本發(fā)明涉及一種海上鉆巖復(fù)打型大直徑樁結(jié)構(gòu)及施工方法。適用于海上風(fēng)電及其他海洋工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

單樁基礎(chǔ)是國(guó)內(nèi)外海上風(fēng)電領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的一種結(jié)構(gòu)型式，單樁基礎(chǔ)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)施便利、施工效率高等優(yōu)點(diǎn)。隨著國(guó)內(nèi)海上風(fēng)電的大規(guī)模建設(shè)，在福建、廣東等工程海域地質(zhì)條件復(fù)雜，部分海底地層中泥砂沉積深度有限，下部存在風(fēng)化巖層，樁基一次性打入至設(shè)計(jì)深度難度較大，傳統(tǒng)單純采用錘擊沉樁的方法限制了單樁基礎(chǔ)在該工程海域的應(yīng)用。

針對(duì)上述地質(zhì)條件，部分工程采用傳統(tǒng)的高樁承臺(tái)嵌巖樁基基礎(chǔ)或?qū)Ч芗芮稁r基礎(chǔ)，但是高樁承臺(tái)嵌巖基礎(chǔ)，施工工藝復(fù)雜，工序多，效率低下，基礎(chǔ)整體造價(jià)較高；導(dǎo)管架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，由于樁頂位于水面以下，不便于鉆孔施工。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便的海上鉆巖復(fù)打型大直徑樁結(jié)構(gòu)及施工方法，以提高施工效率，降低施工成本。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種海上鉆巖復(fù)打型大直徑樁結(jié)構(gòu)，適用于由上而下依次為松散覆蓋土層、密實(shí)土層和巖石層的地基，其特征在于：所述地基上設(shè)有延伸到巖石層內(nèi)的樁孔，樁孔內(nèi)打入鋼管樁；

所述樁孔由上而下依次分為對(duì)應(yīng)松散覆蓋土層的松散土層段、對(duì)應(yīng)密實(shí)土層的密實(shí)土層段和對(duì)應(yīng)巖石層的巖石層段，其中松散土層段為所述鋼管樁沉樁后形成，所述密實(shí)土層段和巖石層段為以沉樁于松散覆蓋土層的所述鋼管樁為施工通道對(duì)密實(shí)土層和巖石層鉆進(jìn)行孔后形成。

所述樁孔的密實(shí)土層段孔徑小于所述鋼管樁的樁徑，樁孔的巖石層段孔徑略大于鋼管樁的樁徑。

所述樁孔的巖石層段灌注有水下混凝土，所述鋼管樁通過(guò)水下混凝土與樁孔的巖石層段連成一體。

一種海上鉆巖復(fù)打型大直徑樁結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于步驟如下：

1、鋼管樁頂部通過(guò)打樁錘對(duì)其進(jìn)行沉樁，直至鋼管樁下端支撐于密實(shí)土層表面；

2、在鋼管樁頂部架設(shè)鉆機(jī)設(shè)備，鉆機(jī)設(shè)備的嵌巖鉆機(jī)鉆頭通過(guò)鋼管樁內(nèi)通道對(duì)鋼管樁樁內(nèi)及樁底以下進(jìn)行鉆孔作業(yè)，直至巖石層內(nèi)的設(shè)計(jì)底高程，鉆孔孔徑小于鋼管樁的樁徑；對(duì)巖石層內(nèi)鉆孔進(jìn)行擴(kuò)孔至略大于鋼管樁的樁徑；

3、拆除鉆機(jī)設(shè)備，清理鉆孔；

4、在巖石層的鉆孔內(nèi)灌注水下混凝土；

5、鋼管樁頂部通過(guò)打樁錘對(duì)其進(jìn)行沉樁，直至鋼管樁下端至巖石層內(nèi)設(shè)計(jì)底高程。

一種海上鉆巖復(fù)打型大直徑樁結(jié)構(gòu)，適用于由上而下依次為松散覆蓋土層、密實(shí)土層和巖石層的地基，其特征在于：所述地基上設(shè)有延伸到密實(shí)土層內(nèi)的樁孔，樁孔內(nèi)打入鋼管樁；

所述樁孔由上而下依次分為對(duì)應(yīng)松散覆蓋土層的松散土層段和對(duì)應(yīng)密實(shí)土層的密實(shí)土層段，其中松散土層段為所述鋼管樁沉樁后形成，所述密實(shí)土層段為以沉樁于松散覆蓋土層的所述鋼管樁為施工通道對(duì)密實(shí)土層進(jìn)行鉆孔后形成。

所述樁孔的密實(shí)土層段孔徑小于所述鋼管樁的樁徑。

一種海上鉆巖復(fù)打型大直徑樁結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于步驟如下：

1、鋼管樁頂部通過(guò)打樁錘對(duì)其進(jìn)行沉樁，直至鋼管樁下端支撐于密實(shí)土層表面；

2、在鋼管樁頂部架設(shè)鉆機(jī)設(shè)備，鉆機(jī)設(shè)備的嵌巖鉆機(jī)鉆頭通過(guò)鋼管樁內(nèi)通道對(duì)鋼管樁樁內(nèi)及樁底以下進(jìn)行鉆孔作業(yè)，直至密實(shí)土層內(nèi)的設(shè)計(jì)底高程，鉆孔孔徑小于鋼管樁的樁徑；

3、拆除鉆機(jī)設(shè)備，清理鉆孔；

4、鋼管樁頂部通過(guò)打樁錘對(duì)其進(jìn)行沉樁，直至鋼管樁下端至密實(shí)土層內(nèi)設(shè)計(jì)底高程。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明直接將鉆機(jī)設(shè)備架設(shè)在鋼管樁頂部，以鋼管樁為鉆機(jī)支撐機(jī)構(gòu)和鉆孔護(hù)筒結(jié)構(gòu)，減少了搭設(shè)嵌巖平臺(tái)施工工序，縮短了施工工期，降低了嵌巖施工的費(fèi)用。本發(fā)明中鋼管樁通過(guò)沉樁方式穿過(guò)松散覆蓋土層支撐于密實(shí)土層，自身可保持站立穩(wěn)定，滿足架設(shè)鉆機(jī)設(shè)備的要求。本發(fā)明結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，鉆孔工作量小，有效縮短施工周期，大大降低工程投入。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2～圖4為實(shí)施例1的施工過(guò)程示意圖。

圖5為實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：如圖1所示，本實(shí)施例為海上鉆巖復(fù)打型大直徑樁結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)適用于由上而下依次為松散覆蓋土層9(可打樁)、密實(shí)土層10(打樁困難)和巖石層11的地基，該地基的地質(zhì)條件為泥砂沉積深度有限，樁基可以打入一定深度，但是無(wú)法一次性沉至設(shè)計(jì)底高程。本實(shí)施例中在地基上設(shè)有樁孔3，該樁孔的設(shè)計(jì)底高程位于巖石層11內(nèi)，樁孔3底部灌注有水下混凝土6，將鋼管樁1通過(guò)打樁錘4打入樁孔3內(nèi)，鋼管樁1下端經(jīng)水下混凝土6與巖石層11連成一體。

本實(shí)施例中樁孔3由上而下依次分為位于松散覆蓋土層9內(nèi)的松散土層段31、位于密實(shí)土層10內(nèi)的密實(shí)土層段32和位于巖石層11內(nèi)的巖石層段33。其中松散土層段31為鋼管樁1經(jīng)打樁錘4沉樁支撐于密實(shí)土層10后在松散土層9內(nèi)形成，密實(shí)土層段32和巖石層段33是以沉樁后下端支撐于密實(shí)土層10的鋼管樁1為施工通道對(duì)鋼管樁1底部以下的密實(shí)土層10和巖石層11鉆進(jìn)行孔后形成。本例中樁孔3的密實(shí)土層段32孔徑小于所述鋼管樁1的樁徑，樁孔3的巖石層段33孔徑略大于鋼管樁1的樁徑。

本實(shí)施例的施工方法如下：

1、與普通基樁相同，在鋼管樁1頂部通過(guò)打樁錘4進(jìn)行沉樁，無(wú)需增加其他輔助設(shè)備或措施，但需嚴(yán)格按照停錘標(biāo)準(zhǔn)控制沉樁，避免強(qiáng)行沉樁對(duì)樁體照成損傷，直至鋼管樁1下端支撐于密實(shí)土層10表面(見(jiàn)圖2)，鋼管樁1樁基初打深度可以滿足鉆機(jī)施工過(guò)程的穩(wěn)定；

2、以鋼管樁1本身為鉆機(jī)支撐結(jié)構(gòu)以及鉆孔護(hù)筒結(jié)構(gòu)，在鋼管樁1頂部架設(shè)鉆機(jī)設(shè)備5，鉆機(jī)設(shè)備的嵌巖鉆機(jī)鉆頭5-1通過(guò)鋼管樁1內(nèi)通道對(duì)鋼管樁1樁內(nèi)及樁底以下密實(shí)土層10和巖石層11進(jìn)行鉆孔作業(yè)，直至巖石層11內(nèi)的設(shè)計(jì)底高程，鉆孔孔徑小于鋼管樁1的樁徑，具體尺寸可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆孔情況，進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整；對(duì)巖石層11內(nèi)鉆孔(樁孔的巖石層段)進(jìn)行擴(kuò)孔至略大于鋼管樁的樁徑(見(jiàn)圖3)；

3、拆除鉆機(jī)設(shè)備5，清理鉆孔；

4、在巖石層11的鉆孔內(nèi)灌注水下混凝土6，水下混凝土略超過(guò)巖石層段33頂面；

5、鋼管樁1頂部通過(guò)打樁錘4進(jìn)行沉樁，直至鋼管樁1下端下沉至巖石層11內(nèi)設(shè)計(jì)底高程(見(jiàn)圖4)。

實(shí)施例2：如圖5所示，本實(shí)施例為海上鉆巖復(fù)打型大直徑樁結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)適用于由上而下依次為松散覆蓋土層9(可打樁)、密實(shí)土層10(打樁困難)和巖石層11的地基，該地基的地質(zhì)條件為泥砂沉積深度有限，樁基可以打入一定深度，但是無(wú)法一次性沉至設(shè)計(jì)底高程。本實(shí)施例中在地基上設(shè)有樁孔3，該樁孔的設(shè)計(jì)底高程位于密實(shí)土層10內(nèi)，將鋼管樁1通過(guò)打樁錘4打入樁孔3內(nèi)。

本實(shí)施例中樁孔3由上而下依次分為位于松散覆蓋土層內(nèi)的松散土層段31、位于密實(shí)土層內(nèi)的密實(shí)土層段32和對(duì)應(yīng)巖石層的巖石層段33。其中松散土層段31為鋼管樁經(jīng)打樁錘沉樁支撐于密實(shí)土層后在松散土層內(nèi)形成，密實(shí)土層段32是以沉樁后下端支撐于密實(shí)土層的鋼管樁為施工通道對(duì)鋼管樁底部一下的密實(shí)土層和巖石層鉆進(jìn)行孔后形成，本例中樁孔的密實(shí)土層段孔徑小于所述鋼管樁的樁徑。

本實(shí)施例的施工方法如下：

1、與普通基樁相同，在鋼管樁1頂部通過(guò)打樁錘4進(jìn)行沉樁，無(wú)需增加其他輔助設(shè)備或措施，但需嚴(yán)格按照停錘標(biāo)準(zhǔn)控制沉樁，避免強(qiáng)行沉樁對(duì)樁體照成損傷，直至鋼管樁下端支撐于密實(shí)土層表面，鋼管樁樁基初打深度可以滿足鉆機(jī)施工過(guò)程的穩(wěn)定；

2、以鋼管樁1本身為鉆機(jī)支撐結(jié)構(gòu)以及鉆孔護(hù)筒結(jié)構(gòu)，在鋼管樁1頂部架設(shè)鉆機(jī)設(shè)備5，鉆機(jī)設(shè)備的嵌巖鉆機(jī)鉆頭5-1通過(guò)鋼管樁內(nèi)通道對(duì)鋼管樁樁內(nèi)及樁底以下密實(shí)土層10進(jìn)行鉆孔作業(yè)，直至密實(shí)土層內(nèi)的設(shè)計(jì)底高程，鉆孔孔徑小于鋼管樁1的樁徑，具體尺寸可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆孔情況，進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整；

3、拆除鉆機(jī)設(shè)備5，清理鉆孔；

4、鋼管樁1頂部通過(guò)打樁錘4進(jìn)行沉樁，直至鋼管樁1下端下沉至密實(shí)土層10內(nèi)設(shè)計(jì)底高程。

本發(fā)明在實(shí)施過(guò)程中，需對(duì)地勘參數(shù)進(jìn)行分析，通過(guò)相關(guān)軟件對(duì)基礎(chǔ)初打深度以及清孔后再沉樁可行性進(jìn)行分析，并通過(guò)數(shù)值模擬或者其他手段，分析鉆孔過(guò)程中，在波流荷載以及鉆機(jī)振動(dòng)荷載作用下，基礎(chǔ)+鉆機(jī)整體穩(wěn)定性，以及鉆孔清孔后，基礎(chǔ)豎向承載能力。對(duì)于鉆孔后，復(fù)打可順利沉樁地質(zhì)條件，采用實(shí)施例2的施工工藝；對(duì)于需進(jìn)入堅(jiān)硬巖石層，鉆孔后仍存在復(fù)打困難情況，可采用實(shí)施例1的施工工藝。

上述實(shí)施例及施工工藝主要應(yīng)用于海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)，但并不以此為限，對(duì)于海洋工程結(jié)構(gòu)所涉及的其他基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)也可運(yùn)用本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)以及施工。