一种风电单桩和沉桩施工装置及沉桩施工方法

本发明涉及海上风电单桩，具体涉及一种风电单桩和沉桩施工装置及沉桩施工方法。

背景技术：

1、为了开发更多更大面积的海上风电，风电施工从浅水域逐渐向深水域发展，而深水域的海上风电有成熟的漂浮式平台，而且浅水域的风电单桩在移植到深水域时，面对深度淤泥(30-40米)，碎石层4米以上的施工条件时，导致施工周期长，设备损耗大；

2、这是由于，现有的海上风电单桩在深度淤泥抗拔方面，缺乏有效的硬度措施；现有的施工工艺，在单桩施工中，在沉桩成孔工艺段，遇到岩层下方的碎石层，如何突破碎石层完成沉桩存在如下问题：如果增加捶打力度，导致护筒卷边；如果使用钻孔，这可能导致碎石层塌孔；

3、为了改善单桩的抗冲击的基础寿命，往往需要增加作业深度，而对此需要平衡施工成本，及作业成本，如何实现低成本下改善单桩结构的基础寿命及抗冲击能力，尚无解决措施；

4、申请公布号cn116479885a，公开了一种安装海上风电单桩基础的稳桩装置，适应不同水深海域施工，能够适应更多的桩径，提出负压锚固区负压入泥的方式锚固于海床，其主要围绕风电桩上端平台结构进行；

5、申请公布号cn116378127a，公开了一种海上风电单桩桩周原位土加固方法和加固装置，风电单桩的桩周原位土加固方法包括在桩基础的周围铺设网格板，网格板被插入到桩基础周围的土体中，能够对桩基础周围的土体进行加强，改善桩基础周围土体的应力状况，减缓桩基础周围的土体流失；

6、上述现有技术，无法克服上述技术缺陷，改善深度淤泥下的风电单桩受力，并克服碎石层沉桩的施工难题，因此需要进行技术改进，以解决上述施工的困难。

技术实现思路

1、有鉴于此，面对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种风电单桩及风电单桩沉桩施工装置及施工方法，克服现有碎石层无法作业的情况，以及淤泥层过深导致的无法稳固的技术问题，并从风电单桩的结构上改善其根部受力情况。

2、一种风电单桩，单桩本体根部段的内部设置有两个交叉的隔板，隔板用于挤压进入桩底部的填充物；

3、单桩本体根部段的外壁设置有倒刺，倒刺为v型且贴合在桩的外壁，v型的上端封闭无开口设置，且尖端朝向风电单桩的下沉方向。

4、本申请提供的一种风电单桩的技术方案，还具有以下技术特征：

5、优选的，交叉的隔板为相互垂直的十字形状的隔板，且交叉中心为单桩本体的中心。

6、优选的，倒刺为v型的夹角在5°-30°，包括5°和30°。

7、优选的，倒刺的上端形成的受力工作面水平设置。

8、优选的，倒刺上端面朝向单桩外的厚度大于单桩本体的厚度。

9、一种风电单桩沉桩施工装置，用于岩层下的碎石层段单桩沉桩，一级护筒内设置有二级护筒，二级护筒用于置入钻孔设备对碎石层开挖钻孔，且二级护筒随钻孔设备一体向下作业行进，二级护筒带动一级护筒下沉。

10、本申请提供的一种风电单桩沉桩施工装置的技术方案，还具有以下技术特征：

11、优选的，二级护筒的上端连接有吊装设备和吊绳。

12、优选的，二级护筒和一级护筒之间的间隙大于一级护筒和二级护筒的壁厚。

13、一种风电单桩沉桩施工方法，单桩施工中在成孔工艺段，岩层下方有碎石层，在一级护筒内设置二级护筒，二级护筒用于置入钻孔设备对碎石层钻孔，一级护筒和二级护筒随钻孔作业深度前进。

14、本申请提供的一种风电单桩沉桩施工方法的技术方案，还具有以下技术特征：

15、优选的，二级护筒连接有吊装设备和吊绳。

16、优选的，一级护筒内、二级护筒、钻孔设备分别各自连接有吊装设备和吊绳。

17、本发明的有益效果：

18、1、本发明使用时利用单桩本体根部段设置倒刺设置，改善单桩本体根部段的外部受力，在面临深度淤积沉积泥土层，可以有效改善单桩本体根部段的受力，使其更加稳固，趋于设计时的平衡受力状态；而且在单桩本体根部段的内部设置隔板，使其在进入泥土层时，泥土受的挤压力更大，从而使进入单桩本体根部段内部的泥土更加瓷密，对于单桩本体根部段的受力改善来说，一则是内部的泥土密度大，相当于增加了单桩本体根部段自重，从而改善受力，使基础更加牢靠；

19、2、在面临碎石层时，本申请提出采用一级护筒内设置二级护筒，并置入钻孔设备，对碎石层进行开挖钻孔作业，解决了单开挖塌孔的问题；而且避免了一级护筒卷边的问题。

20、3、本申请的单桩本体根部段的外壁设置有倒刺，倒刺在沉桩段，即向下掘进或者深入地层中时，可以对沉桩孔进行扩孔，对于没有倒刺分布单桩本体段，由于沉桩孔相比较单桩本体外壁，孔径变大，单桩本体外壁和沉桩孔内壁的摩擦力减小了，有利于沉桩施工；

21、而在施工的末段，沉桩进入终段，利用倒刺结构使单桩本体根部段牢牢的插入沉桩的砂石层或泥土层，而且由于倒刺的受力，使单桩本体根部段，被倒刺的上端的泥土挤压形成紧固力。

技术特征：

1.一种风电单桩，其特征在于，单桩本体根部段的内部设置有两个交叉的隔板，隔板用于挤压进入桩底部的填充物；单桩本体根部段的外壁设置有倒刺，倒刺为v型且贴合在桩的外壁，v型的上端封闭无开口设置，且尖端朝向风电单桩的下沉方向；交叉的隔板为相互垂直的十字形状的隔板，且交叉中心为单桩本体的中心；倒刺为v型的夹角在5°-30°，包括5°和30°；倒刺的上端形成的受力工作面水平设置。

2.一种风电单桩沉桩施工装置，用于如权利要求1的一种风电单桩的岩层下的碎石层段沉桩，其特征在于，一级护筒内设置有二级护筒，二级护筒用于置入钻孔设备对碎石层开挖钻孔，且二级护筒随钻孔设备一体向下作业行进，二级护筒带动一级护筒下沉。

3.如权利要求2所述的一种风电单桩沉桩施工装置，其特征在于，二级护筒的上端连接有吊装设备和吊绳。

4.如权利要求3所述的一种风电单桩沉桩施工装置，其特征在于，二级护筒和一级护筒之间的间隙大于一级护筒和二级护筒的壁厚。

5.一种风电单桩沉桩施工方法，单桩施工中在成孔工艺段，岩层下方有碎石层，其特征在于，在一级护筒内设置二级护筒，二级护筒用于置入钻孔设备对碎石层钻孔，一级护筒和二级护筒随钻孔作业深度前进。

6.如权利要求5所述的一种风电单桩沉桩施工方法，其特征在于，二级护筒连接有吊装设备和吊绳。

7.如权利要求5所述的一种风电单桩沉桩施工方法，其特征在于，一级护筒内、二级护筒、钻孔设备分别各自连接有吊装设备和吊绳。

技术总结
一种风电单桩和沉桩施工装置及施工方法，单桩本体根部段的内部设置有两个交叉的隔板，隔板用于挤压进入桩底部的填充物；单桩本体根部段的外壁设置有倒刺，倒刺为V型且贴合在桩的外壁，V型的上端封闭无开口设置，且尖端朝向风电单桩的下沉方向；沉桩施工装置，一级护筒内设置有二级护筒，二级护筒用于置入钻孔设备对碎石层开挖钻孔，且二级护筒随钻孔设备一体向下作业行进，二级护筒带动一级护筒下沉；沉桩施工方法，单桩施工中在成孔工艺段，岩层下方有碎石层，在一级护筒内设置二级护筒，二级护筒用于置入钻孔设备对碎石层钻孔，一级护筒和二级护筒随钻孔作业深度前进。

技术研发人员：李向南,田会元,史宏达,徐明强,陈立,肖晶晶,高彦琛
受保护的技术使用者：中国海洋大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25