本發(fā)明涉及一種巖基海床海上風(fēng)機(jī)嵌巖單樁基礎(chǔ)及其施工方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)前階段，國內(nèi)外用于海上風(fēng)電場的風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)型式主要有樁基礎(chǔ)（包括單樁基礎(chǔ)、導(dǎo)管架基礎(chǔ)、三腳架基礎(chǔ)等）、重力式基礎(chǔ)、吸力筒式基礎(chǔ)和懸浮型基礎(chǔ)等四種。其中，單樁基礎(chǔ)受力分析明確，結(jié)構(gòu)型式簡單，施工速度快。國外風(fēng)電場已經(jīng)將單樁基礎(chǔ)應(yīng)用于 0~40m 水深海域，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量高達(dá) 8MW；國內(nèi)風(fēng)電場也已具備豐富的單樁基礎(chǔ)軟基海床建設(shè)經(jīng)驗。據(jù)統(tǒng)計，目前 全球 75%以上的海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)均采用單樁基礎(chǔ)型式。

由于國內(nèi)臺灣海峽等海域為巖基海床，部分機(jī)位處巖層埋藏深度較淺，鋼管樁可打入深度較短，鋼管樁樁端需要嵌入弱風(fēng)化基巖才能滿足基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)要求。根據(jù)國內(nèi)巖基海床施工經(jīng)驗，在現(xiàn)有施工水平和能力下，鋼管樁無法直接沉入弱風(fēng)化基巖，即無法一次性沉樁到位，需要進(jìn)行鉆孔施工。根據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)勘察資料，臺灣海峽等海域地質(zhì)條件變化較大，巖面起伏較大?？赡艽嬖谕黄矫鎯?nèi)存在不同風(fēng)化程度的巖層即一側(cè)是較硬巖層，另一側(cè)是較軟巖層的情況，實際沉樁和鉆孔施工時，兩側(cè)的不同阻力或不均勻沉降均可能造成單樁基礎(chǔ)的垂直度不滿足規(guī)范和設(shè)計要求，施工過程中不可控因素相對較多，鉆孔垂直度和孔徑精確度的控制難度較大，鉆孔巖面的不平整使得鋼管樁嵌巖段局部可能存在應(yīng)力集中問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種巖基海床海上風(fēng)機(jī)嵌巖單樁基礎(chǔ)及其施工方法，保證單樁基礎(chǔ)在巖基海床中應(yīng)用可靠穩(wěn)定。

本發(fā)明采用以下方案實現(xiàn)：一種巖基海床海上風(fēng)機(jī)嵌巖單樁基礎(chǔ)，包括插入弱風(fēng)化巖基層中的鋼管樁，巖基中開設(shè)有位于鋼管樁下端部外圍的環(huán)形槽，鋼管樁下端內(nèi)部套設(shè)有內(nèi)護(hù)筒，內(nèi)護(hù)筒與鋼管樁內(nèi)壁之間留有間隙，環(huán)形槽內(nèi)以及內(nèi)護(hù)筒與鋼管樁內(nèi)壁之間的間隙內(nèi)均灌注有初凝時間不少于8h的高強(qiáng)灌漿體。

進(jìn)一步的，鋼管樁上端安裝有鋼管連接段，位于鋼管連接段頂端安裝有風(fēng)機(jī)塔筒。

進(jìn)一步的，鋼管連接段與鋼管樁之間的內(nèi)部連接部位灌注有連接段高強(qiáng)灌漿體，鋼管樁側(cè)壁具有用以支撐鋼管連接段的牛腿。

本發(fā)明另一技術(shù)方案是：一種巖基海床海上風(fēng)機(jī)嵌巖單樁基礎(chǔ)的施工方法，其特征在于：包括以下步驟：（1）進(jìn)行鋼管樁沉樁可打入性分析，分析鋼管樁可打入的深度和沉樁停錘標(biāo)準(zhǔn)；（2）預(yù)制鋼管樁、內(nèi)護(hù)筒和鋼管連接段，運(yùn)輸至指定地點(diǎn)；（3）采用振動錘配合高能量液壓沖擊錘沉樁至一定深度；（4）采用抱樁器或者穩(wěn)樁平臺固定鋼管樁，在鋼管樁頂部架設(shè)嵌巖鉆機(jī)，沿鋼管樁中間向下鉆孔，鉆至鋼管樁下端面后即可開始擴(kuò)孔至設(shè)計鉆孔底高程；（5）擴(kuò)孔完成后，取出鉆機(jī)，清孔達(dá)到要求后，沿鋼管樁內(nèi)壁將內(nèi)護(hù)筒下放至所鉆孔底部，并保證內(nèi)護(hù)筒中軸線與鋼管樁中軸線重合；（6）向鋼管樁內(nèi)部灌注初凝時間不少于8h的高強(qiáng)灌漿體，高強(qiáng)灌漿體沿鋼管樁內(nèi)壁進(jìn)入與內(nèi)護(hù)筒的空隙后進(jìn)一步灌漿，直至內(nèi)護(hù)筒與基巖之間的空隙被全部填滿；（7）在高強(qiáng)灌漿體初凝前，再將鋼管樁打至鉆孔底部，使鋼管樁沉入高強(qiáng)灌漿體中，待高強(qiáng)灌漿體凝結(jié)后形成緊密結(jié)合；（8）安裝鋼管連接段，調(diào)整鋼管連接段頂部法蘭的平整度并灌注連接段高強(qiáng)灌漿體。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明巖基海床海上風(fēng)機(jī)嵌巖單樁基礎(chǔ)穩(wěn)定可靠，保證單樁基礎(chǔ)能夠與周圍的基巖緊密結(jié)合，并可靠的嵌固在弱風(fēng)化巖基層中；減小大直徑鉆孔孔徑及鉆孔垂直度誤差對單樁基礎(chǔ)傾斜率的影響和鉆孔巖面的不平整使得鋼管樁嵌巖段局部存在的應(yīng)力集中問題；同時能夠減少嵌巖段回填砼的方量，降低基礎(chǔ)投資，有效解決了單樁基礎(chǔ)在巖基海床中應(yīng)用的關(guān)鍵性技術(shù)難題。

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下將通過具體實施例和相關(guān)附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例構(gòu)造示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例施工過程步驟（3）示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例施工過程步驟（4）示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例施工過程步驟（5）示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例施工過程步驟（6）示意圖；

圖6是本發(fā)明實施例施工過程步驟（7）示意圖；

圖中標(biāo)號說明：1-鋼管連接段、2-連接段高強(qiáng)灌漿體、3-牛腿、4-鋼管樁、5-內(nèi)護(hù)筒、6-高強(qiáng)灌漿體、7-環(huán)形槽。

具體實施方式

如圖1所示，一種巖基海床海上風(fēng)機(jī)嵌巖單樁基礎(chǔ)，包括插入弱風(fēng)化巖基層中的鋼管樁4，巖基中開設(shè)有位于鋼管樁4下端部外圍的環(huán)形槽7，鋼管樁下端內(nèi)部套設(shè)有內(nèi)護(hù)筒5，內(nèi)護(hù)筒5與鋼管樁4內(nèi)壁之間留有間隙，環(huán)形槽7內(nèi)以及內(nèi)護(hù)筒與鋼管樁內(nèi)壁之間的間隙內(nèi)均灌注有初凝時間不少于8h的高強(qiáng)灌漿體6，高強(qiáng)灌漿體6保證鋼管樁外壁與巖體緊密結(jié)合，通過在單樁基礎(chǔ)下端內(nèi)部增加薄壁內(nèi)護(hù)筒，并進(jìn)行實現(xiàn)樁端的可靠灌漿，保證單樁基礎(chǔ)能夠與周圍的基巖緊密結(jié)合，并可靠的嵌固在弱風(fēng)化巖基層中；減小大直徑鉆孔孔徑及鉆孔垂直度誤差對單樁基礎(chǔ)傾斜率的影響和鉆孔巖面的不平整使得鋼管樁嵌巖段局部存在的應(yīng)力集中問題；同時能夠減少嵌巖段回填砼的方量。有效解決了單樁基礎(chǔ)在巖基海床中應(yīng)用的關(guān)鍵性技術(shù)難題。

在本實施例中，鋼管樁4上端安裝有鋼管連接段1，位于鋼管連接段1頂端安裝有風(fēng)機(jī)塔筒。

在本實施例中，鋼管連接段1與鋼管樁4之間的內(nèi)部連接部位灌注有連接段高強(qiáng)灌漿體2，鋼管樁4側(cè)壁具有用以支撐鋼管連接段的牛腿3。

一種巖基海床海上風(fēng)機(jī)嵌巖單樁基礎(chǔ)的施工方法，包括以下步驟：（1）進(jìn)行鋼管樁沉樁可打入性分析，分析鋼管樁可打入的深度和沉樁停錘標(biāo)準(zhǔn)；（2）預(yù)制鋼管樁、內(nèi)護(hù)筒和鋼管連接段，運(yùn)輸至指定地點(diǎn)；（3）采用振動錘配合高能量液壓沖擊錘沉樁至一定深度，如圖2所示；（4）采用抱樁器或者穩(wěn)樁平臺固定鋼管樁，在鋼管樁頂部架設(shè)嵌巖鉆機(jī)，沿鋼管樁中間向下鉆孔，鉆至鋼管樁下端面后即可開始擴(kuò)孔至設(shè)計鉆孔底高程，如圖3所示；（5）擴(kuò)孔完成后，取出鉆機(jī)，清孔達(dá)到要求后，沿鋼管樁內(nèi)壁將內(nèi)護(hù)筒下放至所鉆孔底部，并保證內(nèi)護(hù)筒中軸線與鋼管樁中軸線重合，如圖4所示；（6）向鋼管樁內(nèi)部灌注初凝時間不少于8h的高強(qiáng)灌漿體，高強(qiáng)灌漿體沿鋼管樁內(nèi)壁進(jìn)入與內(nèi)護(hù)筒的空隙后進(jìn)一步灌漿，直至內(nèi)護(hù)筒與基巖之間的空隙被全部填滿，如圖5所示；（7）在高強(qiáng)灌漿體初凝前，再將鋼管樁打至鉆孔底部，使鋼管樁沉入高強(qiáng)灌漿體中，待高強(qiáng)灌漿體凝結(jié)后形成緊密結(jié)合，如圖6所示；（8）安裝鋼管連接段，調(diào)整鋼管連接段頂部法蘭的平整度并灌注連接段高強(qiáng)灌漿體，如圖1所示。

上列較佳實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。