專利名稱：一種海上基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及支撐結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，特別是涉及一種海上基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)及其施工方法。
背景技術(shù)：
進(jìn)入21世紀(jì)，面對常規(guī)能源枯竭、環(huán)境惡化的壓力，同時又要面對節(jié)能減排、發(fā)展經(jīng)濟(jì)的任務(wù)，尋找可替代性綠色新能源迫在眉睫。潮流能發(fā)電是利用潮汐動能的一種發(fā)電方式，通過海水流動所產(chǎn)生的能量推動水輪機(jī)轉(zhuǎn)動從而帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。潮流能作為綠色能源的一種，因其可再生性好、可預(yù)測性強(qiáng)、清潔環(huán)保、蘊(yùn)藏量豐富等優(yōu)勢，成為世界各國爭相研究開發(fā)的對象。海上基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)有多種形式，如單樁基礎(chǔ)、群樁基礎(chǔ)、導(dǎo)管架基礎(chǔ)和重力式基礎(chǔ)，隨著海洋能源開發(fā)技術(shù)的成熟，將來深海開發(fā)又會出現(xiàn)漂浮式基礎(chǔ)?，F(xiàn)有的一種適用于海洋工程的塔筒式結(jié)構(gòu)，包括混凝土重力式基礎(chǔ)臺座、基礎(chǔ)托盤、導(dǎo)向管和塔筒，導(dǎo)向管內(nèi)部布置有注漿管，塔筒套裝在導(dǎo)向管外側(cè)且底緣置于混凝土重力式基礎(chǔ)臺座上的塔筒套環(huán)內(nèi)。通過調(diào)整托盤的尺寸，來滿足天然軟土地基承載力的要求，利用水上整體拖運，可以降低安裝成本。但此重力式基礎(chǔ)體積龐大，混凝土模板不容易搭建，大體積混凝土施工容易引起混凝土熱量不均產(chǎn)生裂縫，同時，該基礎(chǔ)一旦施工時發(fā)生傾斜，很難再調(diào)平，這樣對塔筒上 部結(jié)構(gòu)非常不利。常見的座底式潮流發(fā)電裝置，其基礎(chǔ)支撐包括立管、套在立管外的套管、連接于套管上的連接架和設(shè)置于連接架上的重力沉箱。但該支撐結(jié)構(gòu)僅適用于淺海海域，對于更深海域特別是海洋洋流比較大的海域，該基礎(chǔ)支撐穩(wěn)定性很難滿足要求。由此可見，上述現(xiàn)有的海上基礎(chǔ)支撐在結(jié)構(gòu)、方法與使用上，仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。如何能創(chuàng)設(shè)一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、施工方便的新的海上基礎(chǔ)支撐，實屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種海上基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)，使其穩(wěn)定性好、施工方便，從而克服現(xiàn)有的基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、施工復(fù)雜的不足。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種海上基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)，包括管樁、預(yù)制混凝土平臺和打樁導(dǎo)向架，所述管樁為多根，套在打樁導(dǎo)向架內(nèi)并與其固定連接，預(yù)制混凝土平臺套在管樁上部并與其固定連接，且所述預(yù)制混凝土平臺坐落在打樁導(dǎo)向架上。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，本發(fā)明還可通過下述方案實現(xiàn):一種海上基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)，其中，所述打樁導(dǎo)向架包括導(dǎo)向管及連接導(dǎo)向管的橫梁，所述導(dǎo)向管與管樁數(shù)量一致，管樁套入導(dǎo)向管內(nèi)與導(dǎo)向管通過粘結(jié)劑固定連接；且在所述打樁導(dǎo)向架上方的管樁上部設(shè)置有用于打樁導(dǎo)向架調(diào)平的牛腿。一種海上基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)，其中，所述導(dǎo)向管頂端外側(cè)設(shè)有支撐座。一種海上基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)，其中，所述預(yù)制混凝土平臺與打樁導(dǎo)向架通過預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿或高強(qiáng)鋼筋固定連接。一種海上基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)，其中，所述導(dǎo)向管與管樁均有六根，打樁導(dǎo)向架呈正六邊形分布，橫梁為多根，且相鄰導(dǎo)向管之間通過橫梁連接，相間隔的三根導(dǎo)向管通過三根橫梁連接，形成正三角形，剩余三根導(dǎo)向管分別通過三根橫梁與所述正三角形橫梁的中點固定連接；所述相鄰導(dǎo)向管之間的橫梁上均設(shè)置有預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿或高強(qiáng)鋼筋的插孔。一種海上基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)，其中，所述預(yù)制混凝土平臺為中空的圓柱體，其上預(yù)留有空心圓柱孔，空心圓柱孔的數(shù)量與管樁數(shù)量一致，位置相互對應(yīng)，預(yù)制混凝土平臺與管樁之間通過灌注混凝土固定連接；且預(yù)制混凝土平臺上設(shè)置有預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿或高強(qiáng)鋼筋的插孔；預(yù)制混凝土平臺內(nèi)環(huán)處還預(yù)埋有用于與外部結(jié)構(gòu)連接的預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿，呈圓形分布。一種海上基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)，其中，所述預(yù)制混凝土平臺內(nèi)環(huán)處上下表層分別設(shè)有金屬圓環(huán)，預(yù)埋的預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿套接在金屬圓環(huán)上，且預(yù)制混凝土平臺內(nèi)部配置有構(gòu)造筋。一種海上基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)，其中，所述預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿分為粗細(xì)兩種類型，粗的用于連接打樁導(dǎo)管架，細(xì)的用于預(yù)埋于預(yù)制混凝土平臺內(nèi)。一種海上基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)，其中，所述管樁的頂端封閉。此外，本發(fā)明還提供了一種海上基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)的施工方法，使施工方便、降低安裝成本。本發(fā)明提供的一種海上基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)的施工方法，包括如下步驟:將所述打樁導(dǎo)向架安置于海底所需位置，所述管樁套入打樁導(dǎo)向架的導(dǎo)向管內(nèi)，打入海底土壤中的適當(dāng)位置；打樁導(dǎo)向架移至管樁的預(yù)定位置，在打樁導(dǎo)向架的導(dǎo)向管與管樁之間的縫隙內(nèi)注入粘結(jié)劑，將二者粘結(jié)固定在一起；在橫梁與牛腿或支撐座與牛腿之間安置千斤頂，在粘結(jié)劑尚未完全凝固定型之前通過千斤頂調(diào)節(jié)打樁導(dǎo)向架的水平度；將預(yù)制混凝土平臺套在管樁上，坐落在打樁導(dǎo)向架上，并使預(yù)制混凝土平臺與打樁導(dǎo)向架通過所述預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿或高強(qiáng)鋼筋連接；在預(yù)制混凝土平臺與管樁外壁之間及預(yù)制混凝土平臺與預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿或高強(qiáng)鋼筋之間的空隙內(nèi)灌入混凝土 ；給預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿施加預(yù)應(yīng)力，如選用高強(qiáng)鋼筋連接則省略此步驟。采用這樣的設(shè)計后，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點:I)結(jié)構(gòu)組成各部分均為預(yù)制件，混凝土土方量小，且易于施工生產(chǎn)，采用多樁基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。2)管樁上部的牛腿，與打樁導(dǎo)向架的橫梁或支撐座配合，結(jié)構(gòu)簡單，解決了基礎(chǔ)調(diào)平問題。3 )施工方便，降低了施工難度，既節(jié)約了施工時間，又節(jié)約了施工成本。


上述僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，以下結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。圖1為本發(fā)明一種海上基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)俯視示意圖。圖2為本發(fā)明一種海上基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)正視示意圖。圖3為本發(fā)明的預(yù)制混凝土平臺俯視示意圖。

圖4為本發(fā)明的預(yù)制混凝土平臺剖面圖。
圖5為本發(fā)明的打樁導(dǎo)向架結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明的預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式參照圖1-6所示，本發(fā)明提供一種海上基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)，該基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)包括管樁
1、預(yù)制混凝土平臺2和打樁導(dǎo)向架3，所述管樁I為多根，套在打樁導(dǎo)向架3內(nèi)并與其固定連接，預(yù)制混凝土平臺2套在管樁I上部并與其固定連接，且所述預(yù)制混凝土平臺2坐落在打樁導(dǎo)向架3上，通過預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿4固定連接。打樁導(dǎo)向架3包括導(dǎo)向管6及連接導(dǎo)向管6的橫梁7，所述導(dǎo)向管6與管樁I數(shù)量一致，管樁I套入導(dǎo)向管6內(nèi)與導(dǎo)向管6通過粘結(jié)劑固定連接。打樁導(dǎo)向架3上方的管樁I上部設(shè)置有用于打樁導(dǎo)向架3調(diào)平的牛腿5，導(dǎo)向管6頂端外側(cè)設(shè)有支撐座，支撐座優(yōu)選為圓盤形。較佳的，導(dǎo)向管6與管樁I均有六根，打樁導(dǎo)向架3呈正六邊形分布,橫梁7為多根，且相鄰導(dǎo)向管6之間通過橫梁7連接，相間隔的三根導(dǎo)向管6通過三根橫梁7連接，形成正三角形，剩余三根導(dǎo)向管6分別通過三根橫梁7與所述正三角形橫梁7的中點固定連接。所述相鄰導(dǎo)向管6之間的橫梁7上均設(shè)置有預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿4的插孔10。預(yù)制混凝土平臺2為中空的圓柱體，橫截面輪廓成圓環(huán)狀。預(yù)制混凝土平臺2上預(yù)留六個空心圓柱孔，數(shù)量與管樁I數(shù)量一致，空心圓柱孔直徑大于管樁I直徑，且使預(yù)留空心圓柱孔的分布正好可以套在打樁導(dǎo)向架3的六個導(dǎo)向管6上。導(dǎo)向管6為空心鋼管，鋼管的頂端外側(cè)焊接支撐座圓盤，圓盤直徑略大于預(yù)制混凝土平臺2預(yù)留的空心圓柱孔的截面直徑。預(yù)制混凝土平臺2與管樁I之間通過灌注混凝土固定連接，預(yù)制混凝土平臺2上還預(yù)留有預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿4的插孔10，插孔10的分布與打樁導(dǎo)管架3的六邊形橫梁7上的插孔10相對應(yīng)。預(yù)制混凝土平臺2接近內(nèi)環(huán)部位預(yù)埋有預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿4，呈圓形分布，上下表層分別設(shè)有金屬圓環(huán)9，預(yù)埋的預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿4套接在金屬圓環(huán)9上。預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿4有粗細(xì)兩種類型，較細(xì)的螺桿埋于預(yù)制混凝土平臺2接近內(nèi)環(huán)部位，用于連接外部結(jié)構(gòu)法蘭接口，較粗的螺桿用于連接打樁導(dǎo)向架橫梁7上的插孔10。預(yù)埋的預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿4的數(shù)量和間距分別與外部結(jié)構(gòu)連接法蘭相對應(yīng)。預(yù)制混凝土平臺2內(nèi)部應(yīng)配置構(gòu)造筋，防止混凝土表層開裂。管樁I為一端封閉一端開口的空心管樁，頂端封閉，下端插入海底土壤8。管樁1、打樁導(dǎo)向架3的導(dǎo)向管6及預(yù)制混凝土平臺2預(yù)留空心圓柱孔的數(shù)量應(yīng)一致，位置相互對應(yīng)，但不局限于六根，視具體工程實例而定。預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿4也可使用高強(qiáng)鋼筋代替。打樁導(dǎo)向架3的橫梁7優(yōu)選工字鋼材料，但不限于工字鋼材料。本發(fā)明還涉及所述的海上基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)的施工方法，包括以下步驟: I)將打樁導(dǎo)向架3安置于海底所需位置，將管樁I套入打樁導(dǎo)向架3的導(dǎo)向管6內(nèi)，用打樁船將管樁I打入海底土壤8中的適當(dāng)位置，掌握好打入深度和露出土壤管樁深度。

2)將打樁導(dǎo)向架3移至管樁I的預(yù)定位置，在打樁導(dǎo)向架3的導(dǎo)向管6與管樁I之間的縫隙內(nèi)注入膨脹粘結(jié)劑，將二者粘結(jié)固定在一起。在橫梁7與牛腿5或支撐座與牛腿5之間安置千斤頂，在粘結(jié)劑尚未完全凝固定型之前通過千斤頂調(diào)節(jié)打樁導(dǎo)向架3的水平度至合適位置。3)將預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿4 一端通過螺栓固定在打樁導(dǎo)向架3的橫梁7的插孔10上。4)將預(yù)制混凝土平臺2套在管樁I上，使之坐落在打樁導(dǎo)向架3上；5)當(dāng)預(yù)制混凝土平臺2在打樁導(dǎo)向架3上安裝好后，在預(yù)制混凝土平臺2預(yù)留空心圓柱孔與管樁I外壁之間、預(yù)制混凝土平臺2與預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿4之間的空隙內(nèi)灌入高強(qiáng)速凝混凝土。6)給連接在打樁導(dǎo)向架3上的預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿4施加預(yù)應(yīng)力，以提高其剛性，如選用高強(qiáng)鋼筋連接則省略此步驟。該基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)施工完成后，可在預(yù)制混凝土平臺2上安裝發(fā)電機(jī)組等設(shè)備，二者可通過預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿4及法蘭固定連接。本發(fā)明的海上基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于潮流發(fā)電機(jī)組固定支撐及其他海洋工程領(lǐng)域，如風(fēng)力發(fā)電。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本發(fā)明的保護(hù) 范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種海上基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括管樁、預(yù)制混凝土平臺和打樁導(dǎo)向架，所述管樁為多根，套在打樁導(dǎo)向架內(nèi)并與其固定連接，預(yù)制混凝土平臺套在管樁上部并與其固定連接，且所述預(yù)制混凝土平臺坐落在打樁導(dǎo)向架上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述打樁導(dǎo)向架包括導(dǎo)向管及連接導(dǎo)向管的橫梁，所述導(dǎo)向管與管樁數(shù)量一致，管樁套入導(dǎo)向管內(nèi)與導(dǎo)向管通過粘結(jié)劑固定連接；且在所述打樁導(dǎo)向架上方的管樁上部設(shè)置有用于打樁導(dǎo)向架調(diào)平的牛腿。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海上基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述導(dǎo)向管頂端外側(cè)設(shè)有支撐座。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3任一項所述的海上基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述預(yù)制混凝土平臺與打樁導(dǎo)向架通過預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿或高強(qiáng)鋼筋固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的海上基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述導(dǎo)向管與管樁均有六根，打樁導(dǎo)向架呈正六邊形分布，橫梁為多根，且相鄰導(dǎo)向管之間通過橫梁連接，相間隔的三根導(dǎo)向管通過三根橫梁連接，形成正三角形，剩余三根導(dǎo)向管分別通過三根橫梁與所述正三角形橫梁的中點固定連接；所述相鄰導(dǎo)向管之間的橫梁上均設(shè)置有預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿或高強(qiáng)鋼筋的插孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的海上基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述預(yù)制混凝土平臺為中空的圓柱體，其上預(yù)留有空心圓柱孔，空心圓柱孔的數(shù)量與管樁數(shù)量一致，位置相互對應(yīng)，預(yù)制混凝土平臺與管樁之間通過灌注混凝土固定連接；且預(yù)制混凝土平臺上設(shè)置有預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿或高強(qiáng)鋼筋的插孔；預(yù)制混凝土平臺內(nèi)環(huán)處還預(yù)埋有用于與外部結(jié)構(gòu)連接的預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿，呈圓形分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的海上基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述預(yù)制混凝土平臺內(nèi)環(huán)處上下表層分別設(shè)有金屬圓環(huán)，預(yù)埋的預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿套接在金屬圓環(huán)上，且預(yù)制混凝土平臺內(nèi)部配置有構(gòu)造筋。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的海上基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿分為粗細(xì)兩種類型，粗的用于連接打樁導(dǎo)管架，細(xì)的用于預(yù)埋于預(yù)制混凝土平臺內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的海上基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述管樁的頂端封閉。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的海上基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于，包括如下步驟: A.將所述打樁導(dǎo)向架安置于海底所需位置，所述管樁套入打樁導(dǎo)向架的導(dǎo)向管內(nèi)，打入海底土壤中的適當(dāng)位置； B.將打樁導(dǎo)向架移至管樁的預(yù)定位置，在打樁導(dǎo)向架的導(dǎo)向管與管樁之間的縫隙內(nèi)注入粘結(jié)劑，將二者粘結(jié)固定在一起；在橫梁與牛腿或支撐座與牛腿之間安置千斤頂，在粘結(jié)劑尚未完全凝固定型之前通過千斤頂調(diào)節(jié)打樁導(dǎo)向架的水平度； C.將預(yù)制混凝土平臺套在管樁上，坐落在打樁導(dǎo)向架上，并使預(yù)制混凝土平臺與打樁導(dǎo)向架通過所述預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿或高強(qiáng)鋼筋連接； D.在預(yù)制混凝土平臺與管樁外壁之間及預(yù)制混凝土平臺與預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿或高強(qiáng)鋼筋之間的空隙內(nèi)灌入混凝土； E.給預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿施加預(yù)應(yīng)力，如選用高強(qiáng)鋼筋連接則省略此步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種海上基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)，包括管樁、預(yù)制混凝土平臺和打樁導(dǎo)向架，管樁套在打樁導(dǎo)向架內(nèi)并與其固定連接，預(yù)制混凝土平臺固定在管樁上部，且預(yù)制混凝土平臺坐落在打樁導(dǎo)向架上。本發(fā)明還涉及該支撐結(jié)構(gòu)的施工方法將管樁套入打樁導(dǎo)向架的導(dǎo)向管內(nèi)，打入海底;在導(dǎo)向管與管樁之間的縫隙內(nèi)注入粘結(jié)劑，在其未完全凝固前調(diào)節(jié)打樁導(dǎo)向架的水平度;將預(yù)制混凝土平臺套在管樁上，坐落在打樁導(dǎo)向架上，并使預(yù)制混凝土平臺與打樁導(dǎo)向架通過預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿或高強(qiáng)鋼筋連接；在預(yù)制混凝土平臺與管樁外壁之間及其與預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿或高強(qiáng)鋼筋之間的空隙內(nèi)灌入混凝土；給預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)螺桿施加預(yù)應(yīng)力，如用高強(qiáng)鋼筋則省略此步。本發(fā)明結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、施工方便。
文檔編號E02D13/00GK103225304SQ20131015625
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月28日
發(fā)明者劉磊, 李明輝 申請人:國電聯(lián)合動力技術(shù)有限公司