[发明专利]一种海上风力发电机组桩基承台基础及其施工方法

权利要求书

1.一种海上风力发电机组桩基承台基础，包括若干钢管桩及一钢承台，其特征在于：钢承台具有一中心箱体及从中心箱体向外延伸的若干条钢箱梁，中心箱体顶部设有与风力发电机组塔筒连接的法兰盘，每条钢箱梁远离中心箱体的一端设有钢承台桩腿，钢承台桩腿数量与钢管桩数量相符并套接于对应的钢管桩内，钢管桩采用定位模架定位锤击沉桩，所述定位模架包括位于中心的与钢承台中心对应的桁架支撑桩、围绕于桁架支撑桩外部的定位桁架及双层钢套筒，双层钢套筒由同轴异径的内钢筒、外钢筒及顶盖构成，双层钢套筒与定位桁架通过节点固定在一起，桁架支撑桩套接于双层钢套筒的内、外钢筒之间，定位桁架与桁架支撑桩通过双层钢套筒连接在一起，定位桁架从双层钢套筒向外部延伸形成间隔均匀的多个支部，支部的位置及数量与钢管桩一致，每个支部外端中心具有用于容纳钢管桩的龙口，每个龙口至少设置有上、下两层桩抱箍，桩抱箍将钢管桩抱紧固定，钢管桩与钢承台桩腿连接部位的环形间隙内灌注有灌浆材料将钢管桩与钢承台桩腿连结形成一个整体。

2.根据权利要求1所述的海上风力发电机组桩基承台基础，其特征在于：钢承台桩腿与钢管桩连接的部分位于水面线以上。

3.根据权利要求1所述的海上风力发电机组桩基承台基础，其特征在于：所述的桩抱箍由左右对称的活动手臂、固定背架和抱紧千斤顶以及滚轮组成，固定背架相对于定位桁架固定，活动手臂中部铰接于固定背架，活动手臂的第一端连接于抱紧千斤顶的活塞杆外伸端，活动手臂第二端上设置有可沿钢管桩桩身滚动的滚轮，抱紧千斤顶的活塞杆从固定背架端部分别向两侧外伸或内缩，当抱紧千斤顶的活塞杆处于外伸状态时，活动手臂的第二端向内压紧钢管桩；当抱紧千斤顶的活塞杆向内收缩时，活动手臂第二端向外伸出而远离钢管桩。

4.根据权利要求1所述的海上风力发电机组桩基承台基础，其特征在于：双层钢套筒外钢筒的内径比桁架支撑桩的外径大2～5cm，双层钢套筒内钢管的外径比桁架支撑桩的内径小2～5cm，外钢筒下部设有多个贯穿筒壁的将桁架支撑桩固定在双层钢套筒内的锁紧螺栓。

5.根据权利要求1所述的海上风力发电机组桩基承台基础，其特征在于：每根钢承台桩腿从外壁向外延伸出位于钢管桩上方的钢牛腿，所述海上风力发电机组桩基承台基础采用钢承台支撑调平系统进行钢承台调平，所述钢承台支撑调平系统包括多套调平卡桩器，每根钢承台桩腿通过三套调平卡桩器支撑于钢管桩上，每套调平卡桩器包括一个径向千斤顶、一个轴向千斤顶和一个紧固件，三套调平卡桩器沿钢管桩周向均布，紧固件倒扣于钢管桩顶端并通过锁紧螺栓固定于钢管桩管壁上，紧固件向上延伸形成支撑竖板，径向千斤顶固定于支撑竖板上，径向千斤顶活塞杆压于钢承台桩腿外壁，支撑竖板顶部设有支撑横板，轴向千斤顶设于支撑横板上，轴向千斤顶活塞杆撑于钢牛腿底部，每套调平卡桩器的径向千斤顶和轴向千斤顶均有电路连接至微处理器。

6.根据权利要求5所述的海上风力发电机组桩基承台基础，其特征在于：所述钢承台支撑调平系统还包括设置于钢承台法兰盘面的两个连接至微处理器的倾斜传感器，两个倾斜传感器分别设置于法兰盘面上两个互为径向垂直的位置。

7.根据权利要求1所述的海上风力发电机组桩基承台基础，其特征在于：钢承台桩腿底部设置有环形盆式橡胶密封圈，以使桩腿外壁与钢管桩内壁形成闭合。

8.一种如权利要求1～7任一所述的海上风力发电机组桩基承台基础的施工方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)、桁架支撑桩施打：在钢承台中心位置施打一根桁架支撑桩；

(2)、定位桁架安装：定位桁架在岸上预制加工，驳船整体运输至施工现场，通过水上起重平台吊起后将定位桁架中心的双层钢套筒插入桁架支撑桩，双层钢套筒与桁架支撑桩锁紧固定，定位桁架安装完毕；

(3)、钢管桩就位：钢管桩在岸上预制加工，驳船运输至施工现场，张开上下两层桩抱箍，水上起重平台吊索挂扣钢管桩顶部吊点，将钢管桩立起后移动起重臂架让钢管桩进入定位桁架龙口桩抱箍内，合拢上下两层桩抱箍，确认位置后下放钢管桩，解开吊索；

(4)、钢管桩施打：水上起重平台吊索将液压锤吊至钢管桩桩顶上，再次测量钢管桩位置，确认符合要求后，启动液压锤施打，同步进行钢管桩位置的校核，不符合要求时通过桩抱箍对钢管桩位置进行调整，持续施打钢管桩直到顶标高符合要求，停止液压锤并吊离钢管桩顶，依次施打其他两根钢管桩；

(5)、定位模架拆除：先张开桩抱箍，并解除双层钢套筒与桁架支撑桩的锁紧螺栓连接，采用水上起重平台将定位桁架吊起后放在运输驳船上，在水上起重平台吊索挂钩上挂振动锤，移位至桁架支撑桩上并夹紧，启动振动锤和卷扬机，将桁架支撑桩往上拔，直至全部拔出平放于运输驳船上；

(6)、钢承台安装：钢承台在岸上钢结构加工厂制造，驳船运输至施工现场，采用水上起重平台起吊安装，让钢承台的三个桩腿全部滑入预先施打的三根钢管桩内，在每个钢管桩顶与钢承台桩腿钢牛腿对应的位置均匀布置三个调平卡桩器，由调平卡桩器支撑钢承台的重量；

(7)、钢承台调平：每个调平卡桩器上设有径向和轴向千斤顶，钢承台顶部法兰盘面上安放了2个倾斜传感器，数据通过显示电路将钢承台的姿态显示给施工人员，微处理器通过控制三根钢管桩上的九套调平卡桩器上的18个千斤顶调整钢承台桩腿的标高与位置，进而调整钢承台法兰盘水平度。使钢承台桩腿轴线与钢管桩轴线重合，同时保持钢承台法兰盘水平符合要求；

(8)、灌浆连接：在钢承台桩腿与钢管桩之间形成的环形间隙内灌注灌浆材料，灌浆机的灌浆管分别与钢管桩壁上的三个灌浆孔连接，启动灌浆机将灌浆材料压入环形间隙内，直至钢管桩顶部有灌浆材料溢出，将灌浆孔封闭，设备撤离，依次灌注其它两根钢管桩；

(9)钢承台支撑调平系统拆除：灌浆材料硬化后，钢承台桩腿与钢管桩连接完成，拆除钢承台支撑调平系统完成海上风力发电机组桩基承台基础。