【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海洋基础结构，具体涉及一种对桶内土塞进行真空预压加固的吸力桶基础。
技术介绍
1、风能是一种可再生清洁能源，具有巨大的开发潜力，我国多处地区具有丰富的风能资源，特别是东南沿海地区及其岛屿。海上风力发电是目前使用风能的主要方式之一，常见的海上风电基础有单桩基础、多桩基础、吸力桶基础等。
2、目前我国的海上风电工程正处于飞速发展的时期，吸力桶基础工程具有良好的经济、工程特性，在我国海上风电场中得到了广泛应用。吸力桶基础类似于一个倒扣在土体中的桶，主要承受上部导管架结构传来的上拔和下压荷载，其中上拔承载性能是吸力桶的主控因素。然而，海洋环境恶劣多变，海洋风浪流荷载以及风机自身的工作荷载传递给吸力桶基础很大的上拔力，导致基础出现明显的上拔位移，引起吸力桶导管架基础稳定性下降，如何增大吸力桶基础上拔承载力是当前面对的重要问题。
3、现有研究表明，吸力桶基础的抗拔能力与其所处的土体性质密切相关，而真空预压技术可以有效提升土体的强度和力学性能。现有真空预压多在陆地上施工，主要通过在土中插设排水板并连接真空管路，并在地表铺设密封膜进行密封，继而抽气使得排水板处于真空负压状态。在负压吸力的作用下，周围土体中的孔隙水不断向排水板排出，从而土体含水率下降，土体强度和力学性能提高。我国东南海海上风电工程多处于淤泥质海床地基上，海床土体含水率高、工程性质差。直接对海床土体进行真空预压处理需要在水下插设排水板和铺设密封膜，施工难度极大，传统的陆上真空预压技术不可行。
4、中国专利cn114000495b公开
5、吸力桶基础的侧壁和顶盖均为不透水的钢板，吸力桶贯入土体后，对于位于桶内的土体（土塞）而言，吸力桶的侧壁和顶盖天然可以起到密封的作用。从而，本专利技术提出将真空预压技术用于处理土塞，使得预压固结后的桶内土塞的渗透性降低且土体模量和强度提升，显著改善桶内土塞土体力学性能，从而有效提高吸力桶基础的上拔承载能力。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的上述不足之处，本专利技术提供一种对桶内土塞进行真空预压加固的吸力桶基础。本专利技术创造性的提出一种“外桶套内桶”的新型吸力桶基础，其中内桶打孔起到透水作用，而外桶不打孔仍维持密封性能，内外桶之间的间隙作为排水通道并传递真空荷载。
2、本专利技术采用的技术方案是：
3、一种对桶内土塞进行真空预压加固的吸力桶基础，其特征在于，包括内桶、罩设于内桶外的外桶、支撑板、连接环、滤膜以及抽气孔；所述内桶和所述外桶的底端通过连接环相连；所述外桶的顶部设有所述抽气孔；其中：
4、多块所述支撑板沿所述内桶的外壁周向间隔设置，且与所述内桶的外壁固定连接；
5、所述滤膜均匀铺设并固定在所述内桶的外壁上；
6、所述外桶罩设在所述内桶和所述支撑板的外部，且所述外桶和所述内桶之间留有间隙，所述间隙形成排水通道。
7、进一步的，所述滤膜与所述内桶紧密贴合。土颗粒无法通过滤膜，而土塞中的孔隙水可以透过滤膜被吸出，并沿着所述内桶和外桶桶壁之间的缝隙向上移动，最终通过桶顶的抽气孔处被抽出。
8、进一步的，所述滤膜的边缘与所述内桶的外壁通过防水胶固定，确保在吸力桶基础沉放和服役过程中，所述滤膜不会从所述内桶的外壁上脱落。
9、进一步的，所述内桶包括多孔桶壁和多孔顶壁，所述多孔桶壁和多孔顶壁上均开设有若干开孔，开孔率取决于具体的工程需求、海床土体特性以及设计要求等因素。
10、进一步的，所述支撑板为六面体结构，定义所述支撑板与内桶和外桶贴合的面为前面和后面，前、后两面均为弧面，确保与所述内桶的外壁和外桶的内壁紧密贴合。
11、进一步的，所述支撑板的高度高于所述内桶的高度，并且所述支撑板的底部与所述内桶的底部平齐，顶部与外桶的桶顶接触，所述外桶的桶顶与所述内桶的桶顶之间存在缝隙。
12、进一步的，所述支撑板与所述内桶的外壁之间的连接方式为焊接。
13、进一步的，所述支撑板和所述外桶的桶壁上均对应开有螺纹孔，所述外桶和所述支撑板通过固定螺栓紧密连接。
14、进一步的，所述连接环为上下开口的环形结构；所述连接环的内径与所述内桶的直径相同，外径与所述外桶的直径相同，所述连接环与所述内桶、外桶的底端连接，连接方式为焊接。
15、本专利技术吸力桶基础的施工方法如下：
16、吸力桶基础在安装过程中，首先将设备沉入海底，吸力桶基础受自重插入海底土床中。吸力桶基础的自重有限，基础无法完全贯入土体。此时将真空泵连接至吸力桶顶部的抽气孔上，开启真空泵。桶中的水体穿过滤膜和内桶桶壁上的孔，从内桶与外桶之间的缝隙处不断被向上抽出，从而在吸力桶内部形成负压，吸力桶产生负压沉贯，直至吸力桶完全贯入海床。
17、吸力桶沉贯到位后，保持真空泵开启，利用真空压力以及外桶顶盖和侧壁形成的密封条件对桶内土塞进行真空预压处理。真空压力沿着外桶和内桶之间的缝隙传递，随着土塞内土体孔隙水被真空压力吸出，水分通过滤膜和内桶桶壁上的孔进入内桶与外桶之间的缝隙中，并沿着缝隙不断向上移动，直至被真空泵抽至桶外。
18、土塞在真空预压处理的过程中，吸力桶基础跟随土塞一起发生沉降；待真空荷载下的吸力桶沉降趋于稳定，则可关闭真空泵从而处理结束。
19、本专利技术可实现吸力桶内土塞的真空预压加固，内桶深度范围内的土体处于真空固结压力之下，促进土塞的排水固结，提高土塞土体强度，从而提高吸力桶基础的抗拔承载力。
20、与现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：
21、1、本专利技术提出的新型吸力桶可对桶体内部土塞进行真空预压处理，从而有效提升吸力桶抗拔承载性能。
22、2、本专利技术吸力桶基础具有“外桶套内桶”的结构形式，打孔内桶（外侧贴滤布）起到隔离土塞土体但允许孔隙水透过的作用，而不打孔的外桶起到密封作用从而保证桶内真空度，内外桶之间的间隙作为排水通道并传递真空荷载。
23、3、本专利技术利用吸力桶负压沉贯必须装备的真空泵，在吸力桶负压沉贯到位后持续抽真空，从而实现桶内土塞的真空预压处理直至土塞固结完成，土塞经过排水预压后强度和刚度均得到提升，从而提高整个吸力桶基础的抗拔承载能力。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种对桶内土塞进行真空预压加固的吸力桶基础，其特征在于，包括内桶（1）、罩设于内桶（1）外的外桶（2）、支撑板（3）、连接环（4）、滤膜（6）以及抽气孔（7）；所述内桶（1）和所述外桶（2）的底端通过连接环（4）相连；所述外桶（2）的顶部设有所述抽气孔（7）；其中：
2.根据权利要求1所述的一种对桶内土塞进行真空预压加固的吸力桶基础，其特征在于，所述滤膜（6）与所述内桶（1）紧密贴合。
3.根据权利要求2所述的一种对桶内土塞进行真空预压加固的吸力桶基础，其特征在于，所述滤膜（6）的边缘与所述内桶（1）的外壁通过防水胶固定。
4.根据权利要求1所述的一种对桶内土塞进行真空预压加固的吸力桶基础，其特征在于，所述支撑板（3）为六面体结构，定义所述支撑板（3）与内桶（1）和外桶（2）贴合的面为前面和后面，前、后两面均为弧面，确保与所述内桶（1）的外壁和外桶（2）的内壁紧密贴合。
5.根据权利要求1所述的一种对桶内土塞进行真空预压加固的吸力桶基础，其特征在于，所述支撑板（3）与所述内桶（1）的外壁之间的连接方式为焊接。
6.根
7.根据权利要求1所述的一种对桶内土塞进行真空预压加固的吸力桶基础，其特征在于，所述连接环（4）为环形结构；所述连接环（4）的内径与所述内桶（1）的直径相同，外径与所述外桶（2）的直径相同。
8.根据权利要求7所述的一种对桶内土塞进行真空预压加固的吸力桶基础，其特征在于，所述连接环（4）与所述内桶（1）、外桶（2）的底端连接，连接方式为焊接。
...【技术特征摘要】
1.一种对桶内土塞进行真空预压加固的吸力桶基础，其特征在于，包括内桶（1）、罩设于内桶（1）外的外桶（2）、支撑板（3）、连接环（4）、滤膜（6）以及抽气孔（7）；所述内桶（1）和所述外桶（2）的底端通过连接环（4）相连；所述外桶（2）的顶部设有所述抽气孔（7）；其中：
2.根据权利要求1所述的一种对桶内土塞进行真空预压加固的吸力桶基础，其特征在于，所述滤膜（6）与所述内桶（1）紧密贴合。
3.根据权利要求2所述的一种对桶内土塞进行真空预压加固的吸力桶基础，其特征在于，所述滤膜（6）的边缘与所述内桶（1）的外壁通过防水胶固定。
4.根据权利要求1所述的一种对桶内土塞进行真空预压加固的吸力桶基础，其特征在于，所述支撑板（3）为六面体结构，定义所述支撑板（3）与内桶（1）和外桶（2）贴合的面为前面和后面，前、后两面均为弧面，确保与所述内...
【专利技术属性】
技术研发人员：史吏，虞泽皓，丁贞冉，黄镇，姚康，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。