[发明专利]一种吸力式锚桩组合结构及其安装施工方法

说明书

一种吸力式锚桩组合结构及其安装施工方法，组合结构包括吸力锚装置和钢管桩，吸力锚装置至少包括外筒、内筒、环形顶盖、抽水孔、抽排水管、抽水泵、悬挂吊钩、内肋板和外肋板，内筒设置于外筒的中心，环形顶盖与外筒及内筒顶端无缝焊接形成一个半封闭式环形筒；抽排水管一端与两个抽水孔密封连接、另一端与抽水泵连接；悬挂吊钩焊接在环形顶盖边缘；内肋板焊接在内筒与环形顶盖交接处，外肋板焊接在外筒与环形顶盖交接处；钢管桩穿过内筒静压沉桩至预定的深度，通过高压旋喷灌浆与吸力锚装置耦合在一起。本发明将吸力锚装置和钢管桩耦合在一起对海洋桩基进行加固，组合结构便于运输安装且具有较强的抗冲刷性和抗水平变形能力，节约工程成本。

技术领域

本发明属于风机基础选型、设计和施工领域，具体涉及一种吸力式锚桩组合结构及其安装施工方法。

背景技术

随着风电工程的快速发展，对风机基础的要求越来越高，然而海上风机基础同陆上基础存在较大差异，具有以下特征：①除了承受来自上部结构的竖向荷载，还需抵抗风、浪、流等水平动力荷载；②风、浪、流是不稳定的，作用于桩基上部结构的水平荷载时刻变化；③稳定性要求高，需要严格保证上部风机倾角在安全范围之内；④施工不便，经济成本较高；⑤基础所处海洋地质环境复杂，易形成冲刷坑，严重影响风机的稳定性。所以必须对风机基础进行合理选择和设计，以满足实际工程承载需求和经济需求。

目前国际上常见的风机基础形式皆存在一定的不足，例如：（1）单桩钢管基础直径较大，造成较大的经济消耗，且打桩困难，桩柱周围易形成冲刷坑，需高压灌浆，环境污染较严重；（2）重力式基础需要预先海床准备，施工周期长；体积重量大，安装运输费用高，适用水深狭窄；（3）漂浮式基础不稳定，只适用于风浪小的海域，安装失败的可能性较大，寿命较短；（4）多桩基础建造成本高，安装需要专用设备，施工费用高，达到年限后很难移动，难以回收。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有海上风机基础形式存在的上述不足，提供一种吸力式锚桩组合结构及其安装施工方法，组合结构便于运输安装且具有较强的抗冲刷性和抗水平变形能力，节约工程成本。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种吸力式锚桩组合结构，包括吸力锚装置和钢管桩，所述吸力锚装置至少包括外筒、内筒、环形顶盖、抽水孔、抽排水管、抽水泵、悬挂吊钩、内肋板和外肋板，所述外筒和内筒均为开口筒体，内筒设置于外筒的中心，两个开口筒体中心重合，所述环形顶盖设置于外筒和内筒上方，且环形顶盖与外筒及内筒顶端无缝焊接形成一个半封闭式环形筒；所述抽水孔预留有两个、对称布置于环形顶盖上，所述抽排水管一端与两个抽水孔密封连接、另一端与抽水泵连接；所述悬挂吊钩焊接在环形顶盖边缘，悬挂吊钩用于吊机起吊下沉吸力锚装置；所述内肋板焊接在内筒与环形顶盖交接处，所述外肋板焊接在外筒与环形顶盖交接处（外肋板、内肋板用于加固整体结构）；所述钢管桩穿过内筒静压沉桩至预定的深度，通过高压旋喷灌浆与吸力锚装置耦合在一起。

按上述方案，所述悬挂吊钩设置三个、等距离焊接在环形顶盖边缘，三个悬挂吊钩两两之间与环形顶盖中心的夹角为120°。

按上述方案，所述内肋板材质为钢材，至少设置三个，三个内肋板等距焊接在内筒与环形顶盖交接处；所述外肋板材质为钢材，至少设置三个，三个外肋板等距焊接在外筒与环形顶盖交接处（外肋板、内肋板用于加固整体结构）。

按上述方案，还包括若干排沿外筒长度方向等分布置的加强肋，加强肋材质为钢材，每排加强肋至少设置三个、等间距均匀焊接在外筒与内筒之间，每个加强肋的一端焊接在内筒外表面、另一端焊接在外筒内表面，且每排加强肋与环形顶盖平行。