[发明专利]一种海上风电复合式单桩基础及其施工方法

权利要求书

1.一种海上风电复合式单桩基础，其特征是：

包括基础套筒(1)，为圆筒结构，底部与筒顶顶板(3)相接；

包括筒顶顶板(3)，为圆盘状结构，圆盘中间开洞，洞径与首节下沉预制钢管桩(7)的外径相同，筒顶顶板(3)同时作为配重仓底板；筒顶顶板(3)上表面外缘设有配重仓围壁(4)；

包括肋板(2)，为直角梯形截面四棱柱结构，分别和配重仓围壁(4)内壁、基础套筒(1)外壁、筒顶顶板(3)相接；

包括分仓板(5)，由中间的圆筒形钢板及周边放射状钢板组成，中间圆筒形钢板内径与首节下沉预制钢管桩(7)外径相同，放射状钢板水平位置与肋板(2)水平投影位置重合；

包括筒壁(6)，为圆筒状钢环壁，其外径与筒顶顶板(3)直径相同，与分仓板(5)围出负压仓室；

包括首节下沉预制钢管桩(7)和普通预制钢管桩(8)，其外径相同，首节下沉预制钢管桩(7)内壁刻有下沉活塞(13)的条形轨道以供下沉活塞(13)竖直方向自由运动；

包括密封圈(10)，是截面为梯形的环状结构，与筒顶顶板(3)预制为一体；

包括下沉施工套筒(12)，由直径不同的两个钢管经连接圆环通过螺栓相连，下沉施工套筒(12)的大直径外管可从连接圆环处分为上下两部分，连接圆环之下与基础套筒嵌套部分与基础套筒(1)嵌套；下沉施工套筒(12)的小直径内管嵌套在基础套筒(1)内；

包括预制连接钢管桩(9)，位于基础套筒(1)内。

2.根据权利要求1所述的海上风电复合式单桩基础，其特征是：还包括抱桩器(14)，焊接在下沉施工套筒(12)的小直径内管的内壁上，抱桩器(14)至少有均匀布置的四个滚轮。

3.根据权利要求1所述的海上风电复合式单桩基础，其特征是：下沉活塞(13)为实心全钢圆柱体，其半径与首节下沉预制钢管桩(7)内径相差轨道高度，可在首节下沉预制钢管桩(7)内自由滑动。

4.根据权利要求1所述的海上风电复合式单桩基础，其特征是：还包括防冲刷配重物(11)，由防冲刷土工布包裹碎石而成的袋装配重物，设置在配重仓中。

5.根据权利要求1所述的海上风电复合式单桩基础，其特征是：基础套筒(1)为预应力钢筋混凝土圆筒结构，顶部圆环处预制螺杆，内壁为螺纹面，内径大于普通预制钢管桩(8)的外径并预留放置下沉施工套筒(12)和抱桩器(14)的空间；下沉施工套筒(12)连接圆环放置于基础套筒(1)上表面圆环处，与上表面圆环大小相同，且连接圆环上留有用于与基础套筒(1)螺栓连接的穿孔，从而与基础套筒(1)螺栓连接；连接圆环之上外侧焊有加强肋板，钢管外径加上加强肋板的高度等于基础套筒(1)的外径。

6.根据权利要求1所述的海上风电复合式单桩基础，其特征是：所述的肋板(2)设有六个或八个，底部与筒顶顶板(3)相接，筒顶顶板(3)留有用于抽负压的开洞。

7.根据权利要求1所述的海上风电复合式单桩基础，其特征是：密封圈(10)为橡胶制品，内径稍小于预制桩外径，是截面为梯形的环状物。

8.根据权利要求1所述的海上风电复合式单桩基础，其特征是：下沉施工套筒(12)连接圆环之下部分的钢管是不连续的栅栏状，用于避开肋板(2)。

9.根据权利要求1所述的海上风电复合式单桩基础，其特征是：预制连接钢管桩(9)外侧焊有肋板，肋板位于抱桩器滚轮之间，沿预制连接钢管桩(9)长度均匀分布。

10.一种权利要求1所述的海上风电复合式单桩基础的施工方法，其特征是包括以下步骤：

1)完成基础套筒(1)、肋板(2)、筒顶顶板(3)、配重仓围壁(4)、分仓板(5)、筒壁(6)的标准化、一体化生产，并在陆上安装预制为一体；

2)将下沉施工套筒(12)在陆上生产完成，与抱桩器(14)焊接后，下放至基础套筒(1)内，并完成螺栓连接；

3)将首节下沉预制钢管桩(7)通过密封圈，插入筒顶顶板(3)中间的开洞中，并将首节下沉预制钢管桩(7)上部与下沉施工套筒(12)大直径外管连接固定，将下沉活塞(13)上部连接钢索绳后滑入首节下沉预制钢管桩(7)；

4)将上述预制成型的结构拖航至沉放地点，进行沉放、调平工作；

5)放开首节下沉预制钢管桩(7)与下沉施工套筒(12)的连接固定，进行首节下沉预制钢管桩(7)的打桩施工，施工过程中可通过对负压仓室充吸气来随时进行可能需要的纠偏；

6)首节下沉预制钢管桩(7)全部打入海床后，从钢管桩上部通过钢索绳取出下沉活塞(13)，继续进行普通预制钢管桩(8)及预制连接钢管桩(9)的打桩施工，施工过程中可通过对负压仓室充吸气来随时进行可能需要的纠偏；

7)向配重仓对称地下放配重物，并在施工过程中可通过对负压仓室充吸气来随时进行可能需要的纠偏；

8)配重物填充完毕后，取出在基础套筒(1)内的下沉施工套筒(12)的小直径内管，对基础套筒(1)和预制连接钢管桩(9)进行灌浆连接施工；

9)放松下沉施工套筒(12)与基础套筒(1)之间的螺栓连接，取出下沉施工套筒(12)大直径外管，向基础周边抛投防冲刷配重物(11)，施工完毕。