本发明属于导管架基础及施工海上风电工程,具体涉及一种带导向装置的后桩法斜桩导管架基础及施工方法。
背景技术:
1、随着海洋能源开发、利用规模的日益增加,尤其是海上风电的高速发展,海上风机及海上升压站结构及施工方法创新受到了越来越多的重视。其中基础作为海上风电项目重要的结构,其型式越来越趋于多样化。导管架基础由于刚度大,承载能力高,受风浪流影响较小等优势,成为海上风电工程中常用的基础型式,尤其广泛应用于海上升压站基础,因此海上导管架基础型式的创新对海上风电发展具有重要的工程意义。
2、导管架基础包括导管架主结构与钢管桩基础,整个基础的受力是通过钢管桩基础将上部荷载传递至海底。导管架基础海上施工工艺主要包括导管架吊放、钢管桩插桩、打桩、灌浆施工等工序,根据钢管桩的施工工艺可分为先桩法导管架、后桩法导管架。先桩法导管架需要先打桩后将导管架插入钢管桩,插桩工艺较为复杂,施工难度较大。后桩法导管架根据插桩打桩的位置可分为水上插桩和水下插桩两种结构型式。水上插桩导管架先放置导管架主结构,再采用水上插桩,钢管桩从导管架主腿内插入土体,施工最为方便,但钢管桩顶部需延伸到导管架主腿顶部,导致钢管桩桩长较长,应用于深水项目成本较高。水下插桩导管架同样先放置导管架主结构,后采用水下插桩,通过测距仪测量钢管桩与导管架结构的距离进行水下盲插,之后将钢管桩打桩至裙装套筒的位置,通过灌浆将钢管桩与裙装套筒连接。后桩法导管架基础能够解决桩长受水深限制的难题,因此在水深25m及以上的项目上应用较广,但由于施工过程中需采用“盲插”的方式进行水下插桩,施工难度较大,施工工艺要求较高,增加了施工成本。目前已有专利(202211388218.x、201920081284.x)将导向装置应用于先桩法导管架、后桩法水上插桩型导管架的插桩打桩施工过程中,但针对后桩法水下插桩型导管架插桩时“盲插”的难题尚未有较为便利的解决方法。
技术实现思路
1、本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足,提供一种带导向装置的后桩法斜桩导管架基础及施工方法。
2、本发明采用的技术方案是:一种带导向装置的后桩法斜桩导管架基础,包括斜腿导管架、导向装置和裙装套筒,所述斜腿导管架由导管架主腿、导管架水平撑和导管架斜撑组成,所述导管架主腿上端间距小,下端间距大,立面为向下放大的梯形结构,所述导管架水平撑和导管架斜撑布置在四根导管架主腿之间;所述导向装置包括导向管和连接件,所述导向管为半圆管结构,所述导向管沿斜腿导管架多层平行布置,通过连接件与导管架主腿焊接,同一高度处的四根导管架主腿分别安装一个导向装置,所述导向装置的导向管与导管架主腿平行,开口方向向外;所述裙装套筒与导管架主腿下端相连,所述裙装套筒与导管架主腿平行,沿导管架主腿布置的多层所述导向装置的导向管与裙装套筒的圆心同心同轴。
3、进一步优选的结构,所述裙装套筒包括喇叭口、套筒、上轭板、下轭板、防沉板,所述喇叭口为倒锥形结构,所述喇叭口圆心与导向装置的导向管圆心同轴,所述上轭板、下轭板上下平行间隔布置,所述上轭板、下轭板将套筒与导管架主腿焊接成整体,所述防沉板布置在导管架主腿及裙装套筒底部。导向装置为钢管桩插桩打桩提供导向作用;钢管桩可沿导向装置的导向管直接插入到裙装套筒的喇叭口中,并保持倾斜插入海底土体。
4、进一步优选的结构,所述导向管直径大于钢管桩的直径,便于钢管桩吊装插桩时放入导向装置中,
5、进一步优选的结构,所述连接件采用双钢管结构。
6、进一步优选的结构,所述上轭板、下轭板均为方形加厚钢板。
7、进一步优选的结构,所述防沉板为较大面积的方形钢板结构。
8、进一步优选的结构,所述导管架主腿直径随海水深度增加逐渐增大。
9、一种带导向装置的后桩法斜桩导管架基础的施工方法,包括以下步骤:钢管桩沿导向装置插入裙装套筒,通过送桩器将钢管桩打桩到裙装套筒附近的设计高程;向钢管桩和裙桩套筒间的环形空间灌入高强灌浆料,使钢管桩和斜腿导管架连成整体结构。
10、本发明通过导向装置解决了常规后桩法导管架插桩打桩的难题,钢管桩与导向装置采用水上对接,并直接插入裙装套筒,大大降低了施工难度。且对称斜桩的布置,可有效提高桩基础整体竖向及水平承载能力,增加基础侧向刚度。斜桩还可以在受到向上荷载例如风荷载的作用时起到斜向抗拔的作用,防止基础变形。
11、本发明钢管桩桩长不受水深影响,钢管桩沿导向装置可直接插入裙装套筒,并保持设计倾斜度打入土体。
1.一种带导向装置的后桩法斜桩导管架基础,其特征在于:包括斜腿导管架(1)、导向装置(2)和裙装套筒(3),所述斜腿导管架(1)由导管架主腿(11)、导管架水平撑(12)和导管架斜撑(13)组成,所述导管架主腿(11)上端间距小,下端间距大,立面为向下放大的梯形结构,所述导管架水平撑(12)和导管架斜撑(13)布置在四根导管架主腿(11)之间;所述导向装置(2)包括导向管(21)和连接件(22),所述导向管(21)为半圆管结构,所述导向管(21)沿斜腿导管架(1)多层平行布置,通过连接件(22)与导管架主腿(11)焊接,同一高度处的四根导管架主腿(11)分别安装一个导向装置(2),所述导向装置(2)的导向管(21)与导管架主腿(11)平行,开口方向向外;所述裙装套筒(3)与导管架主腿(11)下端相连,所述裙装套筒(3)与导管架主腿(11)平行,沿导管架主腿(11)布置的多层所述导向装置(2)的导向管(21)与裙装套筒(3)的圆心同心同轴。
2.根据权利要求1所述的一种带导向装置的后桩法斜桩导管架基础,其特征在于:所述裙装套筒(3)包括喇叭口(31)、套筒(32)、上轭板(33)、下轭板(34)、防沉板(35),所述喇叭口(31)为倒锥形结构,所述喇叭口(31)圆心与导向装置(2)的导向管(21)圆心同轴,所述上轭板(33)、下轭板(34)上下平行间隔布置,所述上轭板(33)、下轭板(34)将套筒(32)与导管架主腿(11)焊接成整体,所述防沉板(35)布置在导管架主腿(11)及裙装套筒(3)底部。
3.根据权利要求1所述的一种带导向装置的后桩法斜桩导管架基础,其特征在于:所述导向管(21)直径大于钢管桩(4)的直径。
4.根据权利要求1所述的一种带导向装置的后桩法斜桩导管架基础,其特征在于:所述连接件(22)采用双钢管结构。
5.根据权利要求1所述的一种带导向装置的后桩法斜桩导管架基础,其特征在于:所述上轭板(33)、下轭板(34)均为方形加厚钢板。
6.根据权利要求1所述的一种带导向装置的后桩法斜桩导管架基础,其特征在于:所述防沉板(35)为较大面积的方形钢板结构。
7.根据权利要求1所述的一种带导向装置的后桩法斜桩导管架基础,其特征在于:所述导管架主腿(11)直径随海水深度增加逐渐增大。
8.根据权利要求1所述的一种带导向装置的后桩法斜桩导管架基础的施工方法,其特征在于:包括以下步骤:钢管桩(4)沿导向装置(2)插入裙装套筒(3),通过送桩器将钢管桩打(4)桩到裙装套筒(3)附近的设计高程;向钢管桩(4)和裙桩套筒(3)间的环形空间灌入高强灌浆料,使钢管桩(4)和斜腿导管架(1)连成整体结构。