专利名称：海上大型风力发电机及塔架的承重基础桩及其施工方法
技术领域：
本发明涉及一种用于海上大型风力发电机及塔架的承重基础桩，尤其是承重基础桩入地后基础桩桩体侧面，外伸多个枝桩的入地分枝承载桩及其施工方法。
背景技术：
大型风力发电机组，诸如3. 6MW的大功率的风机组，仅发电机的单机重量就在300吨以上，加上三片巨大的浆叶和支撑大型风力发电机高耸的塔架，整个大型风力发电机组的重量在500吨以上。这些重量全部由塔架底部的几平方米面积所承载，所以大型风力发电机组的承重基础桩要承载硕大超重的风机和塔架，就必须加大基础桩的入地深度或增加基础桩的数量，以期获得岩基的支撑或桩体表层与基础层足够大的摩擦力的支撑，海上大型风力发电机及塔架的承重基础桩除了要承载垂直方向的重力外，还要承载风力发电机工作状态时，水平方向的风力，经发电机、塔架传递给承重基础桩的侧向力。这种侧向力由于 风机工作时，季节性风向变化，产生的侧向力是360度全方位可变的。海上大型风力发电机选址一般要考虑风场的风能等级、运输安装、维修保养、输电变压各项经济指标平衡。大都选择在离海岸五公里以内的近海岸，而近海岸海底大陆架的海床基本都是泥沙淤积而成，承载能力有限，海床泥沙淤积层厚度可达数佰米，选择基础桩抵达岩基层由岩基承重，这很不经济施工难度也非常大，按常规的承重基础规范，海上大型风力发电机及塔架，是由多个打入海底的桩体托起的承重平台支承。这种承重平台要有足够多的桩与泥沙淤积层产生的摩擦力承载垂直方向的重力，也要有足够大的面积承载侧向力。所以海上大型风力发电机及塔架的承重基础桩在风力发电机组建设中，不论是工期还是造价所占比份都很大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，而提供一种能大幅度提高承载力的海上大型风力发电机及塔架的承重基础桩及其施工方法。本发明可以通过以下下技术方案实现。海上大型风力发电机及塔架的承重基础桩，包括主桩、枝桩和内桩；顶端锥尖的管状主桩的对应侧壁上，自下而上分布对称的枝桩 L，枝桩孔倾斜向下，相邻侧壁的枝桩孔等距，对称的枝桩孔内，置尾端在管状主桩中孔内合拢为V形锲槽的枝桩，主桩中孔内合拢的V型锲槽的枝桩上，置与枝桩尾端合拢成的V形锲槽和主桩管状中空相吻合的锲状顶端的内桩，内桩尾端为V形锲槽，内桩尾端的V形锲槽与相邻侧边，上一枝桩上的内桩锲状顶端相吻合。所述的主桩为管状桩体分段连接；所述的主桩的管状桩体管壁壁厚为管状桩体半径的1/2 = 1/4 ;所述的管状主桩截面为方形；所述的枝桩顶端为单面刃形；所述的枝桩中线与主桩中线所成夹角为锐角。本发明的海上大型风力发电机及塔架的承重基础桩，需要两次打桩后，才能达到桩体入地分枝，大幅度提高承载力的目的。海上大型风力发电机及塔架的承重基础桩的施工方法;A.;顶端锥尖的管状主桩侧壁的枝桩孔内设置枝桩，枝桩尾端合拢的V型锲槽上，置顶端锲形、尾端锲槽的内桩，顶端锥尖的管状主桩定位打入海底海床，分段制造的管状主桩侧壁的枝桩孔内设置枝桩，枝桩尾端合拢的V型锲槽上，置顶端锲形、尾端锲槽的枝桩，预设枝桩、内桩的管状主桩以连接件与已入地顶端锥尖的管状主桩连接，继续打入海底，重复管状主桩连接至主桩达预定深度，B ;向主桩管孔内打入与主桩管孔孔径吻合的推杆，推杆下压使内桩锲形顶端推压枝桩伸出主桩外侧壁。海上大型风力发电机及塔架的承重基础桩，在选定安装风力发电机组的位置，用打桩机将带锥尖的主桩打入海底,主桩内配置枝桩、内桩，由于需要打入海底的主桩长度很长，为方便制造、运输、安装、施工，主桩的管状桩体是分段制造並配置枝桩、内桩，带锥尖的主桩定位打入后，管状主桩在水上与带锥尖的主桩同心度连接，继续用打桩机将桩体打入海底，直至连续连接的桩体达到设计深度，此时枝桩隐藏主桩内，在管状主桩的管状孔内打入与主桩管孔口径相吻合的推杆，管状主桩管孔内的内桩在推杆向下的推压下，内桩锲状顶端将尾端合拢为V形槽的枝桩向两侧推出，伸出主桩外测壁，内桩在推杆向下的推压下，继续向下推压另一侧边，下一枝桩尾端合拢为V形槽上的内桩，将另一侧边的枝桩向两侧推出，伸出主桩外测壁，推杆向下逐级将管状主桩内配置的枝桩全部推压出主桩外测壁，使入地后的主桩侧壁外伸出多组对称的枝桩，枝桩增加了承重基础桩的表面积和承载正压力的面积，可使承重基础粧大幅度提闻承载力，从而在同等载荷条件下，与传统承重基础粧相 t匕，可以大幅度地减少基础桩的数量或减少基础桩的入地深度。本发明的海上大型风力发电机及塔架的承重基础桩，在软土层及海床、河床上的建筑物，诸如房屋、铁塔、海上平台、高架高速公路、桥梁、码头的承重基础桩也能得到广泛性的替代应用，使软土层及海上、河床上的建筑物施工工期缩短，地下基础成本大幅度降低。本发明的海上大型风力发电机及塔架的承重基础桩及其施工方法，除了海上大型风机外，其他不同的承载体，均在本发明的保护范围之内。与现有技术相比，本发明具有以下优点。 承重基础桩主桩打入地下后，二次打桩后在主桩侧壁上挤伸出的枝桩，除了增加承压面积减小压强和增加桩体表面积提高承重基础桩的摩擦力外，还由于有枝桩对基础层的挤压，使基础层对桩体表层的摩擦系数提高，可以较大幅度地提高承重基础桩的承载力。结构简单，制造方便，承重基础桩主桩与传统的基础桩无异，打桩方式不变，施工机械相同，便于推广应用。
图I为本发明的结构示意2为图I的侧视结构示意3为图I入地分枝后的结构示意4为图2入地分枝后的结构示意图
具体实施例方式下面参照附图结合实施例对本发明作进一步说明。如图I、图2所示海上大型风力发电机及塔架的承重基础桩由钢质锥尖的钢筋为骨架的混凝土管状桩预制而成，为方便制造、运输和现场的安装施工，管状段的桩体按运输工具和施工机械的能力，标准化分段制造，分段制造的管状桩两端预制连接件，便于施工现场将分段的管状桩和钢质锥尖的主桩在打桩过程中逐段连接成整体打入海底，海上大型风力发电机及塔架的承重基础桩，包括主桩I、枝桩2、内桩3，主桩以钢质锥尖和钢筋骨架的砼构件，模具浇筑养护而成，镶嵌钢质刃形顶端、斜面形尾端的枝桩，锲形顶端、锲槽形尾端的内桩3砼构件，由模具浇筑养护而成，主桩两对应侧壁上设置枝桩孔4，枝桩孔的中心线与主桩中心线的夹角小于90度，主桩I相邻侧壁的枝桩孔4等距，镶嵌钢质刃形顶端，斜面形尾端的枝桩2置于枝桩孔内，枝桩的顶端隐于枝桩孔内，对应侧壁上两枝桩的斜面形尾端，在主桩管状孔内合拢为V形锲槽，在枝桩尾端合拢的V形锲槽上，置顶端锲形、尾端锲槽形的内桩3，内桩尾端的锲槽与主桩管孔内，上一枝桩上的内桩锲形顶端相吻合，带锥尖主桩和管状主桩的对应侧壁的枝桩孔按上述程序预先设置，并在桩体的端部预设连接件。打桩时带锥尖主桩在设定位置打入，管状主桩逐段连接打入至预设定深度，在已入地的主桩管孔内，打入与主桩管孔孔径相吻合的推杆，推杆在主桩管孔内推压内桩，内桩的锲形顶端 推压枝桩尾端合拢的V形锲槽上，使对应侧壁上的枝桩在地下被推出主桩外侧壁，推杆自上而下推入，主桩上枝桩孔内隐藏的枝桩自上而下被逐一在入地的主桩上伸出，完成海上大型风力发电机及塔架的承重基础桩施工。
权利要求
1.海上大型风力发电机及塔架的承重基础桩及其施工方法，包括主桩、枝桩和内桩；其特征在于；，顶端锥尖的管状主桩的对应侧壁上，自下而上分布对称的枝桩孔，枝桩孔倾斜向下，相邻侧壁的枝桩孔等距，对称的枝桩孔内，置尾端在管状主桩中孔内合拢为V形锲槽的枝桩，主桩中孔内合拢的V型锲槽的枝桩上，置与枝桩尾端合拢成的V形锲槽和主桩管状中空相吻合的锲状顶端的内桩，内桩尾端为V形锲槽，内桩尾端的V形锲槽与相邻侧边，上一枝桩上的内桩锲状顶端相吻合。
2.如权利要求I所述的海上大型风力发电机及塔架的承重基础桩及其施工方法，其特征在于；所述的主桩的管状桩体管壁壁厚为管状桩体半径的1/2 = 1/4。
3.如权利要求I所述的海上大型风力发电机及塔架的承重基础桩及其施工方法，其特征在于；所述的主桩为管状桩体分段连接。
4.如权利要求I所述的海上大型风力发电机及塔架的承重基础桩及其施工方法，其特征在于；所述的枝桩顶端为单面刃形。
5.如权利要求I所述的海上大型风力发电机及塔架的承重基础桩及其施工方法，其特征在于；所述的枝粧中线与主粧中线所成夹角为锐角
6.如权利要求1、2、3、4、5所述的海上大型风力发电机及塔架的承重基础桩及其施工方法，其特征在于；海上大型风力发电机及塔架的承重基础桩的施工方法为；A.;主桩侧壁的枝桩孔内设置枝桩，枝桩尾端合拢的V型锲槽上，置顶端锲形、尾端锲槽的内桩，顶端锥尖的管状主桩定位打入海底海床，分段制造的管状主桩侧壁的枝桩孔内设置枝桩，枝桩尾端合拢的V型锲槽上，置顶端锲形、尾端锲槽的枝桩，预设枝桩、内桩的管状主桩以连接件与顶端锥尖的管状主桩连接，继续打入海底，重复管状主桩连接至主桩达预定深度，B ;向主桩管孔内打入与管孔孔径吻合的推杆，推杆下压使内桩锲形顶端推压枝桩伸出主桩外侧壁。
全文摘要
海上大型风力发电机及塔架的承重基础桩及其施工方法，包括主桩、枝桩和内桩，顶端锥尖的管状主桩的对应侧壁上，自下而上分布对称的枝桩孔，枝桩孔倾斜向下，相邻侧壁的枝桩孔等距，对称的枝桩孔内，置尾端在管状主桩中孔内合拢为V形锲槽的枝桩，主桩中孔内合拢的V型锲槽的枝桩上，置与枝桩尾端合拢成的V形锲槽和主桩管状中空相吻合的锲状顶端的内桩，内桩尾端为V形锲槽，内桩尾端的V形锲槽与相邻侧边，上一枝桩上的内桩锲状顶端相吻合。本发明的施工方法为预设枝桩、内桩的管状主桩以连接件与顶端锥尖的管状主桩连接打入地下，向主桩管孔内打入与管孔孔径吻合的推杆，推杆下压使内桩锲形顶端推压枝桩伸出已入地的主桩外侧壁。本发明具有大幅度地提高基础桩的承载力，结构简单，便于推广应用的优点。
文档编号E02D7/00GK102817357SQ20111015480
公开日2012年12月12日 申请日期2011年6月10日 优先权日2011年6月10日
发明者李义梁 申请人:上海万德风力发电股份有限公司