CN208933993U - 一种海上风电嵌岩单桩及其施工系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种海上风电嵌岩单桩及其施工系统，包括：桩孔，自覆土层表面延伸至岩层表面的第一桩孔以及自岩层表面延伸至岩层内部的第二桩孔；桩柱体，设于桩孔内，且桩孔的直径大于桩柱体的外径，桩柱体与桩孔之间形成环状空间；钢护筒，部分钢护筒设于第一桩孔内，用于支撑第一桩孔；环状空间内灌注有混凝土浆料，灌注混凝土浆料后位于第一桩孔内的钢护筒与桩柱体固定连接。通过在桩孔与桩柱体之间的环状空间内灌注有混凝土浆料，使位于第一桩孔内的钢护筒作为该嵌岩单桩基础的一部分，扩大了上部覆土层单桩基础的桩径，从而可以更有效的增加单桩基础的整体横向承载力，单桩基础更加稳定。

Description

一种海上风电嵌岩单桩及其施工系统

技术领域

本实用新型涉及海上风电桩基技术领域，具体涉及一种海上风电嵌岩单桩及其施工系统。

背景技术

一些地质条件复杂的海域，浅表层多为覆土层，土质较为松软，建造于这些海域上的风电项目的桩基如果仅仅嵌入覆土层，是无法达到支撑需求的，因而，建造于这些海域上的风电项目的桩基还需要嵌入埋藏于覆土层之下的岩层内，形成嵌岩桩，以满足海上风电项目的支撑需求。

中国专利文献CN207176723U公开了一种海上风电嵌岩单桩，所述海上风电嵌岩单桩，所述海上风电嵌岩单桩所嵌岩层表面覆盖有覆土层；所述海上风电嵌岩单桩包括桩柱体和桩孔；所述桩孔自覆土层表面延伸至岩层内部，且所述桩孔直径大于所述桩柱体外径；所述桩柱体嵌于所述桩孔，与所述桩孔之间形成顶端开放的环状空间；所述环状空间内灌注有灌浆；所述施工系统包括嵌岩平台，固定支撑于抛锚定位的嵌岩平台辅助船上；钢护筒，所述钢护筒内径大于所述桩柱体外径；吊装装置和组合式振动锤，所述吊装装置吊装所述钢护筒，所述组合式振动锤沉放所述钢护筒，使所述钢护筒自海面之上延伸至岩层表面；钻机，坐于所述钢护筒上或固定在嵌岩平台上，进行钻孔作业，以形成上述桩孔；所述吊装装置将所述桩柱体沉放入所述桩孔内，以形成上述环状空间；灌注装置，经所述环状空间的开放顶端向其内灌注灌浆，使所述桩柱体稳固；所述桩柱体稳固后，所述组合式振动锤及所述吊装装置将所述钢护筒拔除。

上述现有技术在灌浆后将钢护筒拔除，这种做法会将周围土壤扰动，单桩基础不稳定，且扰动恢复后，土体力学性质难以评估，给设计带来困难。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的单桩基础不稳定的缺陷，从而提供一种单桩基础稳定的海上风电嵌岩单桩及其施工系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种海上风电嵌岩单桩，包括：

桩孔，自覆土层表面延伸至岩层表面的第一桩孔以及自岩层表面延伸至岩层内部的第二桩孔；

桩柱体，设于所述桩孔内，且所述桩孔的直径大于所述桩柱体的外径，所述桩柱体与所述桩孔之间形成环状空间；

钢护筒，部分所述钢护筒设于所述第一桩孔内，用于支撑所述第一桩孔；

所述环状空间内灌注有混凝土浆料，灌注混凝土浆料后位于所述第一桩孔内的所述钢护筒与所述桩柱体固定连接。

所述钢护筒包括可拆卸连接的第一钢护筒和第二钢护筒，所述第一钢护筒的下端延伸至所述岩层的表面，所述第二钢护筒自海面之上延伸至所述第一钢护筒的上端面。

所述第一钢护筒高于所述覆土层表面设置。

所述第一钢护筒的上端设有第一法兰盘，对应的，所述第二钢护筒的下端设有第二法兰盘，所述第一钢护筒与所述第二钢护筒通过螺栓连接。

本实用新型还提供一种海上风电嵌岩单桩的施工系统，用于对所述的海上风电嵌岩单桩进行施工，包括

嵌岩平台，固定支撑于抛锚定位的嵌岩平台辅助船上；

吊装装置和组合式振动锤，所述吊装装置吊装所述钢护筒，所述组合式振动锤沉放所述钢护筒；

钻机，坐于所述钢护筒上或固定在所述嵌岩平台上，进行钻孔作业，以形成所述桩孔，所述吊装桩柱将所述桩柱体沉放入所述桩孔；

灌注装置，用于向所述环状空间灌注混凝土浆料，所述桩柱体稳固后，将所述第二钢护筒从所述第一钢护筒上拆除。

还包括对沉放所述钢护筒具有导向作用的导向装置。

所述导向装置为竖直设置的四根辅助桩结构，所述辅助桩结构支撑在所述嵌岩平台下方。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的一种海上风电嵌岩单桩，通过在桩孔与桩柱体之间的环状空间内灌注有混凝土浆料，使位于第一桩孔内的钢护筒与所述桩柱体固定连接，该部分钢护筒作为该嵌岩单桩基础的一部分，扩大了上部覆土层单桩基础的桩径，从而可以更有效的增加单桩基础的整体横向承载力，单桩基础更加稳定。由于单桩基础的整体横向承载力增加，在同样风机载荷的情况下，可以相对减小桩孔的孔径和第二桩孔的深度，可降低钻孔成本，同时可以增加钻孔效率，内部桩柱体的桩径及桩柱体埋深可相对减小，从而使得总体用钢量减小，总体成本降低。

2.本实用新型提供的一种海上风电嵌岩单桩，所述钢护筒包括可拆卸连接的第一钢护筒和第二钢护筒，所述第一钢护筒的下端延伸至所述岩层的表面，所述第二钢护筒自海面之上延伸至所述第一钢护筒的上端面，第一钢护筒整体作为单桩基础的一部分，显著增加了覆土层的横向承载力，且第二钢护筒可从第一钢护筒上拆除，不会使覆土层松动，单桩基础比较稳定，方便对桩孔孔径、深度、桩柱体外径等尺寸的确定。

3.本实用新型提供的一种海上风电嵌岩单桩，所述第一钢护筒高于所述覆土层表面设置，方便将第二钢护筒从第一钢护筒上拆除，同时可增加嵌岩单桩基础的稳定性。

4.本实用新型提供的一种海上风电嵌岩单桩，所述第一钢护筒的上端设有第一法兰盘，对应的，所述第二钢护筒的下端设有第二法兰盘，所述第一钢护筒与所述第二钢护筒通过螺栓连接，法兰连接的垂直度精度要求较高，可简单有效且精准的控制单桩垂直度，成本较小，进一步大幅节省成本。

5.本实用新型提供的一种海上风电嵌岩单桩的施工系统，还包括对沉放所述钢护筒具有导向作用的导向装置，有利于钢护筒垂直沉入。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的实施例1中提供的一种海上风电单桩的一种具体实施方式；

图2为图1所示的一种海上风电单桩的第二钢护筒未被拆卸时的结构示意图；

图3为图2所示的一种海上风电单桩的局部结构放大图。

附图标记说明：

1-第一桩孔； 2-第二桩孔； 3-第一钢护筒；

4-桩柱体； 5-第二钢护筒； 6-混凝土结构；

7-岩层； 8-覆土层； 31-第一法兰盘；

51-第二法兰盘。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图1-3所示为一种海上风电嵌岩单桩的一种具体实施方式，包括桩孔、桩柱体4、钢护筒。在本实施方式中，所述桩孔分为自覆土层8表面延伸至岩层7表面的第一桩孔1以及自岩层7表面延伸至岩层7内部的第二桩孔2，所述桩柱体4设于所述桩孔内，且所述桩孔的直径大于所述桩柱体4的外径，所述桩柱体4与所述桩孔之间形成环状空间，所述钢护筒包括通过法兰连接的第一钢护筒3和第二钢护筒5，所述第一钢护筒3的下端延伸至所述岩层7的表面，所述第二钢护筒5自海面之上延伸至所述第一钢护筒3的上端面，所述第一钢护筒3的上端设有第一法兰盘31，对应的，所述第二钢护筒5的下端设有第二法兰盘51，所述第一钢护筒3与所述第二钢护筒5通过螺栓连接，所述环状空间内灌注有混凝土浆料，灌注混凝土浆料且冷却后，形成混凝土结构6，所述第一钢护筒3与所述桩柱体4固定连接作为该嵌岩单桩基础的一部分。

在使用时，先通过吊装装置和组合式振动锤将通过法兰连接的第一钢护筒3和第二钢护筒5沉放至岩层7的表面，第二钢护筒5用于隔离海水，第一钢护筒3用于支撑覆土层8，然后使用钻机在钢护筒内钻孔，孔的孔径为钢护筒的内径，第二桩孔2的深度为设计深度也及桩柱体4的埋深，然后将桩柱体4吊装入桩孔内，将桩柱体4的上端固定住使其不发生晃动，在桩孔与桩柱体4之间灌注混凝土浆料，待混凝土浆料冷却凝固后，第一钢护筒3与桩柱体4形成为整体结构，潜水员到水下拆除连接第一钢护筒3与第二钢护筒5的连接螺栓，并用吊装装置将第二钢护筒5吊离。由于第一钢护筒3作为该嵌岩单桩基础的一部分，扩大了上部覆土层8单桩基础的桩径，从而可以更有效的增加单桩基础的整体横向承载力，单桩基础更加稳定。由于单桩基础的整体横向承载力增加，在同样风机载荷的情况下，可以相对减小桩孔的孔径和第二桩孔2的深度，可降低钻孔成本，同时可以增加钻孔效率，内部桩柱体4的桩径及桩柱体4埋深可相对减小，从而使得总体用钢量减小，总体成本降低。

在可替换的实施方式中，所述第一钢护筒3与所述第二钢护筒5的连接方式可替换为其他可拆卸连接方式，比如卡扣连接或者分别在第一钢护筒3和第二钢护筒5的外侧设置凸出的耳部，在耳部上设置螺栓孔，两者之间螺栓连接。

实施例2

本实施例提供一种海上风电嵌岩单桩的施工系统，用于对上述实施例中的一种海上风电嵌岩单桩进行施工，包括嵌岩平台、吊装装置和组合式振动锤、钻机、灌注装置。嵌岩平台固定支撑于抛锚定位的嵌岩平台辅助船上；所述吊装装置吊装所述钢护筒，所述组合式振动锤沉放所述钢护筒；所述钻机坐于所述钢护筒上或固定在所述嵌岩平台上，进行钻孔作业，以形成所述桩孔，所述吊装桩柱将所述桩柱体4沉放入所述桩孔；所述灌注装置，用于向所述环状空间灌注混凝土浆料，所述桩柱体4稳固后，将所述第二钢护筒5从所述第一钢护筒3上拆除。还包括对沉放所述钢护筒具有导向作用的导向装置，在本实施方式中，所述导向装置为竖直设置的四根辅助桩结构，所述辅助桩结构支撑在所述嵌岩平台下方。

在可替换的实施方式中，所述四根辅助桩结构可替换为设置在嵌岩平台上的导向孔。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种海上风电嵌岩单桩，其特征在于，包括：

桩孔，自覆土层表面延伸至岩层表面的第一桩孔以及自岩层表面延伸至岩层内部的第二桩孔；

桩柱体，设于所述桩孔内，且所述桩孔的直径大于所述桩柱体的外径，所述桩柱体与所述桩孔之间形成环状空间；

钢护筒，部分所述钢护筒设于所述第一桩孔内，用于支撑所述第一桩孔；

所述环状空间内灌注有混凝土浆料，灌注混凝土浆料后位于所述第一桩孔内的所述钢护筒与所述桩柱体固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种海上风电嵌岩单桩，其特征在于，所述钢护筒包括可拆卸连接的第一钢护筒和第二钢护筒，所述第一钢护筒的下端延伸至所述岩层的表面，所述第二钢护筒自海面之上延伸至所述第一钢护筒的上端面。

3.根据权利要求2所述的一种海上风电嵌岩单桩，其特征在于，所述第一钢护筒高于所述覆土层表面设置。

4.根据权利要求2所述的一种海上风电嵌岩单桩，其特征在于，所述第一钢护筒的上端设有第一法兰盘，对应的，所述第二钢护筒的下端设有第二法兰盘，所述第一钢护筒与所述第二钢护筒通过螺栓连接。

5.一种海上风电嵌岩单桩的施工系统，其特征在于，用于对权利要求2-4中的一种海上风电嵌岩单桩进行施工，包括

嵌岩平台，固定支撑于抛锚定位的嵌岩平台辅助船上；

吊装装置和组合式振动锤，所述吊装装置吊装所述钢护筒，所述组合式振动锤沉放所述钢护筒；

钻机，坐于所述钢护筒上或固定在所述嵌岩平台上，进行钻孔作业，以形成所述桩孔，所述吊装桩柱将所述桩柱体沉放入所述桩孔；

灌注装置，用于向所述环状空间灌注混凝土浆料，所述桩柱体稳固后，将所述第二钢护筒从所述第一钢护筒上拆除。

6.根据权利要求5所述的一种海上风电嵌岩单桩的施工系统，其特征在于，还包括对沉放所述钢护筒具有导向作用的导向装置。

7.根据权利要求6所述的一种海上风电嵌岩单桩的施工系统，其特征在于，所述导向装置为竖直设置的四根辅助桩结构，所述辅助桩结构支撑在所述嵌岩平台下方。