì)條件、能承受上拔荷載、下壓荷載和水平荷載的作用以及抗震性能好的條件；也充分利用了桶型基礎(chǔ)的施工方便、抗水平力性能好、的優(yōu)點(diǎn)。單樁基礎(chǔ)在海底泥面處樁沒有附加約束，易產(chǎn)生較大的水平位移，水平剛度較低；單桶型基礎(chǔ)的桶壁底端位于海底表面軟弱土層中，單位面積承載力低、變形大，易受到海底土層流變或滑坡的影響而使基礎(chǔ)的穩(wěn)定性降低。在組成復(fù)合型的樁桶基礎(chǔ)后，由于桶的水平約束，使樁在海底軟土地表處近似成為固端約束，極大的提高了樁桶基礎(chǔ)的水平抗力，減小基礎(chǔ)水平位移，同時(shí)由于樁入土深度大且支承于堅(jiān)實(shí)土層中，樁桶的共同工作使下壓承載力、抗拔承載力和抗水平荷載能力得以綜合發(fā)揮，可以有效的減小基礎(chǔ)的重量，形成了一個新型海上風(fēng)電基礎(chǔ)組合結(jié)構(gòu)。

綜上所述，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。

上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。