海上风电胶结碎石桩强化软土地基的重力基础的施工方法技术

一种海上风电胶结碎石桩强化软土地基的重力基础的施工方法，通过胶结碎石桩强化地基软土层，增强海床软土地基的承载能力，保障重力基础在软土地基上的施工可行性，同时，重力基础无需打桩，依靠自身重量保持上部结构稳定性，使之能够适用于浅覆盖层海床地基，此外，重力基础对水深敏感性较低，使之能够适用于水深30~60m海域。克服了原深海单桩基础共振无法解决，地基土体水平承载力无法满足，施工周期长成本高的问题。具有施工简单、成本低、侧向承载力高等优点，形成的胶结碎石桩复合地基可以显著提高地基承载力，使之能够承受重力基础，同时重力基础结构简单，能够适用水深30~60m深水风电场的特点。风电场的特点。风电场的特点。

【技术实现步骤摘要】
海上风电胶结碎石桩强化软土地基的重力基础的施工方法


[0001]本专利技术属于海洋工程的桩基
，涉及一种海上风电胶结碎石桩强化软土地基的重力基础的施工方法。

技术介绍

[0002]海上风电具有清洁高效的优势，是新能源领域的重要发展方向。目前，海上风电基础形式包括重力式基础、单桩基础、筒型基础、三桩/四桩导管架基础、吸力筒导管架基础、单桩复合基础等。随着海上风电场逐渐从水深小于30m的浅海走向水深30~60m的深海，常规重力式基础不再具有适用性，超大直径单桩和三桩/四桩导管架将成为最重要的基础形式。对于超大直径单桩基础，随着水深的增加，单桩基础的振动频率接近于波浪频率，单桩基础的共振问题是结构设计尚未完全解决的技术难题。此外，我们部分海域海床表层为深厚软土且软土层下方的持力层相对较薄，若采用单桩基础，地基土体无法提供满足设计要求的水平承载力；若采用三桩/四桩导管架基础形式，一方面使得基础成本大幅提升，另一方面显著延长施工周期。因此，研发适用深水软土地基的新型重力式基础具有重要的工程应用价值。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种海上风电胶结碎石桩强化软土地基的重力基础及施工方法，通过胶结碎石桩强化地基软土层，增强海床软土地基的承载能力，保障重力基础在软土地基上的施工可行性。同时，重力基础无需打桩，依靠自身重量保持上部结构稳定性，使之能够适用于浅覆盖层海床地基。此外，重力基础对水深敏感性较低，使之能够适用于水深30~60m海域。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种海上风电胶结碎石桩强化软土地基的重力基础，它包括胶结碎石桩、结构化胶结碎石桩和碎石桩；多个胶结碎石桩、多个结构化胶结碎石桩或多个碎石桩交错布置形成胶结碎石桩复合地基；胶结碎石桩形成的胶结碎石桩复合地基内不设碎石桩；胶结碎石桩和碎石桩交错布置形成的胶结碎石桩复合地基，其碎石桩被胶结碎石桩包围；胶结碎石桩、结构化胶结碎石桩和碎石桩交错布置形成的胶结碎石桩复合地基，其碎石桩被胶结碎石桩和结构化胶结碎石桩两者中的至少一种包围。
[0005]所述胶结碎石桩复合地基的水平截面为矩形、圆形、三角形或多边形结构。
[0006]所述胶结碎石桩包括碎石和水下自密实水泥基胶凝材料胶结形成的透水性胶结碎石桩身。
[0007]所述结构化胶结碎石桩包括多节胶结碎石桩身和多节碎石桩身交替组成的柱体。
[0008]所述胶结碎石桩复合地基上部设置重力基础，重力基础包括塔筒过渡段、支撑架和混凝土底座。
[0009]所述支撑架的顶部连接于塔筒过渡段，底部连接于混凝土底座，混凝土底座依靠
自重位于胶结碎石桩复合地基上。
[0010]所述胶结碎石桩复合地基和混凝土底座之间设置垫层。
[0011]如上所述的海上风电胶结碎石桩强化软土地基的重力基础的施工方法，其特征是，它包括如下步骤：S1，胶结碎石桩成桩，S1
‑
1，采用振冲设备振冲初始孔，初始孔穿过软土层深入海床的持力层中；S1
‑
2，振冲器内部的输送系统把单级配碎石输送至振冲器底部，边供料边振冲形成碎石桩身；S1
‑
3，向碎石桩身中灌注水下自密实水泥基胶凝材料，水下自密实水泥基胶凝材料胶结碎石形成透水性胶结碎石桩身；S2，结构化胶结碎石桩成桩，S2
‑
1，重复S1
‑
1；S2
‑
2，重复S1
‑
2；S2
‑
3，重复S1
‑
2~S1
‑
3S2
‑
4，交替重复S2
‑
2~S2
‑
3；S3，碎石桩成桩，重复S1
‑
1~S1
‑
2；S4，安装重力基础，在胶结碎石桩复合地基上铺设由砂土或碎石组成的垫层；将重力基础吊放于垫层上。
[0012]本专利技术有如下有益效果：1、本专利技术通过胶结碎石桩强化海床地基上覆软土层，将软土层变成具有较高承载能力的持力层，同时降低软土层的非均匀沉降，有效增强重力基础在浅覆盖层海床中的适用性，避免采用三桩/四桩导管架、嵌岩桩、高桩承台等造价更高、施工难度更大的基础形式，降低海上风电基础制造和施工总成本。
[0013]2、本专利技术胶结碎石桩仅利用少量水泥基胶凝材料便能形成兼具透水性和高强度的桩身结构，显著提高碎石桩身的刚度、强度、水平承载能力和轴向承载能力，同时胶结碎石桩采用先振冲碎石后灌注浆体的施工步骤，施工工艺简单、速度快、成本低。
[0014]3、相对于海上风电单桩基础和三桩/四桩导管架基础，重力基础的塔筒过渡段、支撑架、混凝土底座均可在工厂预先加工，易于制造，现场模块化组装，一体式沉放，海上作业时间短，同时重力基础具有25~100年的全生命周期。
[0015]4、本专利技术重力基础依靠自重保持基础、塔筒和风机的结构稳定性，支撑架采用钢管桩或预应力混凝土钢管桩，结构简单，承载力高，且能适用于30~60m水深，重力基础直接沉放于胶结碎石桩复合地基上即完成施工。
附图说明
[0016]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：图1为本专利技术的结构示意图。
[0017]图2为本专利技术的另一种结构示意图。
[0018]图3为本专利技术的另一种结构示意图。
[0019]图4为本专利技术的另一种结构示意图。
[0020]图5为本专利技术的另一种结构示意图。
[0021]图6为图5的主视示意图。
[0022]图7为图4的A处放大示意图。
[0023]图8为图5的B处放大示意图。
[0024]图9为图6的C处放大示意图。
[0025]图中：重力基础1，塔筒过渡段11，支撑架12，混凝土底座13，软土层2，持力层3，胶结碎石桩4，碎石41，水下自密实水泥基胶凝材料42，结构化胶结碎石桩5，胶结碎石桩身51，碎石桩身52，碎石桩6，垫层7。
具体实施方式
[0026]如图1~图9中，一种海上风电胶结碎石桩强化软土地基的重力基础，它包括胶结碎石桩4、结构化胶结碎石桩5和碎石桩6；多个胶结碎石桩4、多个结构化胶结碎石桩5或多个碎石桩6交错布置形成胶结碎石桩复合地基；胶结碎石桩4形成的胶结碎石桩复合地基内不设碎石桩6；胶结碎石桩4和碎石桩6交错布置的胶结碎石桩复合地基，其碎石桩6被胶结碎石桩4包围；胶结碎石桩4、结构化胶结碎石桩5和碎石桩6交错布置的胶结碎石桩复合地基，其碎石桩6被胶结碎石桩4和结构化胶结碎石桩5两者中的至少一种包围。
[0027]优选地，胶结碎石桩4布设于软土层2中，形成胶结碎石桩复合地基。
[0028]优选地，胶结碎石桩复合地基由相互咬合的多根胶结碎石桩4和桩间软土构成。
[0029]优选地，首先振冲成孔，其次振冲器内部的输送系统把单级配碎石41输送至振冲器底部，边振冲边供料形成碎石桩身，最后向碎石桩身中灌注水下自密实水泥基胶凝材料4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上风电胶结碎石桩强化软土地基的重力基础，其特征是：它包括胶结碎石桩（4）、结构化胶结碎石桩（5）和碎石桩（6）；多个胶结碎石桩（4）、多个结构化胶结碎石桩（5）或多个碎石桩（6）交错布置形成胶结碎石桩复合地基；胶结碎石桩（4）形成的胶结碎石桩复合地基内不设碎石桩（6）；胶结碎石桩（4）和碎石桩（6）交错布置形成的胶结碎石桩复合地基，其碎石桩（6）被胶结碎石桩（4）包围；胶结碎石桩（4）、结构化胶结碎石桩（5）和碎石桩（6）交错布置的胶结碎石桩复合地基，其碎石桩（6）被胶结碎石桩（4）和结构化胶结碎石桩（5）两者中的至少一种包围。2.根据权利要求1所述的海上风电胶结碎石桩强化软土地基的重力基础，其特征是：所述胶结碎石桩复合地基的水平截面为矩形、圆形、三角形或多边形结构。3.根据权利要求1所述的海上风电胶结碎石桩强化软土地基的重力基础，其特征是：所述胶结碎石桩（4）包括碎石（41）和水下自密实水泥基胶凝材料（42）胶结形成的透水性胶结碎石桩身。4.根据权利要求1所述的海上风电胶结碎石桩强化软土地基的重力基础，其特征是：所述结构化胶结碎石桩（5）包括多节胶结碎石桩身（51）和多节碎石桩身（52）交替组成的柱体。5.根据权利要求1所述的海上风电胶结碎石桩强化软土地基的重力基础，其特征是：所述胶结碎石桩复合地基上部设置重力基础（1），重力基础（1）包括塔筒过渡段（11）、支撑架（12）和混凝土底座（13）。6.根据权利要求5所述的海上风电胶结碎石桩强化软土地基的重力基础，其特征是：所述支撑架（12）的顶部连接于塔筒过渡段（11），底部连接于混凝土底座（...

【专利技术属性】
技术研发人员：王卫，金峰，闫俊义，刘建平，汤鹏，刘冬雪，翟冬玲，
申请(专利权)人：清华大学中国三峡新能源集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：