[实用新型]一种海上风电单桩-摩擦锥复合基础

说明书

本实用新型公开了一种海上风电单桩‑摩擦锥复合基础，包括单桩和摩擦锥，所述摩擦锥内部为堆石体，外部为胶结堆石体外壳，所述胶结堆石体外壳是灌浆胶结摩擦锥外部堆石体得到。本实用新型的海上风电单桩‑摩擦锥复合基础具有水平承载力高，桩身水平位移小、变形和弯矩小等优点，具备施工简单，地质条件适应强等特点。

技术领域

本实用新型涉及海上风电技术领域，尤其涉及一种海上风电单桩-摩擦锥复合基础及其施工方法。

背景技术

海上风电作为一种清洁能源，具有风速高、风速稳定、单机容量大等特点。海上风电产业正处于高速发展期。由于海域地质条件复杂，海上风电的施工技术难度大，施工成本高，据统计海上风电场成本中海上风机基础成本占总成本的15%～25%。目前，海上风机基础的基本型式按离岸距离可分为重力式、单桩式、吸力筒式、三桩式、导管架式和漂浮式。单桩基础可以适应不同的地质条件，且具有施工速度快、工程成本低等优点，得到了广泛的使用，在已建海上风电场中，单桩基础所占的比例超过70%。

在海上风电机组运行期间，单桩基础所需承受的水平荷载包括风荷载、波浪荷载、海流荷载和海冰荷载等，需要承受的垂直荷载包括风机机组的荷载和桩体自身的荷载，在多种循环水平荷载的作用下，单桩基础会产生较大的横向位移和旋转。我国部分海域的地质条件十分复杂，覆盖层土体通常由淤泥、淤泥质黏土、粉细砂、粉砂等组成，由于覆盖层厚薄差异较大，覆盖层下方基岩面起伏明显。随着风机机组容量的提高、离岸距离的增加，通过需要增加桩径和桩长来满足机组对地基承载力的要求。同时，对于深水浅覆盖层具有孤石的海域，需要进行嵌岩桩基础施工，孤石探测难度大，且孤石易导致钢管桩的卷边、卡孔和塌孔等，施工风险较大，施工进度较慢，若勘察时把孤石误判为完整的基岩，则桩端会位于孤石中，对风机的稳定性造成显著影响。

基于此，迫切需要提出一种新型海上风机单桩基础型式，使之可以适用于深水浅覆盖层、存在孤石的海域，新型的基础型式使桩基无需深入到基岩中，便能提供足够的承载力，满足风机机组对高水平承载力和小位移的需求，新型的基础型式降低施工风险，提高施工速度，降低施工成本，保证风机的安全稳定运行。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种海上风电单桩-摩擦锥复合基础及其施工方法，通过在单桩附近海床上设置摩擦锥，强化桩周土体，提高桩周土体的承载力；通过单桩与摩擦锥、摩擦锥与桩基土体的相互作用，提高复合基础的水平承载力，降低复合基础在泥面的水平位移，桩身的变形和弯矩；摩擦锥由内部堆石体，胶结堆石体外壳构成，整体为半刚性透水结构，既能适应地基沉降变形，又能为地基土体在重力作用下的固结排水提供排水通道。

为了实现上述的技术特征，本实用新型的目的是这样实现的：一种海上风电单桩-摩擦锥复合基础，它包括：

单桩，所述单桩采用大直径钢管桩；

摩擦锥，所述摩擦锥内部为堆石体，所述摩擦锥外部为胶结堆石体外壳，所述胶结堆石体外壳是采用灌浆方法胶结摩擦锥表面堆石体得到，所述单桩位于摩擦锥中心区域；

所述堆石体采用分级碎石材料堆积而成；灌浆所采用的材料为水下自护型胶凝材料。

所述胶结堆石体外壳是水下自护型胶凝材料在自重作用下填充于摩擦锥外围堆石体空隙，并通过胶凝材料固化粘结堆石体得到；所述分级碎石材料是宽级配区间的堆石料，所述分级碎石材料满足地基变形和水下自护型胶凝材料灌浆胶结的需求，所述水下自护型胶凝材料是适用于海水环境的水泥基胶凝材料。

所述水下自护型胶凝材料采用水下自护型自密实水泥净浆、水下自护型自密实水泥砂浆、水下自护型自密实混凝土的一种或多种。

所述胶结堆石体外壳的结构类型为透水混凝土结构、堆石混凝土结构或钢筋堆石混凝土结构的一种或多种组合结构。