[发明专利]一种装配式海洋桩基础

说明书

本发明提供一种装配式海洋桩基础，包括吸力桶、翼缘钢管桩以及翼板；翼缘钢管桩的顶端插入吸力桶内，两者通过翼板连接组合在一起形成共同承载系统。本发明解决了单一桩基础承载力低、抗冲刷能力弱的缺陷，翼缘钢管桩与吸力桶之间通过翼板实现拼接，结构稳定性强且安装简单，易于推广。另外，同等承载力条件下可以显著减少桩长，节约造价，有益于推动海洋工程的高效建设。

技术领域

本发明属于海洋基础工程与防灾减灾领域，具体涉及一种装配式海洋桩基础。

背景技术

21世纪是海洋的世纪，随着“海洋强国”战略提出，海洋能源开发和海洋工程建设呈现出前所未有的态势。抢占海洋先机必须要解决海洋开发过程中的工程安全问题。承载各种上部结构的海洋基础工程具有隐蔽性、施工难度大、结构-土相互作用复杂等特点，是海洋工程师和岩土工程师面临的难题，也是迫切需要解决的问题。海洋开发中的基础型式主要有导管架基础、单桩基础、群桩基础，近些年，也相继出现了吸力桶基础、浮式基础等新型基础型式。

当前，在海洋能源开发特别是海上风电建设过程中，桩基础以其高承载力、地层适应性强、技术成熟等优点得到了广泛应用。海底环境复杂，海上风电桩基础在服役过程中，要面对上部风荷载、波流荷载的循环加载，也面临波浪对海床地层的冲刷，还可能遭受极端地震荷载的影响。以上复杂荷载环境对海洋桩-土相互作用体系提出了挑战，对海洋桩基的承载性能和安全稳定性提出了更高要求。传统意义而言，桩基础作为细长结构，其要抵抗更大的外荷载只能依靠增加桩长来实现，这就会带来成本的大幅增加，而且上部桩体面临冲刷影响是不可避免的，冲刷会快速降低桩基承载力。近年来，因桩基失效造成的海洋工程事故频发，如何保障桩基础的承载稳定性仍是一个技术难题，新的高效快捷、高承载力、强稳定性海洋桩基础亟待提出。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种装配式海洋桩基础。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种装配式海洋桩基础，包括吸力桶、翼缘钢管桩以及翼板；翼缘钢管桩的顶端插入吸力桶内，两者通过翼板连接组合在一起形成共同承载系统。进一步地，吸力桶包括可分离的桶盖与桶身。

进一步地，桶身的顶端内侧均布有四个卡槽；桶盖通过与卡槽相配合的钢制插片与桶身插接安装。

进一步地，翼板设有呈十字形分布的四个，均匀焊接于翼缘钢管桩的顶端，并且翼板的宽度为吸力桶与翼缘钢管桩所围成间隙宽度的1.2～1.5倍，翼板的长度为翼缘钢管桩直径的3～5倍。

进一步地，翼缘钢管桩的直径为吸力桶直径的0.3～0.8倍。

进一步地，该装配式海洋桩基础的施工方法如下：

（1）依据海床底层性质和工程需求，选择适宜的翼缘钢管桩尺寸和相配套的吸力桶尺寸；

（2）确定桩基施工孔位，先下放吸力桶，采用自重联合负压沉贯的方式，将吸力桶沉入海床面以下；待吸力桶安装就位后，将吸力桶的桶盖与桶身分离；

（3）吊装翼缘钢管桩，采用静压或锤击的方式在吸力桶中心位置打入翼缘钢管桩，翼缘钢管桩打入指定深度后，翼缘钢管桩上端的翼板插接于吸力桶桶身顶端内侧的四个卡槽内，拼装在一起形成共同抵抗外部荷载的组合结构，同时为后续上部结构安装提供支撑力。

本发明与现有技术相比，解决了单一桩基础承载力低、抗冲刷能力弱的缺陷，翼缘钢管桩与吸力桶之间通过翼板实现拼接，结构稳定性强且安装简单，易于推广。另外，同等承载力条件下可以显著减少桩长，节约造价，有益于推动海洋工程的高效建设。

附图说明

图1、本发明的结构示意图；

图2、本发明中吸力桶的分离式结构示意图；

图3、本发明中吸力桶下沉阶段结构示意图；