一种适用于软弱海床的桩基础加强结构及其施工方法技术

本发明专利技术涉及一种适用于软弱海床的桩基础加强结构及其施工方法，特别涉及海洋工程技术领域。该发明专利技术包括钢管桩、破土构件、加强外筒、外筒顶部封板、风机塔筒、灌浆系统、软弱海床面，所述钢管桩位于所述软弱海床面附近的外围焊接有所述加强外筒，所述加强外筒下方的所述钢管桩外围上焊接有所述破土构件，所述钢管桩外壁与所述加强外筒内壁之间填充有加强灌浆材料，所述加强外筒的顶部上设有所述外筒顶部封板，所述外筒顶部封板上设有溢浆口，所述钢管桩内部设有所述灌浆系统，本发明专利技术结构新颖、稳定性好、施工方便，具有较为广泛的推广意义。具有较为广泛的推广意义。具有较为广泛的推广意义。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于软弱海床的桩基础加强结构及其施工方法


[0001]本专利技术涉及海洋工程
，特别涉及于一种适用于软弱海床的桩基础加强结构及其施工方法。

技术介绍

[0002]当今世界能源危机日益严重，加快新能源开发利用无疑成为最可行的解决途径。我国正在构建以新能源为主体的新型电力系统，积极推进新能源相关产业发展，其中以风能发电为突出代表。海上风电作为一种新型可再生绿色能源已得到了世界各国的大力支持并发展迅速。
[0003]目前海上风电风机基础主要采用单桩基础、高桩承台基础、桩式导管架基础、吸力桩式导管架基础等桩基础型式。随着我国海上风电场建设逐步向深远海推进,单机容量越来越大，风电场工程地质条件也由浅海硬质海床变为软弱海床，单位入土长度内桩基础能够提供的承载力有限。结合桩基础受力特点以及规范要求的基础结构控制标准，桩基础需要重点控制泥面附近的变形，但在上述深厚软弱海床条件下，桩周土体水平抗力小，基础水平变形过大。上述均成为桩基础在软弱海床中应用的制约因素，是桩基础结构设计和实际施工需要着重考虑的难题之一。

技术实现思路

[0004](1)技术方案
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种适用于软弱海床的桩基础加强结构，包括钢管桩、破土构件、加强外筒、外筒顶部封板、风机塔筒、灌浆系统、软弱海床面，所述钢管桩顶端上设有所述风机塔筒，所述钢管桩位于所述软弱海床面附近的外围焊接有所述加强外筒，所述加强外筒下方的所述钢管桩外围上焊接有所述破土构件，所述钢管桩外壁与所述加强外筒内壁之间填充有加强灌浆材料，所述加强外筒的顶部上设有所述外筒顶部封板，所述外筒顶部封板上设有溢浆口，所述钢管桩内部设有所述灌浆系统，所述灌浆系统包括灌浆管路及固定管，所述灌浆管路与所述加强外筒相连通，所述灌浆管路外壁与所述钢管桩内壁之间通过所述固定管固定连接。
[0006]优选地，所述破土构件由弧形钢板制成且设有三层，每层至少设置三瓣且绕所述钢管桩呈环形间隔等距分布，厚度至上往下依次递减。
[0007]优选地，所述加强外筒底部呈锥形。
[0008]优选地，所述灌浆管路包括5条灌浆管及3条回浆管，5条灌浆管及3条回浆管依次呈环形等距分布设置在所述钢管桩内壁上，5条所述灌浆管包括第一灌浆管、第二灌浆管、第三灌浆管、第四灌浆管及第五灌浆管，3条所述回浆管包括第一回浆管、第二回浆管及第三回浆管。
[0009]优选地，所述灌浆管上端为灌浆管头，每条所述灌浆管从最顶部每隔5m左右设置一个水平过渡段，水平过渡段与竖直灌浆段连接采用平缓弧度过渡。
[0010]优选地，所述第一灌浆管、所述第四灌浆管及所述第二回浆管下端与所述加强外筒的下部相连通，所述第二灌浆管、所述第五灌浆管及所述第三回浆管与所述加强外筒的中部相连通，所述第三灌浆管及所述第一回浆管与所述加强外筒的上部相连通。
[0011]优选地，所述灌浆管路从最顶部开始每隔2m采用所述固定管与所述钢管桩连接。
[0012]优选地，所述外筒顶部封板上的所述溢浆口处设有用于与封闭板螺栓连接的螺栓孔。
[0013]优选地，所述的一种适用于软弱海床的桩基础加强结构的施工方法，包括以下步骤：
[0014](1)将预制好的钢管桩运输到对应的海域位置；
[0015](2)钢管桩采用两点吊起吊后，翻身下水，进行GPS精准定位至机位中心位置；
[0016](3)下放钢管桩，通过钢管桩自重进行自沉至一定位置；
[0017](4)采用大型液压锤进行水上打桩，重锤轻击，缓慢沉桩，通过钢管桩桩顶标高确认，将钢管桩的加强外筒打入至软弱海床上下3m范围内；
[0018](5)沉桩到位后，进行灌浆施工，灌浆前24h，对灌浆管内用拌和用水进行充分湿润，灌浆前1h，清除积水；
[0019](6)现场灌浆时首先对最底部的第一灌浆管、第四灌浆管进行灌浆，待第二回浆管出浆时封堵回浆管；然后对中部的第二灌浆管、第五灌浆管进行灌浆，待第三回浆管出浆时封堵回浆管；最后对上部的对第三灌浆管进行灌浆，待第一回浆管出浆时封堵回浆管；直至达到额定灌浆压力，在外筒顶部封板上的溢浆口处的溢浆均匀后，或在额定灌浆压力下流量小于2L/min且维持0.5h后，或在灌浆过程中突然出现灌浆流量增大、灌浆压力骤减的情况时，停止灌浆并封堵灌浆管头；
[0020](7)潜水员或机器人下水将封板上的溢浆孔用封闭板进行螺栓连接或焊接连接，封闭溢浆孔；
[0021](8)完成灌浆后7
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14天内，进行上部风机吊装。
[0022]优选地，步骤(6)中采用高速循环拌浆机及活塞式的组合灌浆设备。
[0023](2)有益效果
[0024]本专利技术提供一种适用于软弱海床的桩基础加强结构及其施工方法，通过钢管桩外设置的厚度呈阶梯型递减的三层破土构件，可以有效促进钢管桩打入土层中，保证钢管桩外围设置的灌浆加强段(即加强外筒及填充在钢管桩外壁与加强外筒内壁之间的加强灌浆材料)可以打入至软弱土层；通过在软弱海床面附近设置钢管桩灌浆加强段(即加强外筒及填充在钢管桩外壁与加强外筒内壁之间的加强灌浆材料)，可以有效增加钢管桩在软弱海床位置的刚度，提高水平承载力，减小桩基础在泥面附近的变形，以减少桩长，节省投资，让桩基础在软弱海床的应用成为可能；钢管桩灌浆加强段的设置也可以对上部附属构件进行有效的支承；该方案加工和施工方便，结构新颖、稳定性好，且可以大大节约工期和投资，具有较为广泛的推广意义。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的正面剖视图。
[0026]图2为本专利技术钢管桩及破土构件的剖视图。
[0027]图3为本专利技术钢管桩与加强外筒、外筒顶部封板连接时的俯视图。
[0028]图4为本专利技术的横向剖视图。
[0029]图5为本专利技术的灌浆管路的水平过渡段剖面图。
[0030]图6为本专利技术钢管桩内壁1/2周长展开示意图。
[0031]附图标记为：1
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钢管桩、2
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破土构件、3
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加强外筒、4
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外筒顶部封板、41
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溢浆口、42
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螺栓孔、5
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风机塔筒、6
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灌浆管路、61
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第一灌浆管、62
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第二灌浆管、63
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第三灌浆管、64
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第四灌浆管、65
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第五灌浆管、66
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第一回浆管、67
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第二回浆管、68
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第三回浆管、7
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固定管、8
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软弱海床面。
具体实施方式
[0032]结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。
[0033]如图1～6所示，本专利技术所述的一种适用于软弱海床的桩基础加强结构，包括钢管桩1、破土构件2、加强外筒3、外筒顶部封板4、风本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于软弱海床的桩基础加强结构，其特征在于，包括钢管桩(1)、破土构件(2)、加强外筒(3)、外筒顶部封板(4)、风机塔筒(5)、灌浆系统、软弱海床面(8)，所述钢管桩(1)顶端上设有所述风机塔筒(5)，所述钢管桩(1)位于所述软弱海床面(6)附近的外围焊接有所述加强外筒(3)，所述加强外筒(3)下方的所述钢管桩(1)外围上焊接有所述破土构件(2)，所述钢管桩(1)外壁与所述加强外筒(3)内壁之间填充有加强灌浆材料，所述加强外筒(3)的顶部上设有所述外筒顶部封板(4)，所述外筒顶部封板(4)上设有溢浆口(41)，所述钢管桩(1)内部设有所述灌浆系统，所述灌浆系统包括灌浆管路(6)及固定管(7)，所述灌浆管路(6)与所述加强外筒(3)相连通，所述灌浆管路(6)外壁与所述钢管桩(1)内壁之间通过所述固定管(7)固定连接。2.根据权利要求1所述的一种适用于软弱海床的桩基础加强结构，其特征在于，所述破土构件(2)由弧形钢板制成且设有三层，每层至少设置三瓣且绕所述钢管桩(1)呈环形间隔等距分布，厚度至上往下依次递减。3.根据权利要求1所述的一种适用于软弱海床的桩基础加强结构，其特征在于，所述加强外筒(31)底部呈锥形。4.根据权利要求1所述的一种适用于软弱海床的桩基础加强结构，其特征在于，所述灌浆管路(6)包括5条灌浆管及3条回浆管，5条灌浆管及3条回浆管依次呈环形等距分布设置在所述钢管桩(1)内壁上，5条所述灌浆管包括第一灌浆管(61)、第二灌浆管(62)、第三灌浆管(63)、第四灌浆管(64)及第五灌浆管(65)，3条所述回浆管包括第一回浆管(66)、第二回浆管(67)及第三回浆管(68)。5.根据权利要求4所述的一种适用于软弱海床的桩基础加强结构，其特征在于，所述灌浆管上端为灌浆管头，每条所述灌浆管从最顶部每隔5m左右设置一个水平过渡段，水平过渡段与竖直灌浆段连接采用平缓弧度过渡。6.根据权利要求5所述的一种适用于软弱海床的桩基础加强结构，其特征在于，所述第一灌浆管(61)、所述第四灌浆管(64)及所述第二回浆管(67)下端与所述加强外筒(3)的下部相连通，所述第二灌浆管(62)、所述第五灌浆管(65)及所述第三回浆管...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘毅，王桂兰，胡雪扬，陈继泉，张金福，王宇楠，贺正兴，郑俨刚，
申请(专利权)人：福建省水利水电勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：