本發明專利技術公開了一種海上單樁結構物基礎及其施工方法，海上單樁結構物基礎由主樁、吸力筒組件和灌漿封蓋組成，主樁外部環套有吸力筒組件，吸力筒組件頂部安裝有灌漿封蓋。本發明專利技術通過采用變直徑的單樁與多分艙的環形吸力筒結合的結構形式，充分發揮單樁極強的豎向承載和吸力筒水平加強支撐的優勢，有效提高泥面段單樁的抗水平擺動載荷的能力，通過外部吸力桶結構的水平方向加強，減少單樁入泥深度，同時提高結構剛度，提高穩定性，長期使用穩定可靠；通過在吸力筒組件中間分出單獨的中心支撐套，使得在單樁出現沖刷時吸力筒內圈能夠避開沖刷坑，不受影響實現自沉密封，順利沉貫到設計深度，滿足承載要求。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及海洋工程施工，特別是涉及一種海上單樁結構物基礎及其施工方法。
技術介紹
1、隨著海上風電開發范圍的擴展和環境條件的復雜化，采用常規的海上風機基礎如單樁基礎和導管架基礎已經無法完全適應未來海上風電的發展，尤其對于表層淤泥較厚，或者超過40m深度還存在較硬土質的特殊地質，單獨采用單樁結構很難滿足上部載荷支撐需要，由于表層淤泥支撐力弱，結構的水平載荷難以滿足。如果采用加大單樁直徑的方法對于打樁設備要求高，超過10m樁徑當前的船機設備基本無法進行施工，如果增加打入深度，需要采用嵌巖方式，施工難度和成本均大福提高。海上風電開發投資有限，如何在表層淤泥厚或者淺層存在硬土質的海域做固定式基礎，尤其是風機基礎是需要解決的難題。對于目前采用的單樁和吸力筒組合的結構，吸力筒內圈與單樁外壁間隙較小，單樁在海洋環境中出現明顯沖刷，造成其周邊有沖刷坑，這會使得環套吸力筒內圈不能完全接觸泥面形成初始密封，吸力筒不能進行沉貫。
2、為了解決上述問題，我們提出了一種海上單樁結構物基礎及其施工方法。
技術實現思路
1、為了克服現有技術的不足，本專利技術提供一種海上單樁結構物基礎及其施工方法，本專利技術提供如下技術方案：
2、一種海上單樁結構物基礎，包括主樁、吸力筒組件，所述主樁為鋼板卷制成型的圓管，所述主樁外部環套有所述吸力筒組件，所述吸力筒組件頂部安裝有灌漿封蓋；
3、所述主樁由上至下依次由上段管樁、變徑段、下段管樁組成，所述上段管樁頂部同軸焊接有頂法蘭；
4、所述吸力筒組件為鋼板卷制組焊成底部敞開、中間鏤空且周圍分艙的圓環型結構件，所述吸力筒組件由環形吸力筒組件、加強支撐、中間支撐套、內扶正凸臺、豎向導向滑輪、灌漿封隔環組成；根據圓周分艙數量，選擇6～8組所述環形吸力筒組件構成圓環型結構件主體，所述環形吸力筒組件構成的圓環型結構件主體同軸焊接有所述中間支撐套，所述中間支撐套外部圓周布置有與分艙數量一致的所述加強支撐，所述加強支撐立面與所述中間支撐套外側焊接，所述加強支撐頂部貼緊于所述中間支撐套上部環板的下端，所述中間支撐套的內孔圓周焊接有多套內扶正凸臺和豎向導向滑輪，所述中間支撐套下端與所述環形吸力筒組件的艙頂板齊平處粘結固定有所述灌漿封隔環；
5、所述灌漿封蓋為圓弧形的環板鋼質片狀結構件，其主體為采用鋼板切割加工的呈弧形段的環板，所述環板上端焊接布置有4組吊點，所述環板下端靠環內側焊接布置有2～3圈加強豎筋。
6、優選地，所述環形吸力筒組件為由分艙板、艙頂板、切割并卷制成弧形的外環板、內環板形成圓弧型底部敞開的結構件；所述外環板的外部豎向焊接有梯形的抗拔加強肘板，所述外環板外部頂端同心焊接有鋼板卷制的呈倒錐型的沖刷保護罩，所述沖刷保護罩在所述分艙板處設置有抗拔加強肘板，所述環形吸力筒組件的分艙結構內部與所述艙頂板下部焊接有軸向和徑向的艙壁加強板和分艙板加強肘板，間隔所述抗拔加強肘板與艙壁加強板對應軸線布置有支撐肘板，所述內環板徑向方向焊接連接有環空支撐肘板。
7、優選地，所述內扶正凸臺為由鋼板切割成型的下端帶角度的立板。
8、優選地，所述灌漿封隔環為采用橡膠材料制成的下端帶錐度且上端為平面的環，所述灌漿封隔環外圈貼緊于所述中間支撐套的孔內。
9、優選地，所述抗拔加強肘板軸向與所述分艙板對正，下部呈倒刺型凸起。
10、優選地，所述環空支撐肘板上部焊接有帶孔的環空蓋板。
11、本專利技術還涉及一種海上單樁結構物基礎的施工方法，所述施工方法，包括以下步驟：
12、步驟s1：運輸海上單樁結構物基礎到海上施工現場，運輸船靠到起重船邊上，按照單樁施工方式進行鋼樁起吊、立樁后就位到要求的安裝位置，下放自重入泥，之后套打樁錘進行打樁打入，直至打入到設計深度，完成打樁的鋼樁，需要檢查外部是否有影響吸力筒組件套入的吊點等結構，切割處理后進行吸力筒安裝；
13、步驟s2：將沉貫用的設備吊裝安裝到環形吸力筒組件上部設備安裝底座上，確保沉貫設備與吸力筒組件的連通，吊裝人員到主樁頂內部平臺上，之后整體起吊帶沉貫設備的吸力筒組件到主樁頂部，調整結構對正，緩慢下放使得環空支撐肘板引導吸力筒組件逐漸對正主樁，逐漸下放，同時主樁頂內部平臺上人員指揮吊機調整，使得主樁端部逐漸插入到中間支撐套內，控制吊裝擺幅，使得灌漿封隔環穿過頂法蘭，之后緩慢下放到中間支撐套內的豎向導向滑輪貼住上段管樁外部，逐漸下放，同時控制好吸力筒組件方位在要求的范圍內，起重船繼續下勾，使得,吸力筒組件下部接觸泥面并緩慢下沉，實現結構的自重入泥，入泥之前沉貫設備如需在水中試機也可以吊裝時做短暫停止，調試完成后繼續下放；
14、步驟s3：啟動沉貫設備進行沉貫，逐個分艙檢查密閉情況，若個別艙存在沖刷坑影響不密封，可以采用上部壓重物或者通過其他艙貫入帶動其進行入泥深度加深形成密封，若不能通過沉貫實現封閉，可以進行必要的泥沙回填到內環板內部區域，形成密封區域；各艙均密閉后進行吸力筒沉貫，保持整體水平貫入，不平時對貫入較快（低點）的艙進行暫停貫入，將較慢（高點）的艙進行貫入，調整水平度不超過3‰，逐漸調整，根據不同深度設計允許的貫入負壓進行控制，直至貫入至艙頂板下部貼緊泥面，此時貫入設備水泵電機電流趨近于零，完成沉貫，吊裝回收沉貫設備，之后關閉管線上的閥門或者安裝封堵裝置，完成,吸力筒組件沉貫施工；
15、步驟s4：連接吸力筒組件上的灌漿管線，操作水面的灌漿設備將小于5mpa的低強度水泥漿貫入到吸力筒組件內的空隙內，排出艙內的水，確保結構長期在位穩定性，如果貫入深度已經達到艙頂板貼緊泥面，則不需要進行筒內灌漿；完成筒內灌漿后，關閉相關閥門做好封堵，回收灌漿管線；
16、步驟s5：清洗甲板的灌漿設備，重新加注大于70mpa的高強度的水泥漿，將管線插入到中間支撐套與下段管樁之間的環空內，管端貼近灌漿封隔環，進行漿料注入以排盡環空的海水；水下潛水員檢查灌漿情況，穩定灌漿管線避免脫出環空內；當環空灌漿接近中間支撐套頂端時，吊裝甲板的灌漿封蓋進行環空頂部封蓋，留下一片灌漿封蓋，待灌漿與中間支撐套端部平齊后封蓋最后一片灌漿封蓋，形成一個完整的環，加強豎筋插入水泥漿中固定，使得整體結構穩定性更可靠，完成灌漿后，回收設備，施工完成，船機撤場、復員。
17、與現有技術相比，本專利技術能達到的有益效果是：
18、1、通過采用變直徑的單樁與多分艙的環形吸力筒結合的結構形式，充分發揮單樁極強的豎向承載和吸力筒水平加強支撐的優勢，有效提高泥面段單樁的抗水平擺動載荷的能力；
19、2、通過外部吸力桶結構的水平方向加強，減少單樁入泥深度，同時提高結構剛度，提高穩定性，長期使用穩定可靠；
20、3、通過在吸力筒組件中間分出單獨的中心支撐套，使得在單樁出現沖刷時吸力筒內圈能夠避開沖刷坑，不受影響實現自沉密封，順利沉貫到設計深度，滿足承載要求；
21、4、通過在吸力筒內部做井字形加強板，分艙之間也有結構加強，本文檔來自技高網
...
【技術保護點】
1.一種海上單樁結構物基礎，包括主樁（1）、吸力筒組件（2），其特征在于，所述主樁（1）為鋼板卷制成型的圓管，所述主樁（1）外部環套有所述吸力筒組件（2），所述吸力筒組件（2）頂部安裝有灌漿封蓋（3）；
2.根據權利要求1所述的一種海上單樁結構物基礎，其特征在于，所述環形吸力筒組件（21）為由分艙板（211）、艙頂板（218）、切割并卷制成弧形的外環板（212）、內環板（2111）形成圓弧型底部敞開的結構件；所述外環板（212）的外部豎向焊接有梯形的抗拔加強肘板（213），所述外環板（212）外部頂端同心焊接有鋼板卷制的呈倒錐型的沖刷保護罩（214），所述沖刷保護罩（214）在所述分艙板（211）處設置有抗拔加強肘板（213），所述環形吸力筒組件（21）的分艙結構內部與所述艙頂板（218）下部焊接有軸向和徑向的艙壁加強板（216）和分艙板加強肘板（217），間隔所述抗拔加強肘板（213）與艙壁加強板（216）對應軸線布置有支撐肘板（215），所述內環板（2111）徑向方向焊接連接有環空支撐肘板（2110）。
3.根據權利要求1所述的一種海上單樁結構物基礎，其特征在于，所述內扶正凸臺（24）為由鋼板切割成型的下端帶角度的立板。
4.根據權利要求1所述的一種海上單樁結構物基礎，其特征在于，所述灌漿封隔環（26）為采用橡膠材料制成的下端帶錐度且上端為平面的環，所述灌漿封隔環（26）外圈貼緊于所述中間支撐套（23）的孔內。
5.根據權利要求2所述的一種海上單樁結構物基礎，其特征在于，所述抗拔加強肘板（213）軸向與所述分艙板（211）對正，下部呈倒刺型凸起。
6.根據權利要求2所述的一種海上單樁結構物基礎，其特征在于，所述環空支撐肘板（2110）上部焊接有帶孔的環空蓋板（219）。
7.一種海上單樁結構物基礎的施工方法，采用如權利要求1~6所述的一種海上單樁結構物基礎，其特征在于：所述一種海上單樁結構物基礎的施工方法，包括以下步驟：
...
【技術特征摘要】
1.一種海上單樁結構物基礎，包括主樁（1）、吸力筒組件（2），其特征在于，所述主樁（1）為鋼板卷制成型的圓管，所述主樁（1）外部環套有所述吸力筒組件（2），所述吸力筒組件（2）頂部安裝有灌漿封蓋（3）；
2.根據權利要求1所述的一種海上單樁結構物基礎，其特征在于，所述環形吸力筒組件（21）為由分艙板（211）、艙頂板（218）、切割并卷制成弧形的外環板（212）、內環板（2111）形成圓弧型底部敞開的結構件；所述外環板（212）的外部豎向焊接有梯形的抗拔加強肘板（213），所述外環板（212）外部頂端同心焊接有鋼板卷制的呈倒錐型的沖刷保護罩（214），所述沖刷保護罩（214）在所述分艙板（211）處設置有抗拔加強肘板（213），所述環形吸力筒組件（21）的分艙結構內部與所述艙頂板（218）下部焊接有軸向和徑向的艙壁加強板（216）和分艙板加強肘板（217），間隔所述抗拔加強肘板（213）與艙壁加強板（216）對應軸線布置有支撐肘板（215...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王致洲，陳立，戴雙慶，陳偉，吳賀賀，
申請(專利權)人：天津市海王星海上工程技術股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。