[发明专利]海上风电胶结碎石桩强化软土地基的重力基础的施工方法

说明书

一种海上风电胶结碎石桩强化软土地基的重力基础的施工方法，通过胶结碎石桩强化地基软土层，增强海床软土地基的承载能力，保障重力基础在软土地基上的施工可行性，同时，重力基础无需打桩，依靠自身重量保持上部结构稳定性，使之能够适用于浅覆盖层海床地基，此外，重力基础对水深敏感性较低，使之能够适用于水深30~60m海域。克服了原深海单桩基础共振无法解决，地基土体水平承载力无法满足，施工周期长成本高的问题。具有施工简单、成本低、侧向承载力高等优点，形成的胶结碎石桩复合地基可以显著提高地基承载力，使之能够承受重力基础，同时重力基础结构简单，能够适用水深30~60m深水风电场的特点。

技术领域

本发明属于海洋工程的桩基技术领域，涉及一种海上风电胶结碎石桩强化软土地基的重力基础的施工方法。

背景技术

海上风电具有清洁高效的优势，是新能源领域的重要发展方向。目前，海上风电基础形式包括重力式基础、单桩基础、筒型基础、三桩/四桩导管架基础、吸力筒导管架基础、单桩复合基础等。随着海上风电场逐渐从水深小于30m的浅海走向水深30~60m的深海，常规重力式基础不再具有适用性，超大直径单桩和三桩/四桩导管架将成为最重要的基础形式。对于超大直径单桩基础，随着水深的增加，单桩基础的振动频率接近于波浪频率，单桩基础的共振问题是结构设计尚未完全解决的技术难题。此外，我们部分海域海床表层为深厚软土且软土层下方的持力层相对较薄，若采用单桩基础，地基土体无法提供满足设计要求的水平承载力；若采用三桩/四桩导管架基础形式，一方面使得基础成本大幅提升，另一方面显著延长施工周期。因此，研发适用深水软土地基的新型重力式基础具有重要的工程应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种海上风电胶结碎石桩强化软土地基的重力基础及施工方法，通过胶结碎石桩强化地基软土层，增强海床软土地基的承载能力，保障重力基础在软土地基上的施工可行性。同时，重力基础无需打桩，依靠自身重量保持上部结构稳定性，使之能够适用于浅覆盖层海床地基。此外，重力基础对水深敏感性较低，使之能够适用于水深30~60m海域。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种海上风电胶结碎石桩强化软土地基的重力基础，它包括胶结碎石桩、结构化胶结碎石桩和碎石桩；多个胶结碎石桩、多个结构化胶结碎石桩或多个碎石桩交错布置形成胶结碎石桩复合地基；胶结碎石桩形成的胶结碎石桩复合地基内不设碎石桩；或胶结碎石桩和碎石桩交错布置形成的胶结碎石桩复合地基，其碎石桩被胶结碎石桩包围；或胶结碎石桩、结构化胶结碎石桩和碎石桩交错布置形成的胶结碎石桩复合地基，其碎石桩被胶结碎石桩和结构化胶结碎石桩两者中的至少一种包围。

所述胶结碎石桩复合地基的水平截面为矩形、圆形、三角形或多边形结构。

所述胶结碎石桩包括碎石和水下自密实水泥基胶凝材料胶结形成的透水性胶结碎石桩身。

所述结构化胶结碎石桩包括多节胶结碎石桩身和多节碎石桩身交替组成的柱体。

所述胶结碎石桩复合地基上部设置重力基础，重力基础包括塔筒过渡段、支撑架和混凝土底座。

所述支撑架的顶部连接于塔筒过渡段，底部连接于混凝土底座，混凝土底座依靠自重位于胶结碎石桩复合地基上。

所述胶结碎石桩复合地基和混凝土底座之间设置垫层。

如上所述的海上风电胶结碎石桩强化软土地基的重力基础的施工方法，其特征是，它包括如下步骤：

S1，胶结碎石桩成桩，

S1-1，采用振冲设备振冲初始孔，初始孔穿过软土层深入海床的持力层中；

S1-2，振冲器内部的输送系统把单级配碎石输送至振冲器底部，边供料边振冲形成碎石桩身；

S1-3，向碎石桩身中灌注水下自密实水泥基胶凝材料，水下自密实水泥基胶凝材料胶结碎石形成透水性胶结碎石桩身；