外掛裙樁式筒柱結構的製作方法
2023-04-25 06:00:31
專利名稱：外掛裙樁式筒柱結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種外掛裙樁式筒柱結構，適用於海上風電基礎以及邊際油田開發領域。
背景技術：
隨著全球不可再生能源如煤炭、石油的日益減少，利用可再生能源呈方興未艾之勢，風能是一種新型清潔能源，可再生，無汙染，而且儲量豐富，分布範圍廣泛，成為近年來新能源開發的代表，同時風力發電規模越來越大。近年來，風力發電場已經逐漸由陸上轉向海上，而海上土質是多樣的，若土質為軟土，可採用樁基礎，利用樁打入地基一定深度，達到能滿足基礎沉降要求的土層，同時樁的 入土長度又能滿足約束樁水平位移要求。對於淺層土質較好的海域，風電基礎多採用獨樁；而淺層土較弱((Γ30米以內為淤泥層)的海域，一般使用長樁基礎，但由於淺層土質弱，淺層土對長樁側向位移抵抗能力差，造成泥面處基礎位移偏大，從而造成上部風機側向位移大，增大了使用風險。本發明即針對淺層土質較弱的海域設計相適應的風機基礎。對於邊際油田，存在零星的衛星油田，同樣也會有淺層土較弱土質，此結構也同樣適合。對於淺層為淤泥的土質，一般淤泥層深度在(Γ30米。風機塔架一般高度在100米左右，基礎位移決定著上部塔架位移的大小，由於塔架較高，基礎的小位移也會造成塔架頂部的大位移，塔架的大位移又直接影響到風機塔架的安全，同時由於塔架傳遞下來的水平荷載與彎矩很大，造成底部壓力或者拔力也較大。對於淺層為淤泥層的土質，常規方案為長樁基礎結構，為了抑制結構的側向位移，長樁基礎需要選擇較大直徑的樁基，且入泥比較深，以達到在樁基端部將位移約束很小的效果，以此將淤泥層內樁基位移控制在較小範圍以內，此種結構一般為多樁加導管架結構，重量很重，且需要大規格打樁錘來進行施工。
發明內容本發明的主要目的提供了一種外掛裙樁式筒柱結構，可有效解決上述問題。筒柱結構為單柱，有效降低環境荷載水平力；筒柱加裙板結構增大了結構在淤泥層的剛度，本身抵抗位移的能力增強；筒柱加裙板結構增大了結構在淤泥層與土的接觸面積，增大了土對結構的抗力；由於筒柱加裙板結構即可以有效控制結構在淤泥層的位移，又很好的提供了抗壓、抗拔承載力，故裙樁的規格可減小，入泥深度可減短，從而也可使打樁錘的規格減小。本發明解決技術問題所採用的技術方案是，外掛裙樁式筒柱結構由裙樁、裙樁套筒、裙板、筒柱、上部平臺組成。裙樁頂部與泥面平齊，由打樁錘打入至泥面40米以下，裙樁為長樁，與裙樁套筒灌漿，承受豎向荷載與水平荷載，裙樁為三樁或多樁，視具體土質及基礎數據而定；裙樁套筒內焊有剪切鍵，同時裙樁在導向內部分也焊有剪切鍵，安裝完成後在導向與樁基之間灌漿固結來傳遞豎向壓拔力；裙板為雙壁板，並在上下各焊有裙板封蓋，裙板將筒柱傳過來的水平力傳遞給裙樁基礎，裙板封蓋可以增強樁基與筒柱之間的連接剛度，使傳遞力的效果更好，還可以有效防止裙板的屈曲，上下裙板封蓋還可承擔一部分壓力；雙壁裙板底部與下裙板封蓋之間為中空，可用來吸力貫入，筒柱為圓柱加圓錐形結構，主要用來傳遞與抵抗塔架荷載與環境荷載，錐柱部分設置在水面附近，可減少水平向冰荷載，增大結構的抗冰能力；筒柱基礎部分與裙板連接，並有上下筒柱封板，下筒柱封板至筒柱底部空間內為中空，可用來吸力貫入，筒柱與裙板高度為淤泥層高度，底部剛好位於持力層；上部平臺用來連接塔架或放置設備等。本發明的有益效果是由筒柱代替導管架，樁基規格減小，整體重量可減輕。施工工藝較原施工工藝簡單，從而節省了建造成本以及施工費用。
以下結合附圖
和實施例對本發明做進一步說明。圖I外掛裙樁式筒柱結構示意圖。其中 I一裙樁；2—裙樁套筒；3—裙板；4一裙板封蓋；5—筒柱(圓柱形)；6一筒·柱(圓維形)；7一上部平臺；8—泥面；9一7jC面。
具體實施方式
如圖I所示結構自重入泥，並且裙板3底部與泥面8形成初始密封，吸力貫入至下裙板封蓋4與泥面8接觸，下裙板封蓋4底部一邊清泥，一邊負壓貫入，直至上裙板封蓋4與泥面8齊平，裙板3將筒柱傳過來的水平力傳遞給裙樁基礎，筒柱為圓柱形5加圓錐形6結構，筒柱(圓錐形)6部分設置在水面9附近，筒柱基礎部分與裙板3連接，並有上下筒柱封板，下筒柱封板至筒柱底部空間內為中空，可用來吸力貫入，裙樁I打入至設計深度，裙樁I與裙樁套筒2之間灌漿連接，上部平臺7用來連接塔架或放置設備。
權利要求1.外掛裙樁式筒柱結構，包括裙樁、裙樁套筒、裙板、筒柱、上部平臺，其特徵在於裙樁頂部與泥面平齊，由打樁錘打入至泥面40米以下；裙樁套筒內焊有剪切鍵，同時裙樁在導向內部分也焊有剪切鍵；裙板為雙壁板，並在上下各焊有裙板封蓋，裙板將筒柱傳過來的水平力傳遞給裙樁基礎；雙壁裙板底部與下裙板封蓋之間為中空，筒柱為圓柱加圓錐形結構，錐柱部分設置在水面附近；筒柱基礎部分與裙板連接，並有上下筒柱封板，下筒柱封板至筒柱底部空間內為中空，可用來吸力貫入。
2.根據權利要求I所述的外掛裙樁式筒柱結構，其特徵在於筒柱與裙板高度為淤泥層高度，底部剛好位於持力層。
3.根據權利要求I所述的外掛裙樁式筒柱結構，其特徵在於裙樁為長樁，與裙樁套筒灌漿，承受豎向荷載與水平荷載，裙樁為三樁或多樁。
專利摘要外掛裙樁式筒柱結構，包括裙樁、裙樁套筒、裙板、筒柱、上部平臺，裙樁頂部與泥面平齊，由打樁錘打入至泥面40米以下；裙樁套筒內焊有剪切鍵，同時裙樁在導向內部分也焊有剪切鍵；裙板為雙壁板，並在上下各焊有裙板封蓋，裙板將筒柱傳過來的水平力傳遞給裙樁基礎；雙壁裙板底部與下裙板封蓋之間為中空，筒柱為圓柱加圓錐形結構，錐柱部分設置在水面附近；筒柱基礎部分與裙板連接，並有上下筒柱封板，下筒柱封板至筒柱底部空間內為中空，可用來吸力貫入。本筒柱結構由筒柱代替導管架，樁基規格減小，整體重量可減輕。施工工藝較原施工工藝簡單，從而節省了建造成本以及施工費用。
文檔編號E02D27/52GK202730790SQ20122039801
公開日2013年2月13日 申請日期2012年8月13日 優先權日2012年8月13日
發明者郭小亮, 杜建港 申請人:天津市海王星海上工程技術有限公司