[发明专利]一种海上风电基础灌浆连接的灌浆压舱结构

说明书

技术领域         

本发明涉及一种海上风电基础灌浆连接的灌浆压舱结构。适用于海上风力发电行业。 

背景技术

目前，海上风电基础结构多涉及灌浆连接，例如单桩（monopile）基础中塔筒与桩的灌浆连接段，三角架（tripod）、导管架（jacket）基础中导管架部分通过桩套管与桩体的灌浆连接。

实际设计中，除从提高灌浆材料强度、改善灌浆工艺方面提高灌浆连接性能之外，灌浆连接的构造设计也非常重要，管壁的粗糙程度影响钢管与注浆体的摩擦力，设置剪力键可以增强机械咬合力，但其受力模式均为“被动”，依靠预应力的“主动抱握”效果增强灌浆连接段的承载能力是有益的探索。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种海上风电基础灌浆连接的灌浆压舱结构，通过在灌浆连接段增设封闭压舱，借助灌浆及增压补浆，为灌浆连接段提供主动抱握力，以增强其承载能力。

本发明所采用的技术方案是：海上风电基础灌浆连接的灌浆压舱结构，具有桩体和同轴套在桩体外的桩套管，桩套管上、下部设有灌浆排气口和灌浆管连接口，其特征在于：桩体与桩套管之间的间隙中设置与桩体及桩套管共心、同轴的桶型封闭压舱，该封闭压舱由压舱内壁与桩套管围成，封闭压舱在桩套管一侧的下部、上部分别设置灌浆管连接口和灌浆排气口；压舱内壁与桩体外壁所形成的间隙为第一灌浆空间，压舱内壁与桩套管内壁所形成的间隙为第二灌浆空间。

所述封闭压舱有若干个，间隔布置。

所述压舱内壁为壁厚2mm~T/5的桶型钢板，其中T为桩套管壁厚。

     所述桩体外壁设有桩体剪力键，与之对应地，在压舱内壁靠桩体一侧设置压舱剪力键，桩体剪力键与压舱剪力键呈交错布设。

本发明的有益效果是：通过在灌浆连接段设置封闭压舱，并借助封闭舱内的灌浆及增压灌浆操作，形成对压舱内壁与桩体外壁之间灌浆段的主动抱握力（预应力，且含添加膨胀剂的灌浆料的贡献），以增强灌浆连接段性能，可到达较优效果。 

附图说明

图1为本发明一种实施例应用于单桩基础的主视图。

图2为本发明另一种实施例应用于三桩导管架基础的主视图。

图3为图1的横剖图。

具体实施方式

实施例1、

如图1、图3所示，本实施例包括桩体2，以及套在桩体2外的桩套管1，桩套管1上、下部分别设有灌浆排气口5和灌浆管连接口7。本发明的贡献是在桩体2与桩套管1之间的间隙中设置与桩体2及桩套管1共心、同轴的桶型封闭压舱，该封闭压舱由压舱内壁3、桩套管1及上、下封堵9围成。所述封闭压舱在桩套管1一侧（外侧）的下部、上部分别设置灌浆管连接口7和灌浆排气口5。压舱内壁3与桩体2外壁之间的缝隙为第一灌浆空间6，该空间的下部设置有灌浆管连接口7；压舱内壁3与桩套管1内壁所形成的间隙为第二灌浆空间4。在桩体2外壁还可设置桩体剪力键8，与之对应地，在压舱内壁3靠桩体一侧设置压舱剪力键3-1（此时压舱内壁应具备足够厚度以便设置与桩体外壁剪力键相对应的剪力键），桩体剪力键8与压舱剪力键3-1呈交错布设，剪力键与封闭压舱配合使用。

本实施例中的封闭压舱可根据需要，通过优化计算进行分隔设计，即有多个封闭压舱。所述压舱内壁3为壁厚2mm~T/5（T为桩套管壁厚）的钢板，实际设计中应根据所需对参数进行优化选用。

本发明采用的灌浆材料宜添加膨胀剂以增强膨胀预应力效果。

本实施例桩套管1向上通过法兰10与风机塔筒11相连。

本实施例中封闭压舱与桩套管1连接为工厂预制，桩体2插入桩套管1就位后，呈同心、共轴布置关系。

施工时，首先对压舱内壁3与桩体2外壁之间的第一灌浆空间6进行灌浆；然后对封闭压舱内的第二灌浆空间4进行灌浆，其中，灌浆排气口5有浆体涌出后将其封闭，灌浆操作持续一定时长，进一步增加封闭压舱内的压力（增压操作），达到设计压力（注意应考虑添加膨胀剂的灌浆材料本身对于膨胀预应力的贡献及一定休滞期后预应力的损失，具体根据试验数据或成果确定）后终止灌浆并封闭灌浆管连接口7，此时，封闭压舱整体将对第一灌浆空间6及内部桩体2形成主动抱握力（预应力）。

实施例2、

如图2所示，本实施例的导管架基础为桩套管1与支撑构件12及中间的主筒体相连组成导管架结构支撑上部的风机塔筒等构件。适用于三桩或多桩导管架基础。其它结构与实施例1相同。