本实用新型涉及一种基础结构，特别是涉及一种海上支撑基础。
背景技术：
风能作为最具可开发价值的可再生能源而备受世界瞩目。而海上风电场更因具有风速大、有效发电时间长、不占用陆地、距离负荷中心近等优点，具有很好的可开发前景。我国幅员辽阔，海岸线长，海上风能资源十分丰富。
海上风机必须支撑在海上风机基础上。因海洋环境的复杂性，海上风机基础造价占海上风电场成本的20％以上。怎样降低风机基础造价，减少风机基础海上风机基础施工周期，促进风电场尽早发电、创造效益是开发海上风电的重要课题。单桩基础因其施工方便快捷，经济性好而备受关注。目前全球70％以上的风机基础均采用单桩基础。
单桩基础由一个钢管桩沉入海底，钢管桩直径通常在4～6m之间。钢管桩安装在海床下30～60m的地方。传统单桩一般都采用打桩锤将其沉入土层。然而我国辽宁、山东、浙江、福建、广东、广西等沿海存在大面积浅覆盖层地基，因为基岩面埋藏深度浅，往往无法将钢管桩沉入至需要的设计高程，且往往需要在嵌岩上施工。
传统钻机均采用全断面嵌岩技术，由于钻岩面积大，钻除了大面积的不需要钻除的岩芯；从而造成钻岩效率低下，且对嵌岩设备要求高，并存在设备庞大、设备少、费用高等问题。
技术实现要素：
鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种稳定性更高的海上支撑基础。
为实现上述目的，本实用新型提供一种海上支撑基础，包括沿上下方向延伸的钢管桩，所述钢管桩包括上支撑段和下支撑段；所述上支撑段的下端延伸至海床的基岩的顶面处，所述下支撑段嵌在基岩中，且所述下支撑段的上端与上支撑段的下端固接。
进一步地，所述基岩中开设有下支撑连接孔，所述下支撑段嵌在下支撑连接孔中。
进一步地，所述下支撑连接孔的截面呈环形。
进一步地，所述下支撑连接孔中灌注有下混凝土层，所述下支撑段嵌在下混凝土层中。
进一步地，所述下支撑段的下端延伸至下混凝土层的下端。
进一步地，所述上支撑段的上端与风机塔筒相连接。
进一步地，所述上支撑段嵌在基岩上方的土体中。
进一步地，所述土体中设有上支撑连接孔；所述上支撑段嵌在上支撑连接孔中。
进一步地，所述上支撑连接孔中灌注有上混凝土层，所述上支撑段嵌在上混凝土层中。
进一步地，所述上支撑连接孔的外围设置有护筒。
如上所述，本实用新型涉及的海上支撑基础，具有以下有益效果：
本实用新型中海上支撑基础，其钢管桩包括下支撑段，且下支撑段嵌在基岩中，以利用基岩对下支撑段的支撑及限位作用，有效增强钢管桩的支撑强度及其自身的稳定性，避免钢管桩产生较大幅度的平移、摇晃等问题，从而使得本实用新型中海上支撑基础的支撑强度及稳定性更高。
附图说明
图1为本实用新型第一种实施例中海上支撑基础的结构示意图。
图2为图1中A-A剖视图。
图3为图1中B-B剖视图。
图4为本实用新型第二种实施例中海上支撑基础的结构示意图。
元件标号说明
1 钢管桩
11 上支撑段
12 下支撑段
2 基岩
3 下混凝土层
4 岩芯
5 土体
51 土芯
52 泥面
6 上混凝土层
7 护筒
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
如图1至图3所示，本实用新型提供一种海上支撑基础，包括沿上下方向延伸的钢管桩1，钢管桩1包括上支撑段11和下支撑段12；上支撑段11的下端延伸至海床的基岩2的顶面处，下支撑段12嵌在基岩2中，且下支撑段12的上端与上支撑段11的下端固接。本实用新型中海上支撑基础，其钢管桩1包括下支撑段12，且下支撑段12嵌在基岩2中，以利用基岩2对下支撑段12的支撑及限位作用，有效增强钢管桩1的支撑强度及其自身的稳定性，避免钢管桩1产生较大幅度的平移、摇晃等问题，从而使得本实用新型中海上支撑基础的支撑强度及稳定性更高。
第一种实施例
本实施例中基岩2中开设有下支撑连接孔，下支撑段12嵌在下支撑连接孔中，以实现将下支撑段12嵌在基岩2中。同时，本实施例中下支撑连接孔的截面呈环形。如图1至图3所示，本实施例中钢管桩1呈管状结构，其截面也呈环形。这样，本实施例采用环形的下支撑连接孔，不仅能实现上述下支撑段12嵌在基岩2中，且该环形的下支撑连接孔的内外两侧壁将均能对钢管桩1起到限位作用，以增强钢管桩1的稳定性，避免钢管桩1在较大风浪的作用下产生平移、摇晃等情况，从而进一步增强本实用新型中海上支撑基础的平稳性。另外，呈环形的下支撑连接孔在加工建造过程中，所需钻除的岩体量较小，便于施工。
如图1和图3所示，本实施例中下支撑连接孔中灌注有下混凝土层3，下支撑段12嵌在下混凝土层3中。这样，本实施例利用混凝土有效填充下支撑连接孔的侧壁与下支撑段12间的间隙，并利用下混凝土层3与下支撑段12间的摩擦力，实现下支撑段12与基岩2的固定连接，从而使得基岩2能给下支撑段12及钢管桩1提供更强的支撑作用及限位作用，进而使得本实施例中海上支撑基础的支撑强度及稳定性更高。
如图1所示，本实施例中下支撑段12的下端延伸至下混凝土层3的下端，即本实施例中下支撑段12的下端与下混凝土层3的下端齐平。
本实施例中上支撑段11的上端与风机塔筒的下端相连接，该风机塔筒用于海上风力发电，即本实施例中海上支撑基础为一种海上风电场风机基础。另外，在其它实施例中，该海上支撑基础还能为其它类型的设备、平台等提供支撑作用。
如图1至图3所示，本实施例中上述海上支撑基础的施工方法，包括如下步骤：
S1、首先利用打桩锤进行单桩基础的沉桩施工，即利用打桩锤将钢管桩1打入海床中，直至下支撑段12的下端沉入至基岩2的顶面；
S2、利用钻机在基岩2上钻出上述环形的下支撑连接孔；
S3、在下支撑连接孔中灌注混凝土，以获得上述下混凝土层3；
S4、在上述下混凝土层3中的混凝土初凝前、即完全凝结前，继续向下打入钢管桩1，以使钢管桩1的下支撑段12嵌入下混凝土层3中，直至将钢管桩1打到基岩2中桩尖高程处，即直至下支撑段12的下端与下混凝土层3的下端齐平，此时钢管桩1已被打入下支撑连接孔的孔底。
本实施例中上述施工方法，通过在基岩2上钻环形的下支撑连接孔，并在下支撑连接孔中灌注混凝土，再继续打入钢管桩1，以实现钢管桩1嵌在下混凝土层3及基岩2中。这种新型的嵌岩方式解决了大直径单桩嵌岩难大、施工效率低和能耗大等困难，为浅覆盖层地基上使用单桩基础提供了一种解决方案；并使得本实施例中海上支撑基础能应用于海上含弱风化岩及以上等硬岩的覆盖层较浅的地层中，为我国沿海广泛存在的浅覆盖层地区，大面积使用这一结构形式简单、经济性好的单桩风机基础提供一种技术方案，具有显著的经济效益。
本实施例中基岩2，包括位于上方的弱风化岩和位于弱风化岩下方的坚硬岩石、即硬岩。本实施例中钢管桩1的上支撑段11位于弱风化花岗岩上方。上述下支撑连接孔的截面具体呈圆环形，且该下支撑连接孔中包围有岩芯4，本实施例中上述钢管桩1呈竖直状态设置，如图1和图2所示，该钢管桩1的截面也呈圆环形。且该钢管桩1的上端采用传动连接方式与风机塔筒连接。本实施例中钢管桩1的上支撑段11穿过海床中的地基覆盖层。
本实施例上述步骤S2中需利用全回转钻机在基岩2及硬岩中钻出环形的下支撑连接孔，避免全断面嵌岩时桩中心的岩芯4会被不必要的钻除，从而造成效率低下，对嵌岩设备要求高，设备庞大、笨重等问题。本实施例采用此种海上支撑基础及其施工方法，有效提高了工效、降低了能耗、并有效控制了施工成本。
上述步骤S3中，向下支撑连接孔中灌注的混凝土为超缓混凝土，以延缓该下混凝土层3完全凝结时间；从而保证在步骤S4中，在混凝土初凝前，能将钢管桩1的下支撑段12打入该下混凝土层3中，从而实现将钢管桩1嵌固在基岩2中，即钢管桩1与基岩2连接成一个整体，进而保证本实施例中海上支撑基础的支撑强度及稳定性更高。本实施例采用环形的下混凝土层3解决了浅覆盖层地基上单桩基础的嵌岩效率问题。
第二种实施例
如图所示，本实施例在上述第一种实施例的基础上，其上支撑段11嵌在基岩2上方的土体5中。且土体5中设有上支撑连接孔；上支撑段11嵌在上支撑连接孔中。该上支撑连接孔与上述下支撑连接孔相通。本实施例中上支撑连接孔的截面也呈圆环形。
同时，如图所示，本实施例中上支撑连接孔中灌注有上混凝土层6，上支撑段11嵌在上混凝土层6中。且上支撑连接孔的外围设置有护筒7，以防止土体5中的土壤坍塌。本实施例中护筒7为钢护筒。
本实施例中上述海上支撑基础的施工方法，包括如下步骤：
1、利用钻机在土体5中钻取上述上支撑连接孔，并在基岩2中钻取上述下支撑连接孔；为避免土体5中的土壤坍塌，需同时在土体5中设置上述护筒7；
2、进行单桩基础的沉桩施工；钢管桩1依靠自身重力沉入海床中，并依靠自身重力沿上支撑连接孔和下支撑连接孔下沉，直至钢管桩1的下端沉入至基岩2中桩尖高程处，即直至下支撑段12的下端与下支撑连接孔的下端齐平，此时下支撑段12已沉入下支撑连接孔的孔底，上支撑段11位于上支撑连接孔中；
3、依次在下支撑连接孔及上支撑连接孔中灌注混凝土，以获得上述下混凝土层3和上混凝土层6，且此时下支撑段12嵌在下混凝土层3，上支撑段11嵌在上混凝土层6中。
本实施例中上述土体5为基岩2上方的覆盖层。土体5的顶面为泥面52，上支撑连接孔的上端与泥面52齐平。下支撑连接孔的下端延伸至基岩2中的桩尖高程处。上支撑连接孔中的土壤为土芯51。
综上所述，本实用新型提出的海上支撑基础，通过将钢管桩1打入环形的下混凝土层3中，或者是从泥面直到桩尖高程都钻孔沉桩，然后灌注混凝土，解决了在浅覆盖层地基上使用传统施工设备建造单桩基础的嵌岩问题。所以，本实用新型有效克服了现有技术中在浅覆盖层地基上使用单桩基础所存在的问题，并具有高度的产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。