【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海上风电基础，尤其是一种海上风电用钢管混凝土搅拌复合桩基础的设计施工方法。
技术介绍
1、海上风电基础一直是海上风电工程中的重点和难点，海上风电的基础结构，现有八种主要的结构类型，即单桩基础、高桩承台基础、导管架基础，重力式基础、三脚架基础、以及桶式、浮式基础与吸力式基础，如今国内用的最多的是钢管桩单桩或高桩承台基础。
2、由于海上风电荷载大，造成这两种基础钢管桩都比较大，即直径、桩长尺寸都较大，钢管桩直径最大可达10m，桩长几十米至近百米长，重量千吨以上，且施工场地位于海上，巨大的钢管桩给海上运输、吊装、打桩、等各施工工序都造成了巨大的困难，造价高昂，在海洋环境中，钢管的防腐也是一个很难处理的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种海上风电用钢管混凝土搅拌复合桩基础的设计施工方法，复合桩在海底土层中由外侧搅拌水泥土桩为内部的钢管混凝土芯桩提供摩擦力，而钢管混凝土芯桩，由于钢管的约束作用，使钢管内的混凝土处于三向受力状态，其桩身承载能力较之一般的混凝土或纯钢管大幅提高，同时其整体刚度、抗弯、抗冲击性能大幅提高，可大幅度减少钢管的截面尺寸，给桩基材料的运输、吊装带来了很大的方便，同时节省了打桩的过程，可大幅度降低桩基的材料成本和施工成本，同时在内部混凝土和外部搅拌桩水泥土的保护下，复合桩基中的钢管防腐蚀能力也得到了大幅度提高，钢管混凝土结构的抗循环荷载疲劳性能较之空心钢管结构有明显提高，使桩基的设计寿命可以显著增加；钢管
2、本专利技术目的实现由以下技术方案完成：
3、一种海上风电用钢管混凝土搅拌复合桩基础的设计施工方法，用于对海上风电设备支撑，所述海上风电设备包括风电机组、风电叶片和塔筒，其特征在于：所述设计施工方法包括以下步骤：
4、根据所述海上风电设备的荷载要求以及海水的深度，选择与所述海上风电设备所适配的支撑体，所述支撑体用于与所述塔筒连接以对所述海上风电设备进行支撑，其采用承台或多脚架中的一种；
5、针对采用所述承台作为所述支撑体的情况，在所述承台的下方施工若干钢管混凝土搅拌复合桩，若干所述钢管混凝土搅拌复合桩分别呈一定角度的倾斜布置在所述承台下方并形成向外的倾斜散射状；
6、针对采用所述多脚架作为所述支撑体的情况，在所述承台的下方施工若干钢管混凝土搅拌复合桩，若干所述钢管混凝土搅拌复合桩呈竖直布置在所述多脚架的下方；
7、所述钢管混凝土搅拌复合桩的底部插入海底土层，其插入所述海底土层的部分由外至内包括搅拌桩、钢管混凝土芯桩，所述钢管混凝土芯桩由钢管以及灌注在其内部的混凝土构成，所述钢管混凝土搅拌复合桩位于海面与海底之间海水的部分为钢管混凝土桩。
8、当采用所述承台作为所述支撑体时，在相邻的所述钢管混凝土搅拌复合桩之间通过钢管桁架连接以将若干所述钢管混凝土搅拌复合桩连接构成整体结构。
9、所述钢管桁架包括套箍和连接所述套箍的桁架杆件，所述套箍套设固定在所述钢管混凝土搅拌复合桩的外围；相邻的所述钢管混凝土搅拌复合桩上分别套设有所述套箍，且所述套箍之间通过所述桁架杆件连接固定构成整体结构。
10、所述多脚架具有与若干所述钢管混凝土搅拌复合桩的数量对应的支脚，各所述钢管混凝土搅拌复合桩的钢管混凝土桩与各支脚一一对应连接。
11、本专利技术的优点是：
12、1）结构受力合理，降低基础成本及施工难度：钢管混凝土搅拌复合桩，由外部大直径搅拌桩提供摩擦力，内部钢管混凝土芯桩提供桩身承载力；钢管混凝土芯桩，由于钢管的约束作用，使钢管内的混凝土处于三向受力状态，其桩身承载能力较之一般的混凝土或纯钢管桩大幅提高，在承担同等荷载时，可大幅度减少钢管的直径，减少桩基础的材料成本；同时可以还可以分节施工，与常规的海上风电基础大直径长钢管桩相比，大大降低了海上运输及吊装的成本；同时桩基采用搅拌下沉的工艺，不需要海上打桩，大幅降低了沉桩的难度和成本；本桩型从材料、海上运输、吊装、打桩等各方面均有效的降低了成本，综合造价较之常规钢管桩基础有明显的优势。
13、2）提高基础抗腐蚀性：钢管混凝土搅拌复合桩，钢管在管内混凝土、管外水泥土的包裹下，大幅度提高了其在海洋环境下的抗腐蚀性能。
14、3）具有良好的抗疲劳性能：钢管混凝土结构较之纯钢管桩结构，其在循环荷载下的抗疲劳性能具有明显优势，可明显提高基础的抗结构疲劳能力。
15、4）提高基础使用寿命：抗腐蚀性、抗结构疲劳性能是影响海上风电基础使用寿命的关键因素；由于海水的高腐蚀性，对目前的空心钢管桩腐蚀比较严重，同时风电机组运营过程中的长时间振动荷载、海浪、海冰、海风对基础的来回冲击，使海上风电基础承受了较大的循环荷载；目前海上风电基础设计寿命一般为25-30年；钢管混凝土搅拌复合桩结构在抗腐蚀性、抗结构疲劳性能上均有明显的加强，可有效的延长海上风电基础的使用寿命，加大其使用期内的发电量，进而降低海上风电单度电的综合成本。
16、5）结构抗冲击能力强：钢管混凝土结构相比空心钢管结构，由于其内部实心混凝土的存在，使其抗冲击、抗弯等性能也较空心钢管大幅提高，可有效抗击海浪、潮汐、海冰、海风等外部恶劣条件的冲击。
17、6）结构刚度大，稳定性强，适用海水深度大：钢管混凝土柱结构刚度大，其与海底以下的钢管混凝土搅拌复合桩为一体结构，其整体稳定性较之空心钢管高桩承台基础提高明显，同时由于钢管混凝土柱身具有良好的环向抗压能力，可现场水下采用套箍螺栓连接形式将钢管混凝土柱连成桁架系统，增加钢管桁架后，可大幅提高群桩承台基础的稳定性，使本结构可以应用在海水比较深的区域，大幅提高固定基础在海上风电的使用水深，为海上风电走向深海创造技术条件。
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1.一种海上风电用钢管混凝土搅拌复合桩基础的设计施工方法，用于对海上风电设备支撑，所述海上风电设备包括风电机组、风电叶片和塔筒，其特征在于：所述设计施工方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种海上风电用钢管混凝土搅拌复合桩基础的设计施工方法，其特征在于：当采用所述承台作为所述支撑体时，在相邻的所述钢管混凝土搅拌复合桩之间通过钢管桁架连接以将若干所述钢管混凝土搅拌复合桩连接构成整体结构。
3.根据权利要求2所述的一种海上风电用钢管混凝土搅拌复合桩基础的设计施工方法，其特征在于：所述钢管桁架包括套箍和连接所述套箍的桁架杆件，所述套箍套设固定在所述钢管混凝土搅拌复合桩的外围；相邻的所述钢管混凝土搅拌复合桩上分别套设有所述套箍，且所述套箍之间通过所述桁架杆件连接固定构成整体结构。
4.根据权利要求1所述的一种海上风电用钢管混凝土搅拌复合桩基础的设计施工方法，其特征在于：所述多脚架具有与若干所述钢管混凝土搅拌复合桩的数量对应的支脚，各所述钢管混凝土搅拌复合桩的钢管混凝土桩与各支脚一一对应连接。
【技术特征摘要】
1.一种海上风电用钢管混凝土搅拌复合桩基础的设计施工方法，用于对海上风电设备支撑，所述海上风电设备包括风电机组、风电叶片和塔筒，其特征在于：所述设计施工方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种海上风电用钢管混凝土搅拌复合桩基础的设计施工方法，其特征在于：当采用所述承台作为所述支撑体时，在相邻的所述钢管混凝土搅拌复合桩之间通过钢管桁架连接以将若干所述钢管混凝土搅拌复合桩连接构成整体结构。
3.根据权利要求2所述的一种海上风电用钢管混凝土...
【专利技术属性】
技术研发人员：于荣喜，刘建红，陈东巨，周小兵，秦立新，叶涛，冀少峰，龙飞，吕立枫，王照腾，
申请(专利权)人：中铁上海设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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