(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 111074926 A(43)申请公布日 2020.04.28
(21)申请号 201911422057.X(22)申请日 2019.12.31
(71)申请人 中国电建集团华东勘测设计研究院
有限公司
地址 310014 浙江省杭州市下城区潮王路
22号(72)发明人 张杰 李涛 王滨 许光明
姜贞强 陈法波 王淡善 潘祖兴 沈锦宁 何奔 周胡 郇彩云 吕娜 朱彬彬 熊根 沈侃敏 尚进 梁宁 陈金忠 高鹏 祝周杰 (74)专利代理机构 杭州九洲专利事务所有限公
司 33101
代理人 韩小燕
权利要求书1页 说明书3页 附图4页
(51)Int.Cl.
E02D 27/42(2006.01)E02D 27/52(2006.01)
(54)发明名称
海上风电增强型单桩基础及其施工方法(57)摘要
本发明涉及一种海上风电增强型单桩基础及其施工方法。本发明的目的是提供一种结构简单、施工方便、成本较低的海上风电增强型单桩基础及其施工方法，以提高单桩基础的刚度和水平承载能力。本发明的技术方案是：一种海上风电增强型单桩基础，其特征在于：具有单桩和增强构件，其中增强构件具有同轴套装于单桩上的套筒和若干均匀设置于套筒周围并经连接机构连接套筒的桩套箱；所述桩套箱内插有钢板桩，钢板桩打入海床，桩套箱与钢板桩之间空隙充填高强灌浆材料。本发明适用于海上风电技术领域。CN 111074926 ACN 111074926 A
权 利 要 求 书
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1.一种海上风电增强型单桩基础，其特征在于：具有单桩(1)和增强构件，其中增强构件具有同轴套装于单桩(1)上的套筒(2)和若干均匀设置于套筒(2)周围并经连接机构连接套筒(2)的桩套箱(5)；
所述桩套箱(5)内插有钢板桩(6)，钢板桩(6)打入海床，桩套箱(5)与钢板桩(6)之间空隙充填高强灌浆材料(8)。
2.根据权利要求1所述的海上风电增强型单桩基础，其特征在于：所述桩套箱(5)具有防沉板(503)和设置于防沉板(503)上的多个桩架(501)，桩架(501)与桩架(501)之间经水平撑杆(502)相连，该桩架内插装所述钢板桩(6)。
3.根据权利要求1所述的海上风电增强型单桩基础，其特征在于：所述套筒(2)内壁和单桩(1)上与套筒(2)对应的外壁上制有若干剪力键(7)，套筒(2)与单桩(1)之间空隙充填高强灌浆材料(8)。
4.根据权利要求1所述的海上风电增强型单桩基础，其特征在于：所述连接机构具有连接所述桩套箱(5)和套筒(2)的水平梁(3)。
5.根据权利要求4所述的海上风电增强型单桩基础，其特征在于：所述水平梁(3)与水平梁(3)之间通过横撑(4)相连。
6.根据权利要求4或5所述的海上风电增强型单桩基础，其特征在于：所述水平梁(3)与套筒(2)的相连端直径逐渐增大，并在该端内壁设有加强环(301)。
7.根据权利要求1所述的海上风电增强型单桩基础，其特征在于：所述钢板桩(6)顶部设有桩帽(601)。
8.一种权利要求1～7任意一项所述海上风电增强型单桩基础的施工方法，其特征在于：
现场施工海域定位基础所在位置；单桩(1)沉桩施工，利用大型打桩锤打入海床；起吊增强构件，增强构件通过套筒(2)套在单桩(1)上，吊放至泥面位置；起吊钢板桩(6)插入桩套箱(5)内，并采用水下液压打桩锤打入海床，完成钢板桩(6)的施工；
采用高强灌浆材料(8)对桩套箱(5)和钢板桩(6)之间的空隙进行灌浆连接；采用高强灌浆材料(8)对单桩(1)和套筒(2)之间的空隙进行灌浆连接。
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CN 111074926 A
说 明 书
海上风电增强型单桩基础及其施工方法
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技术领域
[0001]本发明涉及一种海上风电增强型单桩基础及其施工方法，适用于海上风电技术领域。
背景技术
[0002]海上风电风机基础的结构形式可分为单桩基础、重力式基础、多桩基础、吸力式基础、浮式基础等。其中单桩基础作为结构最为简单的一种海上风机基础型式，是目前海上风电的主导基础结构型式。据统计，目前全球75％以上的海上风机基础采用了单桩基础形式。[0003]海上风电风机基础主要承受风、浪、流、冰等水平荷载作用，其水平承载性能是其适用与否的关键。由于单桩基础水平刚度相对较小，冗余度较小，荷载作用下的桩身水平位移和转角往往较大，在一些具有特殊地质条件的海域难以继续适用。[0004]针对上述海上风电单桩基础水平刚度较小的问题，现行工程中采用较多的方案是增加单桩的桩长、直径、壁厚等尺寸的方法。然而，在具有深厚淤泥层或海床冲刷严重的海域，仅通过增加单桩尺寸会造成单桩的用钢量显著增加；而在基岩埋深太浅的海域，为了增加桩长，将不得不采用钻孔、嵌岩的施工措施，大大增加了施工成本。发明内容
[0005]本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种结构简单、施工方便、成本较低的海上风电增强型单桩基础及其施工方法，以提高单桩基础的刚度和水平承载能力。
[0006]本发明所采用的技术方案是：一种海上风电增强型单桩基础，其特征在于：具有单桩和增强构件，其中增强构件具有同轴套装于单桩上的套筒和若干均匀设置于套筒周围并经连接机构连接套筒的桩套箱；
[0007]所述桩套箱内插有钢板桩，钢板桩打入海床，桩套箱与钢板桩之间空隙充填高强灌浆材料。
[0008]所述桩套箱具有防沉板和设置于防沉板上的多个桩架，桩架与桩架之间经水平撑杆相连，该桩架内插装所述钢板桩。
[0009]所述套筒内壁和单桩上与套筒对应的外壁上制有若干剪力键，套筒与单桩之间空隙充填高强灌浆材料。
[0010]所述连接机构具有连接所述桩套箱和套筒的水平梁。[0011]所述水平梁与水平梁之间通过横撑相连。[0012]所述水平梁与套筒的相连端直径逐渐增大，并在该端内壁设有加强环。[0013]所述钢板桩顶部设有桩帽。
[0014]一种所述海上风电增强型单桩基础的施工方法，其特征在于：[0015]现场施工海域定位基础所在位置；[0016]单桩沉桩施工，利用大型打桩锤打入海床；
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说 明 书
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起吊增强构件，增强构件通过套筒套在单桩上，吊放至泥面位置；
[0018]起吊钢板桩插入桩套箱内，并采用水下液压打桩锤打入海床，完成钢板桩的施工；[0019]采用高强灌浆材料对桩套箱和钢板桩之间的空隙进行灌浆连接；[0020]采用高强灌浆材料对单桩和套筒之间的空隙进行灌浆连接。[0021]本发明的有益效果是：本发明在单桩基础泥面位置处设置增强构件，增强构件通过易于施工的钢板桩进行固定，构件之间通过高强灌浆连接，提高了单桩基础的刚度和水平承载能力，降低了基础结构的动力响应。[0022]本发明拓展了单桩基础的适用性，使单桩基础可适用于具有深厚上覆淤泥层、海床冲刷严重、基岩埋深较浅等自然条件的海域，大大降低了单桩基础在特殊地质条件的海域的施工难度和工程造价。
附图说明
[0023]图1为实施例的结构示意图。[0024]图2为实施例的俯视图。
[0025]图3为实施例中桩套箱的结构示意图。[0026]图4为实施例中桩套箱的俯视图。
[0027]图5为实施例中套管与单桩之间的结构布置示意图。
具体实施方式[0028]如图1、图2所示，本实施例为一种海上风电增强型单桩基础，具有单桩1和增强构件。
[0029]其中增强构件具有同轴套装于单桩1上的套筒2和3个桩套箱5，3个桩套箱5均匀分布于套筒2周围，桩套箱5与套筒2之间经连接机构相连。[0030]如图3、图4所示，本例中桩套箱5具有防沉板503和设置于防沉板503上的2个桩架501，桩套箱5中桩架501与桩架501之间经两根水平撑杆502相连，桩架501上设有竖直贯通的可用于插装钢板桩6的插孔。
[0031]本实施例中连接机构具有三根水平梁3，水平梁3连接桩套箱5和套筒2，水平梁3与水平梁3之间经横撑4相连，以加强构件的整体强度。水平梁3和横撑4均采用圆型截面钢管，以降低水流作用。
[0032]本例中水平梁3在受力较大的节点位置处(与套管连接端)外径逐渐增大，并在水平梁3内壁上设置加强环301。
[0033]本实施例中单桩1竖直打入海床，增强构件通过套筒2套装于单桩1上并置于海床上，桩架501内插装钢板桩6并打入海床，钢板桩6垂直单桩1径向布置。钢板桩6顶部设置桩帽601，用于打桩施工。本例中在桩架501与钢板桩6之间空隙中灌注有高强灌浆材料8，在套筒2与单桩1之间空隙中灌注有高强灌浆材料8(见图5)。
[0034]本例中在套筒2内壁和单桩1上与套筒2对应的外壁上制有若干剪力键7，增加相应构件强度，加固套筒2与高强灌浆材料8、单桩1与高强灌浆材料8之间的连接。[0035]本实施例的具体施工方法，包括以下步骤：[0036]工厂精确放样后，将套筒2、水平梁3、横撑4、桩套箱5从内到外依次排列并焊接固
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说 明 书
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定，套筒2内壁焊接套筒剪力键7，得到增强构件；工厂加工制作单桩1和钢板桩6。[0037]现场施工海域定位基础所在位置；[0038]单桩1沉桩施工，利用大型打桩锤打入海床；[0039]起吊增强构件，将增强构件通过套筒2套在单桩1上，吊放至泥面位置；[0040]起吊钢板桩6插入桩套箱5内，并采用水下液压打桩锤打入海床，完成6根钢板桩6的施工；
[0041]采用高强灌浆材料8对桩套箱5和钢板桩6之间的空隙进行灌浆连接；[0042]采用高强灌浆材料8对单桩1和套筒2之间的空隙进行灌浆连接。[0043]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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说 明 书 附 图
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