[发明专利]一种带有螺旋贯入装置的厚壁混凝土筒型基础及其施工方法

说明书

本发明公开了一种带有螺旋贯入装置的厚壁混凝土筒型基础及其施工方法，该装置在筒型基础侧壁植入若干螺旋辅助桩，通过控制螺旋叶片在泥面内旋转，产生向下的贯入力，该贯入力通过法兰和圆形钢板传递至筒型基础，从而带动筒型基础向下贯入，沉放至预定位置。

技术领域

本发明属于海洋工程技术领域，具体涉及一种带有螺旋贯入装置的厚壁混凝土筒型基础及其施工方法。

背景技术

人类进入21世纪，能源危机日益突出，海上风能作为一种可再生的清洁能源，成为缓解全球能源紧张形势的新方向。筒型基础作为一种新型的海洋平台基础形式，实质上是一种带裙板的圆板基础，由于其具有减少工程量、节省投资、缩短施工时间、可重复使用等优点，正逐步应用于海上风电的基础工程中。

钢制薄壁筒型基础的沉放工艺以及相关理论已经基本成熟，但其自身结构成本过高，不易进行大范围推广；采用钢筋混凝土材料的厚壁筒型基础可以有效降低结构成本，提高筒型基础的经济效益，是未来筒型基础发展的主要方向。

厚壁筒型基础作为一种新型的基础形式，在国内外尚无成功沉放的先例，其难点在于筒壁的增厚以及材料的改变，显著地增加了筒型基础在贯入过程中的筒端阻力以及侧壁摩阻力。传统的筒型基础普遍采用负压贯入的沉放方法，但该方法在作用于厚壁筒型基础时难以提供足够的动力来保证筒型基础能够顺利、安全地贯入至设计深度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种带有螺旋贯入装置的厚壁混凝土筒型基础及其施工方法，该装置在筒型基础侧壁植入若干螺旋辅助桩，通过控制螺旋叶片在泥面内旋转，产生向下的贯入力，该贯入力通过法兰和圆形钢板传递至筒型基础，从而带动筒型基础向下贯入，沉放至预定位置。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种带有螺旋贯入装置的厚壁混凝土筒型基础，包括筒型基础和若干设置于圆形基础上的螺旋贯入装置；

所述筒型基础筒壁内设置有贯通的用于插入螺旋贯入装置的预制套管；

所述螺旋贯入装置包括螺旋桩上部结构、螺旋桩下部结构和圆形钢板；所述螺旋桩上部结构和螺旋桩下部结构之间通过法兰结构将圆形钢板夹在中间，所述螺旋桩下部结构下端设置有螺旋叶片；

所述螺旋贯入装置插在筒型基础的各预制套管内，使圆形钢板盖在预制套管的上方(位于筒型基础上表面)，所述圆形钢板的直径大于预制套管的内径，整个螺旋贯入装置可在预制套管内进行自由转动。

在上述技术方案中，各所述预制套管(螺旋贯入装置)位于与筒型基础同心的圆形边线上。

在上述技术方案中，所述螺旋贯入装置的数量为大于等于2，且各螺旋贯入装置以筒型基础的圆心呈中心对称。

在上述技术方案中，所述螺旋贯入装置的直径小于筒型基础预制套管的直径，以减少螺旋贯入装置在转动时的摩擦阻力，降低安装过程中所需施加的扭矩。

在上述技术方案中，所述厚壁混凝土筒型基础还包括用于将螺旋贯入装置旋入土体内的外接动力机构，外接动力机构通过在螺旋贯入装置顶端施加扭力

在上述技术方案中，所述筒型基础上放置有用于产生下沉力的外置配重。

在上述技术方案中，所述筒型基础上设置有用于吊运的吊环。

一种带有螺旋贯入装置的厚壁混凝土筒型基础的施工方法，按照下述步骤进行：

步骤一、在陆上对螺旋贯入装置和筒型基础进行组装：将螺旋桩下部结构放入筒型基础的预制套管内，使螺旋桩上部结构与螺旋桩下部结构之间夹住圆形钢板，并通过法兰固定连接；使圆形钢板位于预制套管的上端面；

步骤二、将筒型基础连同螺旋贯入装置吊运至目标放置水域，通过自重或者外置配重作用使螺旋贯入装置部分贯入泥面以下；