[发明专利]一种带有螺旋桩的复合型圆形基础及其施工方法

说明书

本发明公开了一种带有螺旋桩的复合型圆形基础及其施工方法，该基础包括圆形基础和若干设置于圆形基础上的螺旋桩，该结构形式结合了圆形浅层基础形式和螺旋桩基础形式，在圆形基础外侧植入螺旋桩，通过控制螺旋桩的旋转，产生向下的贯入力，通过法兰和圆形钢板传递至圆形基础，从而带动圆形基础沉放至预定位置；沉放完成后，通过预制在结构内部的灌浆管将水硬性混凝土灌注入螺旋桩和圆形基础灌浆套管的连接处，圆形基础本体被螺旋桩约束，使结构整体承受水平向荷载、倾覆荷载和上拔荷载，提高结构的复合承载性能。

技术领域

本发明涉及一种海洋工程的基础结构，特别是涉及一种带有螺旋桩的复合型圆形基础及其施工方法。

背景技术

人类进入21世纪，能源危机日益突出，我国海洋石油资源相当丰富，约占我国石油总资源量的三分之一，因此海上石油资源成为我国当代及未来能源的重要来源之一，使用水下生产技术可以避免建造昂贵的海上采油平台，从而节省大量建设投资，防沉板在是水下生产系统的重要基础形式；同时海上风电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。两种结构在服役过程中均会承受复杂的环境荷载以及不同程度的工作荷载，因此其基础需要具有良好的复合承载性能，包括竖向承载能力、水平向承载能力、弯矩承载能力以及上拔承载能力。

圆形浅层基础是一种传统基础，具有经济性好、适用范围广的特点，且其存在十分出色的竖向极限承载能力，是一种具有良好应用前景的基础形式。但相较于其竖向承载性能，其抗倾覆、抗滑移尤其是抗拔能力相对较薄弱，将其应用于海洋工程存在一定程度的工程风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有螺旋桩的复合型圆形基础及其施工方法，该基础的主要作用为沉放过程中，由螺旋桩控制调平圆形基础本体；在整体服役过程中，圆形基础和螺旋桩构成的整体结构可以很好的协调承载，提高结构的复合承载能力。

一种带有螺旋桩的复合型圆形基础，包括圆形基础和若干设置于圆形基础上的螺旋桩；

所述圆形基础呈饼状，其表面分布有贯穿的用于插入螺旋桩的灌浆套管；

所述螺旋桩包括螺旋桩上部结构、螺旋桩中部结构、螺旋桩下部结构、第一圆形钢板和第二圆形钢板，所述螺旋桩上部结构和螺旋桩中部结构之间通过法兰结构将第一圆形钢板夹在中间，所述螺旋桩中部结构和螺旋桩下部结构之间通过法兰结构将第二圆形钢板夹在中间，所述螺旋桩下部结构的下端设置有螺旋叶片；

所述螺旋桩插在圆形基础的各灌浆套管内，使第一圆形钢板盖在灌浆套管上方(位于圆形基础上表面)，所述第一圆形钢板、第二圆形钢板的直径大于灌浆套管的内径，整个螺旋桩可以灌浆套管内进行自由转动；

所述灌浆套管内(还包括第二圆形钢板上方与圆形基础的空隙处)填充有混凝土填充物，用于在圆形基础的下沉安装完成后使螺旋桩和圆形基础结合为一体。

在上述技术方案中，各所述灌浆套管(螺旋桩)位于与圆形基础同心的圆形边线上。

在上述技术方案中，所述螺旋桩的数量为大于等于2，且各螺旋桩以圆形基础的圆心呈中心对称。

在上述技术方案中，所述螺旋桩(中部结构)的直径小于圆形基础灌浆套管的直径，以减少螺旋桩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，所述螺旋桩内部设置有灌浆管，用于向灌浆套管内灌入混凝土填充物。

在上述技术方案中，所述灌浆管的下端开口位于螺旋桩中部结构本体的外壁上(位于灌浆套管内)。

在上述技术方案中，所述复合型圆形基础还包括用于将螺旋桩旋入土体内的外接动力机构，外接动力机构通过在螺旋桩顶端施加扭力。

在上述技术方案中，所述圆形基础上放置有用于产生下沉力的外置配重。