用于加固软弱地基的管桩基础装置的制作方法

本申请涉及软弱地基处理、单桩基础建设施工，尤其涉及一种用于加固软弱地基的管桩基础装置。

背景技术：

1、大直径管桩基础是风电场中应用广泛的基础形式，适用于多种类型的地基，但不能直接应用于软弱地基中，这是因为软弱地基的土体颗粒排列松散、天然含水量大、强度低，在外力作用下的承载力低、变形大。因此需要对软弱地基进行加固，以保证基础的承载力可以达到稳定性要求，进而保证风机的安全运行。

2、软弱地基系指由淤泥、淤泥质土、部分冲填土、杂填土或其他高压缩性土体构成的地基。目前，对于软弱土体的处理方法主要有复合地基法、强夯法、排水固结法、高压喷射注浆法以及碾压法等。上述地基处理方法虽能在一定程度上提高土体的强度和承载性能，但处理方式单一且仅限于陆地的地基处理等问题。随着海上风能资源的逐渐发展，有必要对水底软弱土体进行加固处理，现有对陆地软弱土体的处理方法不能直接有效应用于水面以下软弱土体的加固，且现有技术中缺少一种能同步开展地基加固、基础建设且可靠性高的设备和方法。

技术实现思路

1、基于此，本申请提供了一种用于加固软弱地基的管桩基础装置，以解决相关技术的不足。

2、根据本申请实施例的，提供一种用于加固软弱地基的管桩基础装置，包括管桩基础和可拆卸安装于管桩基础上的辅助设备；

3、管桩基础包括内管、外管和多个叶片，外管嵌套设置在内管的外侧，外管与内管之间形成有腔体，外管的第一端与内管的第一端之间密封连接，外管的侧壁和内管的侧壁均设置有多个与腔体连通的通孔；各叶片的一端均铰接安装于外管的外侧壁，各叶片能够在第一位置和第二位置之间翻转，叶片位于第一位置时，叶片平行于管桩基础的轴线，叶片的另一端朝向辅助设备；叶片位于第二位置时，叶片倾斜于管桩基础的轴线；

4、辅助设备包括舱室箱和振冲连动盘，振冲连动盘分别与外管的第二端和内管的第二端连接，舱室箱安装于振冲连动盘背离管桩基础的一侧，振冲连动盘设置有连通舱室箱与腔体的通道。

5、在一种可能的实现方式中，多个叶片分为多个叶片组，多个叶片组沿外管的轴向间隔布置；

6、各叶片组均包括多个叶片，各叶片组的多个叶片沿外管的周向均匀布置。

7、在一种可能的实现方式中，在外管的周向上，叶片与通孔交错布置。

8、在一种可能的实现方式中，管桩基础还包括布置于外管上的球座，球座包括固定壳体和球头，固定壳体为设有开口的球形壳体，固定壳体设置有容纳腔，叶片的端部与球头固定连接，球头转动设置于容纳腔的内部；叶片的宽度大于球头的直径，叶片的端部在宽度方向上超出球头直径的部分抵接于固定壳体的开口壁面与外管侧壁之间的夹角位置处；当叶片位于第二位置时，叶片与开口壁面相抵。

9、在一种可能的实现方式中，管桩基础还包括锥形环和连接环，锥形环的外缘与外管的第一端连接、内缘与内管的第一端连接，连接环的外缘与外管的第二端连接、内缘与内管的第二端连接，连接环上设置有多个孔位，通道的数量与孔位的数量相同，各通道的一端一一对应连通相应孔位。

10、在一种可能的实现方式中，舱室箱朝向振冲连动盘的一侧设置有多个第一开孔，第一开孔的数量与通道的数量相同，各通道的另一端一一对应连通相应第一开孔。

11、在一种可能的实现方式中，管桩基础还包括多个滤网，多个滤网分为两组，其中一组滤网安装于内管上，并一一对应覆盖内管上的通孔，另一组滤网安装于外管上，并一一对应覆盖外管上的通孔。

12、在一种可能的实现方式中，辅助设备还包括升压泵、抽水泵和开关阀，升压泵和开关阀分别安装于舱室箱内，舱室箱设置有用于连接输料管的第二开孔，抽水泵安装于输料管内部，开关阀被配置为开启或关闭第二开孔。

13、在一种可能的实现方式中，振冲连动盘背离舱室箱的一侧设置有环形槽，管桩基础的第二端伸入环形槽内并与振冲连动盘可拆卸连接。

14、在一种可能的实现方式中，管桩基础还包括连接在内管与外管之间的多个支撑杆，支撑杆的一端与内管的外侧壁固定连接，支撑杆的另一端与外管的内侧壁固定连接。

15、本申请的有益效果是：

16、1.本申请提供的用于加固软弱地基的管桩基础装置，可以将多种软弱地基处理方法有效结合，以使地基加固的效果叠加，通过提高土体强度的方式解决了管桩基础在软弱土体中承载力低的问题；

17、2.本申请提供的用于加固软弱地基的管桩基础装置，在对软弱土体加固后，可以通过向管桩基础腔体内灌浆的方式，使管桩基础形成实心结构，从而增大了管桩基础的整体强度以及刚度，使得管桩基础自身可作为基础应用于工程建设；

18、3.本申请提供的用于加固软弱地基的管桩基础装置，可以采用排水固结的方法，将舱室箱与输料管进行连接，输料管中安装有抽水泵，在抽水泵的驱动下，管桩基础周围软弱土体中的孔隙水从内、外管上的通孔进入腔体，经由通道进入舱室箱，最终从输料管排出。可以有效降低管桩基础周围软弱土体的含水量，使软弱土充分固结，增加土体密实度，从而提高土体整体强度；

19、4.本申请提供的用于加固软弱地基的管桩基础装置，可以采用振冲固结的方法，通过对管桩基础施加振动，一方面使管桩基础的各叶片从第一位置向第二位置方向翻转，增大管桩基础与周围土体之间的侧摩擦力，提高了管桩基础的抗拔性；另一方面使管桩基础周围土体颗粒重新排列，通过改变土体内部结构的方式增大软弱土体的密实度，从而提高土体整体强度；

20、5.本申请提供的用于加固软弱地基的管桩基础装置，可以采用化学固结的方法，通过输料管向舱室箱添加固结剂，固结剂经由通道进入管桩基础的腔体，进而通过内、外管的通孔进入土体，固结剂与软弱土体产生化学反应，管桩基础周围的土体化学固结，提高土体整体强度；

21、6.本申请提供的用于加固软弱地基的管桩基础装置，适应性强，可以根据软弱土体的深度，定制和选用不同长度以及直径的管桩基础，以适应不同深度的软弱土体；

22、7.本申请提供的用于加固软弱地基的管桩基础装置，应用范围广，不仅适用于陆地软弱地基，也同样适用于海床、河床等软弱土体的加固、基础建设；

23、8.本申请提供的用于加固软弱地基的管桩基础装置，施工操作简便，辅助设备可重复利用，灵活性高。

技术特征：

1.一种用于加固软弱地基的管桩基础装置，其特征在于，包括管桩基础和可拆卸安装于所述管桩基础上的辅助设备；

2.根据权利要求1所述的管桩基础装置，其特征在于，多个所述叶片分为多个叶片组，多个所述叶片组沿所述外管的轴向间隔布置；

3.根据权利要求1所述的管桩基础装置，其特征在于，在所述外管的周向上，所述叶片与所述通孔交错布置。

4.根据权利要求1所述的管桩基础装置，其特征在于，所述管桩基础还包括布置于所述外管上的球座，所述球座包括固定壳体和球头，所述固定壳体为设有开口的球形壳体，所述固定壳体设置有容纳腔，所述叶片的端部与所述球头固定连接，所述球头转动设置于所述容纳腔的内部；所述叶片的宽度大于所述球头的直径，所述叶片的端部在宽度方向上超出所述球头直径的部分抵接于所述固定壳体的开口壁面与所述外管侧壁之间的夹角位置处；当所述叶片位于所述第二位置时，所述叶片与所述开口壁面相抵。

5.根据权利要求1所述的管桩基础装置，其特征在于，所述管桩基础还包括锥形环和连接环，所述锥形环的外缘与所述外管的第一端连接、内缘与所述内管的第一端连接，所述连接环的外缘与所述外管的第二端连接、内缘与所述内管的第二端连接，所述连接环上设置有多个孔位，所述通道的数量与所述孔位的数量相同，各所述通道的一端一一对应连通相应所述孔位。

6.根据权利要求1所述的管桩基础装置，其特征在于，所述舱室箱朝向所述振冲连动盘的一侧设置有多个第一开孔，所述第一开孔的数量与所述通道的数量相同，各所述通道的另一端一一对应连通相应所述第一开孔。

7.根据权利要求1所述的管桩基础装置，其特征在于，所述管桩基础还包括多个滤网，多个所述滤网分为两组，其中一组所述滤网安装于所述内管上，并一一对应覆盖所述内管上的所述通孔，另一组所述滤网安装于所述外管上，并一一对应覆盖所述外管上的所述通孔。

8.根据权利要求1所述的管桩基础装置，其特征在于，所述辅助设备还包括升压泵、抽水泵和开关阀，所述升压泵和所述开关阀分别安装于所述舱室箱内，所述舱室箱设置有用于连接输料管的第二开孔，所述抽水泵安装于所述输料管内部，所述开关阀被配置为开启或关闭所述第二开孔。

9.根据权利要求1所述的管桩基础装置，其特征在于，所述振冲连动盘背离所述舱室箱的一侧设置有环形槽，所述管桩基础的第二端伸入所述环形槽内并与所述振冲连动盘可拆卸连接。

10.根据权利要求1所述的管桩基础装置，其特征在于，所述管桩基础还包括连接在所述内管与所述外管之间的多个支撑杆，所述支撑杆的一端与所述内管的外侧壁固定连接，所述支撑杆的另一端与所述外管的内侧壁固定连接。

技术总结
本申请提供一种用于加固软弱地基的管桩基础装置，该管桩基础装置包括管桩基础和辅助设备；管桩基础包括内管、外管和多个叶片，外管嵌套设置在内管的外侧，外管与内管之间形成腔体，外管和内管的侧壁均设有多个与腔体连通的通孔，各叶片的一端均铰接于外管的外侧壁且能够在特定角度之间翻转；辅助设备包括舱室箱和振冲连动盘。本申请提供的用于加固软弱地基的管桩基础装置，能兼顾多种软弱土体固结方法的加固效果，应用范围广泛，且加固软弱土体后的管桩基础自身可作为基础用于工程建设。

技术研发人员：卢光坤,王广坡,袁丙青,王阳,辛峰,陈亮,张绪宝,姜明涛,赵岭
受保护的技术使用者：三峡新能源发电（阜南）有限公司
技术研发日：20230526
技术公布日：2024/1/14