[发明专利]一种用于建造水下基础结构及其安装方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水下建筑领域的基础结构，具体的说，是涉及一种用于建造水下基础结构及其安装方法。

背景技术

在建造基础支承，位于水下土壤上的建筑物时，按不同的方式建造这样的基础，其中在单件式的基础中已实现单桩、即单桩柱的应用。单桩基础结构是常见的水下结构基础形式，特别是在海上风电领域，以欧洲海上场应用最为广泛，其结构简单、受力机制明确，用于1.5MW以下的风力机经济性较好。然而，因单桩基础存在抗倾覆能力差、水平向位移大等弱点，随着海上风机单机容量增加到3MW、5MW或更大，必然导致单桩基础的直径、壁厚以及贯入深度急剧增大，致使海上打桩施工困难，建设成本大幅升高。

三桩三脚架、多桩导管架、筒型基础通过不同方式可以有效地分散荷载，提高抗倾覆能力，但都结构和施工工艺复杂,对海况条件要求高，导致施工周期长、建造成本高。

按照现有技术，多借助于打桩装置将桩柱打进土壤中。该建造方法的缺点是依赖于当地的地质情况。如果土壤有被证明是不可打进的成分，例如由于坚固岩石或由于土壤中存在增加摩擦的粘土层或存在大石块等，由此不可以使用该方法。此外，在该方法不利在生态敏感的区域内施工，大分贝的噪声和高频声音发射都源于该方法。

发明内容

本发明要解决的是现有技术中的上述技术问题，提供一种新型的水下建筑基础结构，这种结构增加了基础的稳定性，承载能力好，其整体刚度、抗水平荷载、抗竖向荷载及弯矩能力都有很大提高，有效实现减少例如风机荷载对基础产生的弯矩荷载，减少风电结构的水平位移，从而减小桩基础的桩长、桩径、壁厚以及贯入深度。本发明所述基础的圆台中空体结构，导致侧面与水流形成角度，使水对侧面正面的冲击力因为角度而被分散从而延长了所述基础的使用寿命，减少了水对所述基础结构的侵蚀，并且由于角度，侧面会有向下的压力，使该基础机构施工方便，减少施工时间。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种用于建造水下基础的结构，包括桩基，所述桩基的构造为圆台状中空体，圆台的上下两个底面形成两个直径不同的圆环形，上底面圆环的外直径小于下底面圆环的外直径，上底面的内直径≥3m，圆环的宽度与侧面壁的厚度一致。这种圆台形状的桩基能够有效的增加基础的稳定性，承载能力好，其整体的刚度、抗水平荷载、抗竖向荷载及弯矩能力都有很大提高，优于筒状桩基和柱状桩基，从而减小桩基础的桩长、桩径、壁厚以及贯入深度。本发明所述基础的圆台中空体结构，导致侧面与水流形成角度，使水对侧面正面的冲击力因为角度而被分散从而延长了所述基础的使用寿命，减少了水对所述基础结构的侵蚀，并且由于角度，侧面会有向下的压力，使该基础机构施工方便，减少施工时间。

进一步的优化桩基的构造，圆台的高与侧面的夹角为α，所述夹角15°≤α≤30°。当夹角在此范围内，圆台灌注回填的用料量与承载能力、整体刚度等的比例达到最佳，圆台灌注回填的用料量最为合适且承载能力好，其整体刚度、抗水平荷载、抗竖向荷载及弯矩能力都优于筒状桩基和柱状桩基。

所述桩基的侧面顶部靠近上底面圆环位置设有3个吊点，该吊点到上底面圆环的距离是相同的，3个吊点之间的距离相同。为了方便的施工和搬运。

为了更加快捷的下桩，本专利在原来的基础上对桩基进行了进一步的改造，在桩基的上底面设有过渡段，过渡段为圆筒状结构，过渡段的底部与所述桩基的上底面焊接，所述过渡段的直径和桩基的上底面直径一致，过渡段的高≤2M。过渡段上设有两个对称的吊点。在所述桩基上加装过渡段，可以使得所述桩基可以更加稳定的保持竖直插入水下，减少了调整次数更加利于施工，降低了施工的成本，而且加装过渡段为今后在其基础上建造水上建筑提供便利。

一种安装所述水下基础结构的方法，步骤如下：

1)定位：将所述桩基预先制作好，运输到操作平台上，操作平台具备浮吊功能和自升功能并带有桩腿，到达目的地后，放下桩腿，操作平台在水面之上；操作平台也可以是自升式平台、浮码头和/或船。借此有可能根据水域提供用以实施方法的适合的操作平台。

2)下桩：在所述桩基的身上布设垂直度检测标志，用浮吊分别吊住所述桩基顶部的吊点，通过调整浮吊，使所述桩基在下落的过程中平稳并保持竖直状态，所述桩基靠自重插入泥里；

3)沉桩：所述桩基插入泥面后，桩基中设置有挖掘装置，将挖掘装置下降到泥面，用挖掘装置挖掘所述桩基内下方的泥土和岩石，使桩基下沉达到最终深度；