专利名称：外挂裙桩式筒柱结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种外挂裙桩式筒柱结构，适用于海上风电基础以及边际油田开发领域。
背景技术：
随着全球不可再生能源如煤炭、石油的日益减少，利用可再生能源呈方兴未艾之势，风能是一种新型清洁能源，可再生，无污染，而且储量丰富，分布范围广泛，成为近年来新能源开发的代表，同时风力发电规模越来越大。近年来，风力发电场已经逐渐由陆上转向海上，而海上土质是多样的，若土质为软土，可采用桩基础，利用桩打入地基一定深度，达到能满足基础沉降要求的土层，同时桩的 入土长度又能满足约束桩水平位移要求。对于浅层土质较好的海域，风电基础多采用独桩；而浅层土较弱((Γ30米以内为淤泥层)的海域，一般使用长桩基础，但由于浅层土质弱，浅层土对长桩侧向位移抵抗能力差，造成泥面处基础位移偏大，从而造成上部风机侧向位移大，增大了使用风险。本发明即针对浅层土质较弱的海域设计相适应的风机基础。对于边际油田，存在零星的卫星油田，同样也会有浅层土较弱土质，此结构也同样适合。对于浅层为淤泥的土质，一般淤泥层深度在(Γ30米。风机塔架一般高度在100米左右，基础位移决定着上部塔架位移的大小，由于塔架较高，基础的小位移也会造成塔架顶部的大位移，塔架的大位移又直接影响到风机塔架的安全，同时由于塔架传递下来的水平荷载与弯矩很大，造成底部压力或者拔力也较大。对于浅层为淤泥层的土质，常规方案为长桩基础结构，为了抑制结构的侧向位移，长桩基础需要选择较大直径的桩基，且入泥比较深，以达到在桩基端部将位移约束很小的效果，以此将淤泥层内桩基位移控制在较小范围以内，此种结构一般为多桩加导管架结构，重量很重，且需要大规格打桩锤来进行施工。
发明内容本发明的主要目的提供了一种外挂裙桩式筒柱结构，可有效解决上述问题。筒柱结构为单柱，有效降低环境荷载水平力；筒柱加裙板结构增大了结构在淤泥层的刚度，本身抵抗位移的能力增强；筒柱加裙板结构增大了结构在淤泥层与土的接触面积，增大了土对结构的抗力；由于筒柱加裙板结构即可以有效控制结构在淤泥层的位移，又很好的提供了抗压、抗拔承载力，故裙桩的规格可减小，入泥深度可减短，从而也可使打桩锤的规格减小。本发明解决技术问题所采用的技术方案是，外挂裙桩式筒柱结构由裙桩、裙桩套筒、裙板、筒柱、上部平台组成。裙桩顶部与泥面平齐，由打桩锤打入至泥面40米以下，裙桩为长桩，与裙桩套筒灌浆，承受竖向荷载与水平荷载，裙桩为三桩或多桩，视具体土质及基础数据而定；裙桩套筒内焊有剪切键，同时裙桩在导向内部分也焊有剪切键，安装完成后在导向与桩基之间灌浆固结来传递竖向压拔力；裙板为双壁板，并在上下各焊有裙板封盖，裙板将筒柱传过来的水平力传递给裙桩基础，裙板封盖可以增强桩基与筒柱之间的连接刚度，使传递力的效果更好，还可以有效防止裙板的屈曲，上下裙板封盖还可承担一部分压力；双壁裙板底部与下裙板封盖之间为中空，可用来吸力贯入，筒柱为圆柱加圆锥形结构，主要用来传递与抵抗塔架荷载与环境荷载，锥柱部分设置在水面附近，可减少水平向冰荷载，增大结构的抗冰能力；筒柱基础部分与裙板连接，并有上下筒柱封板，下筒柱封板至筒柱底部空间内为中空，可用来吸力贯入，筒柱与裙板高度为淤泥层高度，底部刚好位于持力层；上部平台用来连接塔架或放置设备等。本发明的有益效果是由筒柱代替导管架，桩基规格减小，整体重量可减轻。施工工艺较原施工工艺简单，从而节省了建造成本以及施工费用。
以下结合附图
和实施例对本发明做进一步说明。图I外挂裙桩式筒柱结构示意图。其中 I一裙桩；2—裙桩套筒；3—裙板；4一裙板封盖；5—筒柱(圆柱形)；6一筒·柱(圆维形)；7一上部平台；8—泥面；9一7jC面。
具体实施方式
如图I所示结构自重入泥，并且裙板3底部与泥面8形成初始密封，吸力贯入至下裙板封盖4与泥面8接触，下裙板封盖4底部一边清泥，一边负压贯入，直至上裙板封盖4与泥面8齐平，裙板3将筒柱传过来的水平力传递给裙桩基础，筒柱为圆柱形5加圆锥形6结构，筒柱(圆锥形)6部分设置在水面9附近，筒柱基础部分与裙板3连接，并有上下筒柱封板，下筒柱封板至筒柱底部空间内为中空，可用来吸力贯入，裙桩I打入至设计深度，裙桩I与裙桩套筒2之间灌浆连接，上部平台7用来连接塔架或放置设备。
权利要求1.外挂裙桩式筒柱结构，包括裙桩、裙桩套筒、裙板、筒柱、上部平台，其特征在于裙桩顶部与泥面平齐，由打桩锤打入至泥面40米以下；裙桩套筒内焊有剪切键，同时裙桩在导向内部分也焊有剪切键；裙板为双壁板，并在上下各焊有裙板封盖，裙板将筒柱传过来的水平力传递给裙桩基础；双壁裙板底部与下裙板封盖之间为中空，筒柱为圆柱加圆锥形结构，锥柱部分设置在水面附近；筒柱基础部分与裙板连接，并有上下筒柱封板，下筒柱封板至筒柱底部空间内为中空，可用来吸力贯入。
2.根据权利要求I所述的外挂裙桩式筒柱结构，其特征在于筒柱与裙板高度为淤泥层高度，底部刚好位于持力层。
3.根据权利要求I所述的外挂裙桩式筒柱结构，其特征在于裙桩为长桩，与裙桩套筒灌浆，承受竖向荷载与水平荷载，裙桩为三桩或多桩。
专利摘要外挂裙桩式筒柱结构，包括裙桩、裙桩套筒、裙板、筒柱、上部平台，裙桩顶部与泥面平齐，由打桩锤打入至泥面40米以下；裙桩套筒内焊有剪切键，同时裙桩在导向内部分也焊有剪切键；裙板为双壁板，并在上下各焊有裙板封盖，裙板将筒柱传过来的水平力传递给裙桩基础；双壁裙板底部与下裙板封盖之间为中空，筒柱为圆柱加圆锥形结构，锥柱部分设置在水面附近；筒柱基础部分与裙板连接，并有上下筒柱封板，下筒柱封板至筒柱底部空间内为中空，可用来吸力贯入。本筒柱结构由筒柱代替导管架，桩基规格减小，整体重量可减轻。施工工艺较原施工工艺简单，从而节省了建造成本以及施工费用。
文档编号E02D27/52GK202730790SQ20122039801
公开日2013年2月13日 申请日期2012年8月13日 优先权日2012年8月13日
发明者郭小亮, 杜建港 申请人:天津市海王星海上工程技术有限公司