[發(fā)明專利]一種適用軟弱土海床的圓盤式復(fù)合單樁風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)及建造方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110054831.7
• 申請(qǐng)日: 2021-01-15
• 公開（公告）號(hào): CN112663668A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湯旅軍;吳建國;黃建武;李琪;袁勤勇;童建國;黃玉佩;柳振海;何江飛;趙樹林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國能源建設(shè)集團(tuán)浙江省電力設(shè)計(jì)院有限公司
• 主分類號(hào): E02D27/42
• 分類號(hào): E02D27/42;E02D27/52;E02D27/14;E02D27/16;E02D3/08;F03D13/25
• 代理公司: 杭州九洲專利事務(wù)所有限公司 33101
• 代理人: 陳琦;陳繼亮

本發(fā)明公開了一種適用軟弱土海床的圓盤式復(fù)合單樁風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)及建造方法，包括中心大直徑單樁及布置在中心大直徑單樁周圍的擠密砂樁，中心大直徑單樁周圍的擠密砂樁形成了海床面砂樁加固區(qū)，該海床面砂樁加固區(qū)上設(shè)置有鋼筋混凝土圓盤板，所述中心大直徑單樁通過水下高強(qiáng)灌漿與所述鋼筋混凝土圓盤板連接；所述建造方法包括1）將中心大直徑單樁打入海床指定深度；2）采用砂樁船對(duì)擠密砂樁進(jìn)行打設(shè)施工，擠密砂樁打設(shè)順序由樁周自內(nèi)向外；3）通過浮吊船完成海床面砂樁加固區(qū)的鋼筋混凝土圓盤板的沉放安裝；4）將鋼筋混凝土圓盤板與中心大直徑單樁之間的環(huán)形空間通過水下高強(qiáng)灌漿相連接；5）通過浮吊船完成套籠或其他附屬構(gòu)件的安裝。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海上基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)建設(shè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用軟弱土海床的圓盤式復(fù)合單樁風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)及建造方法。

背景技術(shù)

風(fēng)能是一種重要的清潔能源，在控制碳排放、減緩全球氣候變化、確保能源安全等方面發(fā)揮著重要作用。海上風(fēng)電具有高風(fēng)速、低風(fēng)切變、低湍流、高產(chǎn)出、靠近負(fù)荷中心、消納方便等顯著優(yōu)點(diǎn)，已成為目前發(fā)展迅速、產(chǎn)業(yè)前景最好的可再生能源之一。近海海域廣泛分布軟弱土，目前軟弱土海床中風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)一般采用高樁承臺(tái)、導(dǎo)管架、大直徑單樁等型式。在實(shí)際工程應(yīng)用中，由于它們各自存在的各種問題，都或多或少地制約了它們的推廣與應(yīng)用。

高樁承臺(tái)基礎(chǔ)：該型基礎(chǔ)的施工資源豐富，施工工藝及施工經(jīng)驗(yàn)比較成熟。但它的承臺(tái)施工需要鋼套箱、鋼筋籠吊裝、鋼構(gòu)件大量焊接和現(xiàn)場(chǎng)混凝土攪拌等多種施工措施，養(yǎng)護(hù)周期較長；承臺(tái)為大體積混凝土，溫控不利極易導(dǎo)致承臺(tái)表面產(chǎn)生大面積溫度裂縫和收縮裂縫，高鹽霧環(huán)境下影響結(jié)構(gòu)耐久性；海上施工周期長，對(duì)天氣窗口要求較高；超重承臺(tái)結(jié)構(gòu)高懸臂，對(duì)支撐結(jié)構(gòu)抗震不利；風(fēng)機(jī)服役期后基礎(chǔ)拆除困難。

導(dǎo)管架基礎(chǔ)：該型基礎(chǔ)具有所受波流荷載小、結(jié)構(gòu)剛度大、承載能力強(qiáng)、海上施工周期短等特點(diǎn)，較適用于水深較大海域，近年來受到廣泛關(guān)注。但導(dǎo)管架桿件及節(jié)點(diǎn)多、過渡段較復(fù)雜，加工制作和焊接工作量大；導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)對(duì)沉樁技術(shù)要求很高，沉樁后樁基水平間距及垂直度偏差大容易導(dǎo)致導(dǎo)管架安裝困難甚至無法安裝，樁頂高差大將導(dǎo)致基礎(chǔ)調(diào)平困難，甚至增加水下割樁等額外復(fù)雜工序；導(dǎo)管架腿柱與樁之間的水下灌漿質(zhì)量控制也存在相當(dāng)?shù)碾y度。

大直徑單樁基礎(chǔ)：該型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)總體受力簡單，通常情況下樁重和樁徑適中，加工制作較為方便，海上施工周期短，是目前應(yīng)用最廣泛的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)。但是單樁受海床地質(zhì)條件和水深約束較大，在軟弱土海床及較大水深等不利環(huán)境下，單樁的適用性面臨很大的挑戰(zhàn)，為滿足承載變形控制要求的超重（2000t）、超大直徑(10m)、超長單樁在制造及施工上均存在非常大的困難，甚至目前的施工條件下很難完成，很大程度限制了單樁的應(yīng)用范圍。

基于以上分析，針對(duì)軟弱土海床中，缺少一種安全可靠、施工便捷、經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)新技術(shù)，來促進(jìn)海上風(fēng)電持續(xù)快速向前發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種安全可靠且施工便捷的適用軟弱土海床的圓盤式復(fù)合單樁風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)及建造方法。

本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，一種適用軟弱土海床的圓盤式復(fù)合單樁風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，主要包括沉樁到軟弱土內(nèi)的中心大直徑單樁及布置在中心大直徑單樁周圍并用于淺層地基加固的擠密砂樁，且所述中心大直徑單樁的沉樁深度大于擠密砂樁的沉樁深度，中心大直徑單樁周圍的擠密砂樁形成了海床面砂樁加固區(qū)，該海床面砂樁加固區(qū)上設(shè)置有鋼筋混凝土圓盤板，所述中心大直徑單樁通過水下高強(qiáng)灌漿與所述鋼筋混凝土圓盤板連接。

進(jìn)一步地，所述鋼筋混凝土圓盤板為陸上預(yù)制結(jié)構(gòu)，筋混凝土圓盤板的中空內(nèi)徑比中心大直徑單樁的外徑大30~40cm，所述鋼筋混凝土圓盤板的中空內(nèi)表面上預(yù)設(shè)有橡膠密封和剪力鍵，所述中心大直徑單樁與鋼筋混凝土圓盤板的安裝面上預(yù)設(shè)有剪力鍵，兩者之間的環(huán)形空間通過水下高強(qiáng)灌漿進(jìn)行連接。

進(jìn)一步地，所述筋混凝土圓盤板的外直徑小于海床面砂樁加固區(qū)的區(qū)域邊界，筋混凝土圓盤板的外邊緣坡腳為30~45度，且筋混凝土圓盤板的厚度不小于1m。