[发明专利]浅海风电设施吸力桩

说明书

技术领域

本发明涉及一种浅海风电设施吸力桩，属于海洋装备领域。

背景技术

海上风电设施的发展受到海洋恶劣环境的影响，维护困难，发电成本较高，抑制了海上风能设施的发展。海上风电设施要承受环境荷载和风机荷载双重作用，需要综合考虑风、浪、流等环境荷载的动力特性，风电机组的动力特性和控制系统工作原理，还要考虑海洋环境下的冲刷、液化等作用对海上风电基础的影响，是一个复杂的荷载作用体系，各个影响因素所造成的作用是相互耦合、相互影响。探索海上风能发电设施在复杂风机荷载和环境因素下的动力特性，研究更为有效的基础与结构形式，是优化海上风电设施的重要途径，对于提高海上风能发电设施的安全性和降低成本具有重要意义。

目前海上风电机组的基础结构主要有混凝土重力式结构、单桩结构、三角架结构、导管架结构和浮式结构。其中重力式结构适用的最大水深为10m，单桩结构的适用水深为10~30m，三脚架结构的适用水深为30~50m，导管架结构的适用水深为50m以上，而浮式结构的适用水深则为100m以上。上述几种基础结构的成本随结构形式和水深两个因素增长，相同水深条件下，单桩结构的成本大于重力式结构，三脚架结构的成本大于单桩结构，导管架结构的成本大于三脚架，而浮式结构的成本大于导管架结构。我国发展海上风电产业将以桩基为主要基础结构形式，而桩基结构中，单桩结构对于渤海和东海的水深和地质条件是较为合理的基础结构形式，但我国目前的海上施工能力限制了该结构的应用，而且由于所需的打入深度较大，单桩结构的成本目前还较高；目前提供一种成本低结构可靠的桩基是海洋封堵设备安装急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种浅海风电设施吸力桩。

本发明要解决的问题是现有桩基价格高且难固定浅海风电设施的不足。

为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：

浅海风电设施吸力桩，包括外筒体、注浆管、内筒体、真空泵、单向阀、上供体、下供体和塞子，外筒体和内筒体之间安装有注浆管，三者通过直线激光焊固定呈一体，并通过豪克能进行焊接处应力消除；内筒体内焊接有上供体和下供体，上供体上安装有真空泵，下供体上安装有单向阀，注浆管下端安装有塞子。

所述外筒体和内筒体之间均布有八根注浆管。

所述塞子呈圆锥形，材料为磁性钢。

所述内筒体内焊接的上供体和下供体均通过豪克能进行焊缝应力消除。

所述外筒体和内筒体为直径上大下小，具有吸力特性的锥形体。

本发明的优点是：该桩结构简单、插桩方便、承载力大、拔桩阻力小，施工难度与圆柱腿式基本相当，所用到的原理和理论简单、成熟，装置的可靠性高。该桩很大程度上克服了现存的圆柱式桩腿的缺点，吸收了它们的优点，在海洋桩基工程蓬勃发展的今天，该桩一定能带来非常可观的经济效益，因此具有非常广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明浅海风电设施吸力桩的主视图；

图2是图1中A处放大示意图；

图3是本发明浅海风电设施吸力桩的俯视图；

图中：1、外筒体   2、注浆管    3、内筒体    4、真空泵  5、单向阀  6、上供体   7、下供体   8、塞子。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。

浅海风电设施吸力桩，包括外筒体1、注浆管2、内筒体3、真空泵4、单向阀5、上供体6、下供体7和塞子8，外筒体1和内筒体3之间安装有注浆管2，三者通过直线激光焊固定呈一体，并通过豪克能进行焊接处应力消除；内筒体3内焊接有上供体6和下供体7，上供体6上安装有真空泵4，用于抽真空形成负压，下供体7上安装有单向阀5，防止漏气；注浆管2下端安装有塞子8。

外筒体1和内筒体3之间均布有八根注浆管2；塞子8呈圆锥形，加快桩体下沉，并用于防止淤泥堵塞注浆管2，材料为磁性钢；内筒体3内焊接的上供体6和下供体7均通过豪克能进行焊缝应力消除，上供体6和下供体7由于呈拱形用于提高结构强度；单向阀5和真空泵4位于同一中心线上。

所设计的外筒体1和内筒体3是一种直径上大下小，具有吸力特性的锥形体，这种桩型具有良好的承载和抗拔性能，在同时需要承压和抗拔的工程中可以发挥重要的作用。

本装置的使用方法：在打入桩的过程中，采用振动沉桩方式，并通过真空泵4产生负压吸力作用，辅助锥形桩的沉贯，使桩更容易打入，同时有利于土塞的形成，提高承载能力；当桩体到达预定位置后，向八根注浆管2内注浆，浆体推开塞子8向四周扩散，进行桩底注浆，可以使吸力桩底部封闭，长期有效维持吸力，并提高桩端承载力，增大抗拔摩阻力；锥形吸力桩与普通直桩相比，除桩侧产生摩阻力外，土体还会对桩的锥形侧面产生法向抗力，可以充分发挥桩土间的相互作用，有利于提高桩的竖向承载力；当受到上拔力作用时，由于吸力作用增强了锥形桩的抗拔能力。可见，锥形吸力桩具有良好的压拔承载性能，从而有效降低桩长，是一种性能优越的双向承载结构，因此能满足海上风电设施的安装。