一种适用于软弱深厚沉积层的海上风电单桩基础的制作方法

本实用新型涉及一种海上风电单桩，具体为一种适用于软弱深厚沉积层的海上风电单桩基础。

背景技术：

十三五以来，国家对新能源的支持力度持续加强，绿色发展的理念更加得到贯彻，大量海上风电工程也在如火如荼进行着。我国海上风电建设已经全面开展，我国黄海海域多为深厚沉积层地区，淤泥质软基海底，土层性质较差，往往通过增大桩径和桩长的方式以满足上部结构所需的承载力，目前部分风电场单桩直径已达8m，需要大型液压锤进行沉桩，增加沉桩溜桩的风险，同时极大地增加了施工成本和难度。

申请公布号为cn108842806a的专利文献公开了一种海上风电基础非嵌岩单桩的施工工艺，它包括以下流程：钢管桩制作、稳桩平台搭设、插桩、初打沉桩、钻孔、清孔和复打沉桩。插桩流程包括钢管桩起吊、钢管桩入龙口、钢管桩定位抱紧和钢管桩沉设步骤。钻孔流程包括钻机就位、安装钻杆、泥浆制备和钻进成孔步骤。本发明的施工工艺还在六个阶段控制钢管桩的垂直度，分别为入龙口阶段、沉设阶段、开锤前阶段、正常沉桩阶段、连续沉桩阶段、桩顶标高控制阶段。本发明的施工工艺，能够提高施工效率，有效提高非嵌岩桩的水平抵抗能力和抗拨能力，满足工程结构设计和施工的要求。

以上这类施工工艺以及涉及到的施工设备虽然能以繁杂、可靠的步骤实现非嵌岩单桩的打桩作业，但是它存在以下需要改进的地方：

1）海下区域广阔且复杂，特别是在海底深厚的沉积层，施工人员很难对海底层进行完全的掌握，因此需要进一步提高单桩桩体的整体刚性；

2）但是随着越来越多的海上风电单桩的打桩需求，需要在可靠施工的基础上进一步优化施工步骤、提高施工效率。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了进一步提高单桩桩体的整体刚性以满足海底区域的不确定性，同时为了在可靠施工的基础上进一步优化施工步骤、提高施工效率，以满足对日益增长的海上风电单桩的打桩需求。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：

一种适用于软弱深厚沉积层的海上风电单桩基础，它包括风电单桩桩体，风电单桩桩体包括中空管状结构件以及设置于中空管状结构件底端的锥形桩头，在风电单桩桩体内的底部设有锥形加强筒，在锥形加强筒上且垂直于锥形加强筒的外筒壁并朝锥形桩头的内壁延伸设有第一加强肋板。

在风电单桩桩体的中空管状结构件内设有内套筒，在内套筒上且垂直于内套筒的外筒壁并朝中空管状结构件的内壁延伸设有第二加强肋板。

上述第一加强肋板分别与锥形加强筒的外筒壁以及锥形桩头的内筒壁固定连接。

上述第二加强肋板分别与内套筒的外筒壁与中空管状结构件的内壁固定连接。

在风电单桩桩体顶部设有开闭口，开闭口用于海水的灌入以及排出。

开闭口上设有密封块，密封块与风电单桩桩体的顶部为螺纹连接，在密封块上侧面设有用于旋转开启的螺丝刀开启槽。

沿中空管状结构件的轴向且设置于中空管状结构件内设有连接管道，连接管道的中段套设有连接筒，连接筒的外筒壁与中空管状结构件的内筒壁通过第三加强肋板连接。

上述第三加强肋板与连接筒的外筒壁固定连接。

在连接管道的底端设有锥形头,贯穿锥形头设有若干孔道。

本实用新型的有益效果是：

1）通过在风电单桩桩体中、底部设有加强结构，能很好的提高单桩桩体的整体刚性以满足海底区域的不确定性，避免风电单桩桩体在下桩的过程中撞击到海底坚硬的岩石而损伤；

2）采用本实用新型，能很好的优化风电单桩桩体在沉桩中的步骤、并提高施工效率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型增设连接管道后的结构示意图；

图3是本实用新型中连接管道的结构视图；

图4是密封块安装在风电单桩桩体上的结构示意图；

图5是图4的纵剖面图；

图6是本实用新型中密封块的结构示意图；

图7中空管状结构件中部的横截面图；

图8是本实用新型的安装位置示意图。

具体实施方式

如图1至图7所示，一种适用于软弱深厚沉积层的海上风电单桩基础，它包括风电单桩桩体1，风电单桩桩体1包括中空管状结构件以及设置于中空管状结构件底端的锥形桩头2，在风电单桩桩体1内的底部设有锥形加强筒3，在锥形加强筒3上且垂直于锥形加强筒3的外筒壁并朝锥形桩头2的内壁延伸设有第一加强肋板4。采用该结构，锥形加强筒3、第一加强肋板4与锥形桩头2的配合能很好的增强风电单桩桩体1底端的强度，能很好的提高单桩桩体的整体刚性以满足海底区域的不确定性，避免风电单桩桩体在下桩的过程中撞击到海底坚硬的岩石而损伤。

进一步的，在风电单桩桩体1的中空管状结构件内设有内套筒5，在内套筒5上且垂直于内套筒5的外筒壁并朝中空管状结构件的内壁延伸设有第二加强肋板6。采用该结构，内套筒5、第二加强肋板6与中空管状结构件的配合，能很好的增强单桩桩体中部的强度，同时，配合锥形加强筒3、第一加强肋板4与锥形桩头2的增强结构，能对风电单桩桩体1整体上刚性带来很好的提高。

在具体的连接结构中，第一加强肋板4分别与锥形加强筒3的外筒壁以及锥形桩头2的内筒壁固定连接。

第二加强肋板6分别与内套筒5的外筒壁与中空管状结构件的内壁固定连接。

进一步的，在风电单桩桩体1顶部设有开闭口7，开闭口7用于海水的灌入以及排出，采用该技术手段，把风电单桩桩体1放置在深厚沉积层地区，此区域多为淤泥质软基，往风电单桩桩体1内灌注海水，利用风电单桩桩体1和管内海水较大的自重自沉至设计标高，即使自沉不到位，也可以利用风电单桩桩体1较大的惯性力采用小能量液压锤将风电单桩桩体1打至设计标高，极大地降低了施工设备投入和成本。

如图6至图7所示，进一步的，关于开闭口7的开闭式设计，开闭口7上设有密封块12，密封块与风电单桩桩体的顶部为螺纹14连接，在密封块上侧面设有用于旋转开启的螺丝刀开启槽13。通过该技术手段，可以在达到开闭口7密封的基础上很好的实现人工对密封块12的安装和卸下。

如图8所示，在风电单桩桩体1沉至设计标高以后，需要把风电单桩桩体1内海水抽出，以解决风电单桩桩体1内产生硫化氢气体的问题，降低有毒气体对风机塔筒内部的腐蚀和对维修人员的伤害，为了便于更好的抽取海水，沿中空管状结构件的轴向且设置于中空管状结构件内设有连接管道8，连接管道8的中段套设有连接筒9，连接筒9的外筒壁与中空管状结构件的内筒壁通过第三加强肋板10连接。

优选的，第三加强肋板10与连接筒9的外筒壁固定连接，更具体的，采用第三加强肋板10与连接筒9的外筒壁焊接的方式将两者固定。

优选的，在连接管道8的底端设有锥形头11,贯穿锥形头11设有若干孔道12。

技术特征：

1.一种适用于软弱深厚沉积层的海上风电单桩基础，它包括风电单桩桩体（1），风电单桩桩体（1）包括中空管状结构件以及设置于中空管状结构件底端的锥形桩头（2），其特征在于：在风电单桩桩体（1）内的底部设有锥形加强筒（3），在锥形加强筒（3）上且垂直于锥形加强筒（3）的外筒壁并朝锥形桩头（2）的内壁延伸设有第一加强肋板（4）。

2.根据权利要求1所述的适用于软弱深厚沉积层的海上风电单桩基础，其特征在于：在风电单桩桩体（1）的中空管状结构件内设有内套筒（5），在内套筒（5）上且垂直于内套筒（5）的外筒壁并朝中空管状结构件的内壁延伸设有第二加强肋板（6）。

3.根据权利要求1所述的适用于软弱深厚沉积层的海上风电单桩基础，其特征在于：所述第一加强肋板（4）分别与锥形加强筒（3）的外筒壁以及锥形桩头（2）的内筒壁固定连接。

4.根据权利要求2所述的适用于软弱深厚沉积层的海上风电单桩基础，其特征在于：所述第二加强肋板（6）分别与内套筒（5）的外筒壁与中空管状结构件的内壁固定连接。

5.根据权利要求1至4之一所述的适用于软弱深厚沉积层的海上风电单桩基础，其特征在于：在风电单桩桩体（1）顶部设有开闭口（7），开闭口（7）用于海水的灌入以及排出。

6.根据权利要求5所述的适用于软弱深厚沉积层的海上风电单桩基础，其特征在于：开闭口（7）上设有密封块，密封块与风电单桩桩体的顶部为螺纹连接，在密封块上侧面设有用于旋转开启的螺丝刀开启槽。

7.根据权利要求5所述的适用于软弱深厚沉积层的海上风电单桩基础，其特征在于：沿中空管状结构件的轴向且设置于中空管状结构件内设有连接管道（8），连接管道（8）的中段套设有连接筒（9），连接筒（9）的外筒壁与中空管状结构件的内筒壁通过第三加强肋板（10）连接。

8.根据权利要求7所述的适用于软弱深厚沉积层的海上风电单桩基础，其特征在于：所述第三加强肋板（10）与连接筒（9）的外筒壁固定连接。

9.根据权利要求7或8所述的适用于软弱深厚沉积层的海上风电单桩基础，其特征在于：在连接管道（8）的底端设有锥形头（11）,贯穿锥形头（11）设有若干孔道（12）。

技术总结
一种适用于软弱深厚沉积层的海上风电单桩基础，它包括风电单桩桩体，风电单桩桩体包括中空管状结构件以及设置于中空管状结构件底端的锥形桩头，在风电单桩桩体内的底部设有锥形加强筒，在锥形加强筒上且垂直于锥形加强筒的外筒壁并朝锥形桩头的内壁延伸设有第一加强肋板。本实用新型的目的是为了进一步提高单桩桩体的整体刚性以满足海底区域的不确定性，同时为了在可靠施工的基础上进一步优化施工步骤、提高施工效率，以满足对日益增长的海上风电单桩的打桩需求。

技术研发人员：徐海滨;金浏;吕鹏远;王阳
受保护的技术使用者：中国三峡新能源(集团)股份有限公司;北京工业大学
技术研发日：2019.08.07
技术公布日：2020.05.26