[发明专利]海上风电振冲胶结桩强化软土地基的单桩基础及施工方法

权利要求书

1.一种海上风电振冲胶结桩强化软土地基的单桩基础，其特征是：它包括振冲胶结桩（2）；振冲胶结桩（2）包括内环桩（21）和外环桩（22）；外环桩（22）位于内环桩（21）外；位于内环桩（21）内的中心设置单桩孔（1）；单桩孔（1）与内环桩（21）和外环桩（22）的环形心同心；该振冲胶结桩的桩身强度由单桩孔（1）内向外依次递减，该振冲胶结桩的桩身强度由单桩孔（1）上部向下部依次递减。

2.根据权利要求1所述的海上风电振冲胶结桩强化软土地基的单桩基础，其特征是：所述内环桩（21）和外环桩（22）之间设置多个沿单桩孔（1）径向布设的分支桩（23）。

3.根据权利要求1所述的海上风电振冲胶结桩强化软土地基的单桩基础，其特征是：所述内环桩（21）和外环桩（22）之间设置至少一个中环桩（24），中环桩（24）的环形心与单桩孔（1）同心。

4.根据权利要求1所述的海上风电振冲胶结桩强化软土地基的单桩基础，其特征是：所述内环桩（21）、外环桩（22）、分支桩（23）和中环桩（24）皆由多个振冲胶结桩组成。

5.根据权利要求1所述的海上风电振冲胶结桩强化软土地基的单桩基础，其特征是：所述内环桩（21）、外环桩（22）和中环桩（24）为多个振冲胶结桩组成的圆形结构；分支桩（23）为多个振冲胶结桩组成的线型结构。

6.根据权利要求1所述的海上风电振冲胶结桩强化软土地基的单桩基础，其特征是：所述内环桩（21）、中环桩（24）和外环桩（22）的高度依次减小，形成锥形结构的振冲胶结桩（2），截面较小的一端朝下。

7.根据权利要求5所述的海上风电振冲胶结桩强化软土地基的单桩基础，其特征是：所述振冲胶结桩（2）包括与碎石（25）和水下自密实水泥基胶凝材料（26）胶结形成的柱状体。

8.根据权利要求1所述的海上风电振冲胶结桩强化软土地基的单桩基础，其特征是：所述振冲胶结桩（2）的上部设置胶结抛石体（3），胶结抛石体（3）为圆锥体结构，截面较小的一端朝上。

9.根据权利要求8所述的海上风电振冲胶结桩强化软土地基的单桩基础，其特征是：所述胶结抛石体（3）由抛石（31）和水下自密实砂浆（32）胶结形成。

10.根据权利要求1~9任一项所述的海上风电振冲胶结桩强化软土地基的单桩基础的施工方法，其特征是，它包括如下步骤：

S1，打桩，采用沉桩设备将单桩沿单桩孔（1）竖直朝下打入海床直至设计深度，单桩的下端穿过软土层深入海床的持力层中；

S2，内环桩成桩，

S2-1，采用振冲设备振冲形成初始孔，随后输送系统向振冲器底部输送碎石（25），边振冲边供料形成碎石桩身，与此同时，通过输送管向振冲器导管底部输送水下自密实水泥基胶凝材料（26），水下自密实水泥基胶凝材料（26）沿着碎石桩身的碎石间隙向下流动，边振冲、边供料、边胶结形成胶结碎石桩身；

S2-2，S2-1中的初始孔位于单桩孔（1）外，在振动器沿初始孔逐渐向上提升的过程中，不断重复S2-1，在单桩孔（1）外形成内环桩（21）；

S3，中环桩成桩，该初始孔位于内环桩（21）外，依次沿该初始孔重复S2-1和S2-2，在内环桩（21）外形成中环桩（24）；

S4，外环桩成桩，该初始孔位于中环桩（24）外，依次沿该初始孔重复重复S2-1和S2-2，在中环桩（24）外形成外环桩（22）；

S5，分支桩成桩，该初始孔位于外环桩（22）内侧或内环桩（21）外侧，依次重复重复S2-1和S2-2形成分支桩（23）；

其中，内环桩、中环桩、外环桩和桩间土体组合形成振冲胶结桩复合地基，或者，内环桩、外环桩、分支桩和桩间土体组合形成振冲胶结桩复合地基；此时，振冲胶结桩的下端深入海床持力层中，上端位于海床软土层中；

S6，填充，采用压浆设备将水泥基浆液压入到内环桩（21）与单桩（1）之间的土体，形成固化土，将内环桩（21）与单桩连接；

S7，将抛石（31）抛投至振冲胶结桩（2）泥面上部，形成圆锥体结构的抛石体，再从抛石体表面向内部灌注水下自密实混凝土或水下自密实水泥砂浆，形成胶结抛石体（3）。