[发明专利]大直径管桩筒形风机基础结构及施工方法

说明书

本发明公开了一种大直径管桩筒形风机基础结构及施工方法；该风机基础结构包括大直径管桩、桩靴和预应力锚索；所述桩靴连接在大直径管桩的底部上；所述大直径管桩上设有多个沿大直径管桩的轴向延伸且贯通的管桩预留孔，且桩靴上设有贯通的桩靴预留孔，桩靴预留孔与管桩预留孔相通；所述预应力锚索插入管桩预留孔和桩靴预留孔中；预应力锚索的底部设有锚板；管桩预留孔和桩靴预留孔中灌注有混凝土；预应力锚索的下端、锚板、大直径管桩的下部以及桩靴均锚固于地基中。本发明采用大直径管桩和预应力锚索相配合的结构，避免了钢筋和混凝土的疲劳破坏，提高了基础结构的抗裂性、耐久性，保证了基础结构的安全性。

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，特别涉及一种用于软土地基上的大直径管桩筒形风机基础结构及施工方法。

背景技术

随着碳达峰、碳中和的目标确定和实施路径的逐步清晰，我国能源低碳转型步伐加快，可再生能源得到了快速发展，风电进入更大规模开发建设时期。目前，风速较大、风资源较好的地区首先具备了平价上网条件，但风机基础选型设计、施工难度和工期对风电项目的经济性均具有决定性影响，诸多盈亏平衡点附近的项目，甚至由于基础施工的费用和工期长而造成亏损。

风机基础结构是风机的重要支撑构筑物，在长期风、浪等360°往复循环荷载作用下，底部基础产生较大弯矩以及水平推力；对于地基承载力较低的软土地基的陆上风电，或滩涂区域、近海岸浅层土的单桩基础海上风电，选择经济合理的基础设计方案，降低施工难度和成本的同时提高其稳定可靠性，对风机机组的安全性至关重要。

目前风电机组基础大多采用咬合桩筒形基础、预应力墩型基础以及预应力筒形基础；在受力模式上采用墩型基础计算方案，在长度方面均较短，且在咬合施工或大开挖施工过程中，容易对土体产生破坏或咬合破坏，整体受力上存在一定缺陷。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种大直径管桩筒形风机基础结构及施工方法；该风机基础结构安全性高，抗裂性和耐久性好；本发明的施工方法能够克服沉桩阻力，减少地基处理等额外工序，可提高施工进度，降低施工成本，可以获得稳定可靠性较好的风机基础结构。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种大直径管桩筒形风机基础结构，包括大直径管桩、桩靴和预应力锚索；所述桩靴连接在大直径管桩的底部上；所述大直径管桩上设有多个沿大直径管桩的轴向延伸且贯通的管桩预留孔，且桩靴上设有贯通的桩靴预留孔，桩靴预留孔与管桩预留孔相通；所述预应力锚索插入管桩预留孔和桩靴预留孔中；预应力锚索的底部设有锚板；管桩预留孔和桩靴预留孔中灌注有混凝土；预应力锚索的下端、锚板、大直径管桩的下部以及桩靴均锚固于地基中。

进一步的，所述大直径管桩是由多个桩环拼接而成。

更进一步的，大直径管桩的相邻两个桩环之间通过凹凸结构上下拼接。

进一步的，所述大直径管桩的直径为4m～12m，管壁厚度大于500mm。

进一步的，管桩预留孔和桩靴预留孔的直径均为260mm，相邻两个管桩预留孔之间的环向距离为500～700mm。

进一步的，所述桩靴的截面为三角形结构，且相邻两个桩靴预留孔之间通过内凹的通槽相通。

本发明进一步提供了一种大直径管桩筒形风机基础结构的施工方法，其包括如下步骤：

(1)将底部连接有桩靴的大直径管桩打入地基中；

(2)在大直径管桩的某个管桩预留孔中插入高压喷水管，且高压喷水管伸入对应的桩靴的桩靴预留孔中，向高压喷水管中打入高压水，高压水连续向桩靴下方喷出，切割桩靴下方的土体，被高压水冲开的砂土经过相邻两个桩靴预留孔之间的通槽进入相邻的桩靴预留孔中，利用抽砂泵再将砂土从管桩预留孔中吸出；依次对应每个管桩预留孔按照上述步骤进行操作；在抽取水土的过程中，大直径管桩逐步下沉；