本發(fā)明涉及一種海上風電基礎，特別是涉及一種海上風電單樁桶復合基礎及施工方法。

背景技術：

如今全球的能源危機越來越嚴重，尤其是作為主要能源的煤和石油，不僅資源有限，不可再生，而且還會對環(huán)境造成嚴重污染。近年來溫室效應、全球變暖已成為全球矚目的環(huán)境危機，因此，清潔綠色能源必然成為未來趨勢，而風能就是其中之一。我國幅員遼闊，海岸線長，海上風能資源十分豐富。海上風電場具有風速大、有效發(fā)電時間長、不占用陸地、距離負荷中心近等優(yōu)點，具有很好的可開發(fā)前景。

海上風電場風機基礎的結(jié)構型式可分為重力式基礎、單樁基礎、多柱基礎、吸力式基礎等。風機基礎的結(jié)構選型，需從基礎結(jié)構特點、自然地質(zhì)條件、海上施工技術與經(jīng)驗以及經(jīng)濟性方面進行分析比較。

單樁基礎一般指單根鋼管樁基礎，其結(jié)構特點是施工方便快捷，經(jīng)濟性好；單樁基礎由一根鋼管樁構成，其埋入深度由水深和地質(zhì)條件決定。單樁基礎因為成本低、施工方便而在國外獲得了廣泛應用，在歐洲采用單樁基礎的比例達70％以上。單樁基礎主要承受風、浪等水平荷載作用，其水平承載性能是其適用與否的關鍵。在淤泥層較厚的特殊地質(zhì)中，傳統(tǒng)的單樁基礎不適合使用。目前國內(nèi)最大的單樁基礎，樁徑為6.0-6.5m，而未來要發(fā)展6mw風機，單樁基礎樁徑將達8-10m的，而國內(nèi)目前并無8-10m樁基的施工能力。因此缺乏一種能進一步提升單樁基礎的承載能力的基礎。

申請?zhí)枮?01510221582.0的中國發(fā)明專利說明書中公開了了一種由單樁與重力式聯(lián)合的海上風電場風機基礎，它包括豎直插入海床中的鋼管樁，鋼管樁的上端與過渡段連接，過渡段的上端與風機塔筒連接，鋼管樁的下端穿過重力式基礎錨固于海床上。上述基礎在鋼管樁靠近海床面的位置附加中空重力式基礎，增強了靠近海床面處的單樁基礎剛度，然而無法進一步提升單樁基礎的承載能力。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的第一個技術問題是提供一種海上風電單樁桶復合基礎，以克服現(xiàn)有技術的上述缺陷。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種海上風電單樁桶復合基礎，包括鋼管單樁和桶體，所述桶體的中間位置設有沿軸向貫通的連接套筒部，所述鋼管單樁的下端穿過所述連接套筒部并插入海床中，所述鋼管單樁與所述連接套筒部之間灌漿連接；所述鋼管單樁上套設有止沉環(huán)，所述止沉環(huán)位于所述桶體的下方，所述桶體與所述止沉環(huán)密封連接。

優(yōu)選地，所述桶體為鋼制件，所述桶體的高度為h，且3m≤h≤10m。。

優(yōu)選地，所述連接套筒部向上延伸出所述桶體。

優(yōu)選地，所述止沉環(huán)焊接在所述鋼管單樁上。

優(yōu)選地，所述止沉環(huán)的上端面嵌設有密封圈，所述密封圈位于所述止沉環(huán)和所述桶體之間。

優(yōu)選地，所述桶體內(nèi)沿徑向設有多個加強肋板，每個加強肋板的一端連接在所述連接套筒部的外壁上，另一端連接在所述桶體的內(nèi)壁上。

優(yōu)選地，所述加強肋板設有六塊，沿所述桶體的周向均勻分布。

本發(fā)明要解決的第二個技術問題在于提供一種海上風電單樁桶復合基礎的施工方法，包括以下步驟：s1，將鋼管單樁沉至預定標高；s2，將桶體套入鋼管單樁中，并下沉直至抵靠到止沉環(huán)上；s3，將桶體與鋼管單樁之間間隙中的泥漿抽干；s4，在連接套筒與鋼管單樁之間進行灌漿，使桶體與鋼管單樁通過灌漿連接固定，形成整體。

優(yōu)選地，在步驟s2中，桶體的下沉可采用振動下沉、自重下沉或負壓下沉工藝。

如上所述，本發(fā)明涉及的海上風電單樁桶復合基礎及施工方法，具有以下有益效果：本發(fā)明結(jié)構簡單，設計新穎，設置鋼管單樁和桶體，鋼管單樁穿過桶體并插入海床中，這種復合基礎能夠增加泥面水平剛度，可適用于淤泥層較厚的特殊地質(zhì)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明插入海床時的結(jié)構示意圖。

圖2為鋼管單樁插入海床時的結(jié)構示意圖。

圖3為本發(fā)明的立體結(jié)構示意圖。

圖4為圖3的主視圖。

圖5為鋼管單樁的立體結(jié)構示意圖。

圖6為圖5的主視圖。

圖7為桶體的俯視圖。

圖8為桶體與止沉環(huán)密封連接的局部結(jié)構示意圖。

元件標號說明

1鋼管單樁

11止沉環(huán)

12密封圈

2桶體

21連接套筒部

22加強肋板

3海床

具體實施方式

以下由特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點及功效。

須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實施的限定條件，故不具技術上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構的修飾、比例關系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本發(fā)明所揭示的技術內(nèi)容能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術內(nèi)容下，當亦視為本發(fā)明可實施的范疇。

如圖1至圖7所示，本發(fā)明提供一種海上風電單樁桶復合基礎，包括鋼管單樁1和桶體2，所述桶體2的中間位置設有沿軸向貫通的連接套筒部21，所述鋼管單樁1的上端與風機塔筒連接，所述鋼管單樁1的下端穿過所述連接套筒部21并插入海床3中，在本發(fā)明中，海床3的地形主要為淤泥層較厚的特殊地質(zhì)。所述鋼管單樁1與所述連接套筒部21之間應設有間隙，便于所述鋼管單樁1與所述連接套筒部21通過灌漿連接；所述鋼管單樁1上套設有止沉環(huán)11，所述止沉環(huán)11位于所述桶體2的下方，所述止沉環(huán)11的外徑大于所述連接套筒部21的內(nèi)徑，止沉環(huán)11用于所述桶體2的定位，防止所述桶體2下沉過深，與所述桶體2出現(xiàn)相對移位；所述桶體2與所述止沉環(huán)11密封連接(參見圖8)，避免所述鋼管單樁1與所述連接套筒部21之間的灌漿溢出。

參見圖4，優(yōu)選地，所述桶體2為下方開口的鋼制件，桶體高度為h，且3m≤h≤10m，該高度h以5m為宜，一般不超過10m，使桶體沉放到位后位于海底表面軟弱土層中，所述桶體2包括上桶蓋，上桶蓋的中間位置開有通孔，所述連接套筒部21為鋼制件，焊接在上桶蓋通孔的邊緣，所述連接套筒部21的上端向上延伸出所述桶體2，避免泥漿流入連接套筒部21內(nèi)，所述連接套筒部21的下端與所述桶體2的下端面齊平。優(yōu)選地，所述止沉環(huán)11選用鋼制件，焊接在所述鋼管單樁1上，進一步固定所述桶體2的位置。優(yōu)選地，所述止沉環(huán)11的上端面嵌設有密封圈12，所述密封圈12位于所述止沉環(huán)11和所述桶體2之間，進一步避免灌漿的流出。優(yōu)選地，所述桶體2內(nèi)沿徑向設有多個加強肋板22，每個加強肋板22的一端連接在所述連接套筒部21的外壁上，另一端連接在所述桶體2的內(nèi)壁上，每個加強肋板22垂直于桶蓋布置，并且加強肋板22的下端面最好焊接在下桶蓋上，上端面可嵌入在上桶蓋上開設的凹槽內(nèi)，優(yōu)選地，所述加強肋板22設有六塊，沿所述桶體2的周向均勻分布，所述加強肋板22能夠增加桶體2的穩(wěn)定性。

在施工之前，需將鋼管單樁1進行標高，標高完畢后將止沉環(huán)11焊接到標高的位置，并將密封圈12安裝到位。本發(fā)明的施工方法如下：s1，參見圖2，將鋼管單樁1沉至預定標高，將鋼管單樁1作為基準；s2，參見圖1，將桶體2套入鋼管單樁1中，并下沉直至抵靠到止沉環(huán)11上；s3，將桶體2與鋼管單樁1之間間隙中的泥漿抽干；s4，在連接套筒21與鋼管單樁1之間進行水下灌漿，灌漿時依靠密封圈12進行止?jié){，使桶體2與鋼管單樁1灌漿連接固定，從而使樁桶之間形成整體。優(yōu)選地，在步驟s2中，桶體2的下沉可采用振動下沉、自重下沉、負壓下沉等多種工藝進行。

本發(fā)明涉及的樁桶復合基礎充分利用了樁基礎的承載力高、抗液化能力好、抗變形能力強、適合多種地質(zhì)條件、能承受上拔荷載、下壓荷載和水平荷載的作用以及抗震性能好的條件；也充分利用了桶型基礎的施工方便、抗水平力性能好、的優(yōu)點。單樁基礎在海底泥面處樁沒有附加約束，易產(chǎn)生較大的水平位移，水平剛度較低；單桶型基礎的桶壁底端位于海底表面軟弱土層中，單位面積承載力低、變形大，易受到海底土層流變或滑坡的影響而使基礎的穩(wěn)定性降低。在組成復合型的樁桶基礎后，由于桶的水平約束，使樁在海底軟土地表處近似成為固端約束，極大的提高了樁桶基礎的水平抗力，減小基礎水平位移，同時由于樁入土深度大且支承于堅實土層中，樁桶的共同工作使下壓承載力、抗拔承載力和抗水平荷載能力得以綜合發(fā)揮，可以有效的減小基礎的重量，形成了一個新型海上風電基礎組合結(jié)構。

綜上所述，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。

上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發(fā)明的權利要求所涵蓋。