一种用于浅覆盖层海床的预张桩锚组合基础及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种用于浅覆盖层海床的预张桩锚组合基础及其施工方法，包括由上至下依次连接的风机、塔筒与桩基础，所述桩基础底部垂直嵌入软土层内并与岩石层接触；所述桩基础侧壁通过连接装置环向间隔固定连接有若干锚杆，且每个锚杆的另一端穿过软土层并嵌入岩石层内与嵌岩锚固端固定连接。本发明专利技术中，桩基础承受的竖向力主要由表层土的摩擦力和桩底的岩土层承担，水平荷载则通过桩周土体、锚杆及其嵌岩锚固端来承担，承载能力稳定，便于施工和安装，且具有较大的刚度，保证了海上风机上部结构良好的稳定性。部结构良好的稳定性。部结构良好的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于浅覆盖层海床的预张桩锚组合基础及其施工方法


[0001]本专利技术涉及海上风机基础安装设备
，具体涉及一种用于浅覆盖层海床的预张桩锚组合基础及其施工方法。

技术介绍

[0002]近年来，面对日益严峻的环境问题和资源问题，可再生能源的开发日益受到重视。我国能源消耗中传统化石能源占比较大，能源利用效率低，浪费和污染大，因此发展新型可再生能源尤为迫切，其中海上风电对环境影响小、资源利用率高、技术相对成熟，近年来发展迅速。
[0003]目前，近海风机基础形式广泛采用桩基础基础，相对于其他海上风机基础型式，该基础具有结构简单、荷载传递方式明确、便于工业化生产等优势。桩基础基础主要应用于深厚土层的海况环境中，通过大尺寸和长埋深来实现对上部荷载的平衡。然而，我国部分海上风电场地质条件复杂，基岩面埋深较浅且起伏很大，覆盖层土体多为淤泥质土和软粘土，无法满足海上风机桩基础的承载性能要求。若采用嵌岩桩设计，施工安装难度较大，成本也会大幅增加。
[0004]基于上述情况，本专利技术提出了一种用于浅覆盖层海床的预张桩锚组合基础及其施工方法，可有效解决以上问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种用于浅覆盖层海床的预张桩锚组合基础，针对软持力层、浅覆盖层的地质情况，通过桩周的锚杆和嵌岩锚固端提供倾斜向拉力，平衡风机上部传递的荷载，无需开展大直径嵌岩桩基作业。本专利技术中，桩基础承受的竖向力主要由表层土的摩擦力和桩底的岩土层承担，水平荷载则通过桩周土体、锚杆及其嵌岩锚固端来承担。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]一方面，本专利技术提供一种用于浅覆盖层海床的预张桩锚组合基础，包括由上至下依次连接的风机、塔筒与桩基础，所述桩基础底部垂直嵌入软土层内并与岩石层接触；所述桩基础侧壁通过连接装置环向间隔固定连接有若干锚杆，且每个锚杆的另一端穿过软土层并嵌入岩石层内与嵌岩锚固端固定连接。
[0008]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述每个锚杆与所述桩基础之间的夹角为锐角。
[0009]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述各锚杆以所述桩基础为中心点呈中心对称布置。
[0010]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述连接装置包括安装于所述桩基础上的套环、用于固定锚杆的连接板、用于调节锚杆预应力的张拉装置。
[0011]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述桩基础与所述塔筒之间通过基础顶法兰固
定连接。
[0012]另一方面，本专利技术还提供一种用于浅覆盖层海床的预张桩锚组合基础的施工方法，包括如下步骤：
[0013]S1、采用钻孔设备对岩石层进行钻孔，在钻孔部位植入锚杆，嵌入具备较高承载力的深层基岩，随后注入高强灌浆材料填充空隙，使其形成嵌岩锚固端，用于承受锚杆传递的荷载；
[0014]S2、通过起吊设备吊装桩基础，将其插入软土层中，并确保其底部与岩石层接触，以此提高桩基竖向抗压承载力；
[0015]S3、待嵌岩锚固端和桩基础安装完成后，将锚杆通过连接装置固定安装在桩基础上，调整两者相对位置，利用对称分布的张拉装置施加锚杆的预应力，保证组合基础能良好地发挥功能，增大桩基的水平承载力；
[0016]S4、最后进行吊装海上风机的塔筒，将其与桩基础对中，以基础顶法兰将桩基础和风机塔筒固定在一起，安装完成。
[0017]作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤S3中，张拉装置使用时，同时给相对方向的两根锚杆施加预应力，保证桩基础水平受力平衡，防止桩基侧向倾斜。
[0018]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
[0019]1、与现有技术相比，本专利技术具有更广的适用范围，且便于施工安装。
[0020]2、本专利技术研究了桩基础加锚杆的海上风机组合基础，针对基岩埋深较浅的海况，不需要使桩基础整体嵌入基岩面，而是改用桩周的锚杆和嵌岩锚固端提供倾斜向拉力，以此平衡风机上部传递的荷载和海洋环境荷载。
[0021]3、本专利技术中，桩基础承受的竖向力主要通过浅层土的摩擦力和桩底的岩土层承担，其承受的水平荷载通过桩周土体反力和不同方向的锚杆及其嵌岩锚固端的拉力进行平衡。
[0022]4、本专利技术中桩基础避免了整体嵌入海底基岩，通过增加锚杆和嵌入锚固端增大了水平承载力和整体稳定性。
[0023]5、本专利技术设计的组合基础集合了桩基础和锚杆两类基础型式的优点，桩基础受力简单、承载能力稳定，便于施工和安装，且具有较大的刚度，保证了海上风机上部结构良好的稳定性。同时，锚杆可通过海上钻机钻入深层基岩，并通过灌浆锚固于基岩中，采用锚杆和嵌岩锚固端增加桩基水平和抗拔承载力，避免了桩基础在浅土层海况中必须要嵌固于坚硬岩石层中的问题，能够有效降低施工难度和工程造价，保证海上风机的结构安全。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的装置示意图；
[0025]图2为本专利技术的俯视图；
[0026]图3为本专利技术的锚杆连接装置。
[0027]图中：1、基础顶法兰，2、连接装置，2
‑
1、套环，2
‑
2、连接板，2
‑
3、张拉装置，3、桩基础，4、锚杆，5、嵌岩锚固端。
具体实施方式
[0028]为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合具体实施例对本专利技术的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
[0029]如图1所示，本实施例所述的一种用于浅覆盖层海床的预张桩锚组合基础，其主要由基础顶法兰1、连接装置2、桩基础3、锚杆4、嵌岩锚固端5五部分组成，通过正视图和俯视图清晰的展示基础结构布置的示意图。基础顶法兰1用于固定风机塔筒，通过螺栓或焊接方式固定，并传递上部荷载，维持风机结构稳定；桩基础3为主要受力设施，其受到的竖向力传递至桩周土体和桩端岩石层，水平荷载传递着土体和锚杆4；连接装置2、锚杆4和嵌岩锚固端5是风机组合基础的辅助设施，用于保持桩基础3及其上部结构稳定，承担水平和竖向荷载。
[0030]如图2所示，本专利技术的俯视图可以观察到锚杆4和嵌岩锚固端5的布置方式，图2中四根锚杆4及其嵌岩锚固端5沿360
°
均匀分布，在实际工况中可以根据海洋洋流和风力的情况调整锚杆4的数量和连接装置2的位置，确保上部结构稳定。
[0031]如图3所示，本专利技术的锚杆连接装置包括四部分：套环2
‑
1、连接板2
‑
2、张拉装置2
‑
3，套环2
‑
1安装在桩基础上并与连接板2
‑
2连接，用于固定锚杆4的相对位置，张拉装置2<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于浅覆盖层海床的预张桩锚组合基础，其特征在于，包括由上至下依次连接的风机、塔筒与桩基础，所述桩基础底部垂直嵌入软土层内并与岩石层接触；所述桩基础侧壁通过连接装置环向间隔固定连接有若干锚杆，且每个锚杆的另一端穿过软土层并嵌入岩石层内与嵌岩锚固端固定连接。2.根据权利要求1所述的一种用于浅覆盖层海床的预张桩锚组合基础，其特征在于：所述每个锚杆与所述桩基础之间的夹角为锐角。3.根据权利要求1所述的一种用于浅覆盖层海床的预张桩锚组合基础，其特征在于：所述各锚杆以所述桩基础为中心点呈中心对称布置。4.根据权利要求1所述的一种用于浅覆盖层海床的预张桩锚组合基础，其特征在于：所述连接装置包括安装于所述桩基础上的套环、用于固定锚杆的连接板、用于调节锚杆预应力的张拉装置。5.根据权利要求1所述的一种用于浅覆盖层海床的预张桩锚组合基础，其特征在于：所述桩基础与所述塔筒之间通过基础顶法兰固定连接。6.一种如权利要求1～5任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈侃敏，高山，王滨，姜贞强，李炜，王淡善，潘祖兴，张杰，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：