[发明专利]一种用于海上风电单桩基础加固、纠偏的装置及方法

权利要求书

1.一种用于海上风电单桩基础加固、纠偏的装置，其特征在于：包括套接固定在风电单桩基础(1)上的钢护筒(11)，钢护筒(11)上沿周向均匀固定有若干钢架结构(12)；在风电单桩基础(1)周围设有复合地基(4)，该复合地基(4)通过在土体中注入水泥并搅拌加固而成；复合地基(4)中设有若干根用作地锚的预制桩(3)，多根预制桩(3)以风电单桩基础(1)为中心，环形均匀布置；钢架结构(12)与预制桩(3)通过锚索(2)相连；

钢架结构(12)包括相连接的钢桁架(123)和钢板(122)，其中钢板(122)上预留有导向孔(121)，用以引导锚索(2)拉力指向风电单桩基础(1)中心；锚索(2)穿过导向孔(121)并通过锚接件(21)固定在钢桁架(123)上；

预制桩(3)顶部设有连接环(31)，锚索(2)穿过连接环(31)后对折，并通过固定扣(22)箍紧；

连接环(31)上设有用于防止锚索(2)滑动的凹槽；

张拉特定的锚索(2)，对风电单桩基础(1)施加外在拉力，实现纠偏；

纠偏过程中，锚索(2)的张拉顺序为：与水平变位w垂直方向上的两根锚索(2)首先张拉，然后与该两根锚索(2)相邻且能提供与w方向相反拉力的锚索(2)依次对称张拉，水平分力与w方向相反且通过风电单桩基础(1)中心的锚索(2)最后张拉，保证特定的锚索(2)提供的拉力合力方向指向风电单桩基础(1)中心且与风电单桩基础(1)水平变位w方向相反；

纠偏完成后，依次张拉并固定剩余锚索(2)，使所有锚索(2)保持一定的张力，且合力为零。

2.根据权利要求1所述的用于海上风电单桩基础加固、纠偏的装置，其特征在于：环形布置的预制桩(3)为一层或多层。

3.根据权利要求1所述的用于海上风电单桩基础加固、纠偏的装置，其特征在于：钢护筒(11)与风电单桩基础(1)采用高强螺栓(111)固定连接。

4.一种用于海上风电单桩基础加固、纠偏的方法，其特征在于：采用权利要求1所述的用于海上风电单桩基础加固、纠偏的装置，所述方法包括如下步骤：

(1)填平冲刷坑；

(2)在设计的风电单桩基础(1)加固范围内，用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，水泥与土体硬结形成复合地基(4)；在水泥与土体未充分硬结之际，在设计位置打入若干根预制桩(3)；

(3)在风电单桩基础(1)上套设钢护筒(11)，并采用高强螺栓(111)连接；

(4)安装锚索(2)，连接预制桩(3)与钢护筒(11)表面的钢架结构(12)；

(5)张拉特定的锚索(2)，对风电单桩基础(1)施加外在拉力，实现纠偏；

纠偏过程中，锚索(2)的张拉顺序为：与水平变位w垂直方向上的两根锚索(2)首先张拉，然后与该两根锚索(2)相邻且能提供与w方向相反拉力的锚索(2)依次对称张拉，水平分力与w方向相反且通过风电单桩基础(1)中心的锚索(2)最后张拉，保证特定的锚索(2)提供的拉力合力方向指向风电单桩基础(1)中心且与风电单桩基础(1)水平变位w方向相反；

(6)纠偏完成后，依次张拉并固定剩余锚索(2)，使所有锚索(2)保持一定的张力，且合力为零。

5.根据权利要求4所述的用于海上风电单桩基础加固、纠偏的方法，其特征在于：步骤(5)中，每根锚索(2)施加的拉力相同，拉力大小采用下式计算：

Q为每根锚索(2)施加的拉力；E为锚索(2)的弹性模量；A为锚索(2)的横截面积；w为风电单桩基础(1)与钢护筒(11)连接位置的水平变位；i为与w方向垂直的方向起至90°范围内的第i根锚索，i＝1,2,…,n；θ＝90°/n；j为从外到内预制桩(3)的层数，j＝1，2，3，…，m；l_j为第j层锚索(2)长度；α_j为第j层预制桩(3)对应的锚索(2)与海平面的夹角。