本實用新型屬于海上樁基工程技術領域，具體涉及一種帶有環形鋼板箍的潮流發電灌注樁基礎。

背景技術：

潮流的漲落潮引起的水質點水平運動從而產生的動能即為潮流能，潮流能作為清潔無污染的可再生新能源，近年來在國內外受到關注。潮流能發電技術是近年來發展迅速的新技術，目前我國海洋潮流發電機組最大規模為300千瓦，破兆瓦大功率潮流發電機組的應用已進入深入研究試驗階段，隨著海上新能源的大規模開發建設，海上施工水平不斷提升，為潮流能的開發應用提供了便利。

海上發電設備基礎結構多以樁基基礎結構為主，風機和潮流能發電機組的基礎結構主要承受風、浪、流等長期循環荷載作用，其中潮流能發電機組主要承受流、浪的作用。適合潮流發電機組工作的區域都是潮流流速大的區域，而此類型區域內，海床地質條件相對比較復雜，一般均為陡峭的裸露巖基，且對基礎結構承載力提出了更高的要求，要求具有更高的抗彎抗剪要求。目前我國海上風電場和潮流電場建設海域均為水深不超過30m的近海區域，在淺覆蓋層甚至直接是巖石裸露區域，大直徑灌注樁為首選樁型，大流速潮流作用對灌注樁的水平承載力要求更為苛刻，而單純靠增大樁徑來滿足設計要求，一方面大大增大了工程成本，另一方面也大大占用了水流有效截斷面，降低了發電效率。

公開號為CN203238655U的中國專利提出了一種依托于海上風電單樁基礎的潮流能發電基礎結構，具有豎直固定于海床面上的海上風力發電機基礎結構的單樁樁體，樁體高出海床面H1處設置固定法蘭盤，單樁樁體上套裝潮流能發電復合結構，該復合結構下端固定于固定法蘭盤上；該專利技術將潮流能發電機組與海上風電機組很好的結合起來，增加了單個基礎的綜合使用效率，提高工程經濟效益；但該專利技術發電機組葉片大小受限，未能充分利用整個水深范圍內潮流能量，發電機組總功率小，不利于大規模擴容應用。

公開號為CN205116208U的中國專利提出了一種海上風電場風機單樁基礎，包括鋼管樁和灌注樁，鋼管樁頂面安裝有風機塔筒，鋼管樁穿過覆蓋層垂直支撐于水下基巖頂面，鋼管樁內下端設有混凝土連接段；幾根灌注樁下端嵌固于基巖內，且三根灌注樁上端均與混凝土連接段固接成一體；滿足承載力要求的鋼管樁直徑通常在4～6m之間，采用該專利技術可以利用現有設備在淺覆蓋層地基上實施單樁基礎，但該專利技術中采用的樁基直經過大，對于潮流發電樁基礎而言會占用過多的有效斷面，不利于應用于潮流能發電基礎工程。

因此，針對潮流能發電機組的工作環境要求，提出一種適合于強流速海域潮流發電的可模塊化應用的內嵌固于巖基中的灌注樁基礎形式具有相當重要的工程意義。

技術實現要素：

基于上述，本實用新型提供了一種帶有環形鋼板箍的潮流發電灌注樁基礎，應用于近海大流速海域的巖基上，樁基之間通過橫撐、縱撐及斜撐連接形成模塊式基礎，可根據水深及大流速海域寬度進行個性化設計，便于大規模拓展應用。

一種帶有環形鋼板箍的潮流發電灌注樁基礎，由多根灌注樁通過橫撐、縱撐以及斜撐連接成一體形成框架，以使框架內部放置潮流發電機組；所述的灌注樁包括連接套管、主體套管和封頂鋼板；所述的連接套管一端嵌入巖面以下，另一端伸入主體套管內，灌注樁從嵌巖底部經連接套管直至主體套管頂部通長灌注混凝土后，由所述的封頂鋼板在主體套管頂端焊接封蓋；

所述的灌注樁內沿徑向設有雙排主筋，沿縱向設有環形鋼板箍、螺旋箍筋、支撐箍筋以及加強箍筋；其中：所述的雙排主筋通過環形鋼板箍和支撐箍筋間隔，所述的螺旋箍筋繞置于外排主筋上，所述的外排主筋被螺旋箍筋包裹后套箍所述的加強箍筋，從而組成鋼筋籠。

所述的雙排主筋采用HRB400或以上級別的熱軋鋼筋，且從樁底至樁頂通長設置。

所述的環形鋼板箍由細條形鋼板環形卷起且焊接后套箍于內排主筋上，并以500mm間距從樁底開始布置，布置高度達到連接套管頂部以上1倍樁徑。

所述的支撐箍筋采用HPB300熱軋鋼筋且直徑與環形鋼板箍厚度一致，并從樁底至樁頂通長以5m～8m間距環形焊接于內排主筋上。

所述的螺旋箍筋采用HPB300熱軋鋼筋，且樁底至巖面以上1倍樁徑高度范圍內以100mm間距繞置，巖面以上1倍樁徑高度至5倍樁徑高度范圍內以150mm間距繞置，巖面以上5倍樁徑高度至樁頂范圍內以200mm間距繞置。

所述的加強箍筋采用HPB300熱軋鋼筋，并從樁底至樁頂通長以2m～2.5m間距布置。

所述的連接套管采用Q345或以上強度鋼管，其中嵌入巖面以下0.5m，伸入主體套管內3m，且伸入主體套管內的連接套管外側設有橡膠止水墊。

所述的主體套管采用Q345或以上強度鋼管，主體套管底端高于巖面2.5m。

所述的封頂鋼板底部通過錨筋與灌注樁內的混凝土錨固于一體。

本實用新型的有益技術效果如下：

(1)本實用新型所設計的樁基直徑為常規樁徑范圍，可利用現有設備進行樁基礎施工，利用推廣使用，且費用低。

(2)本實用新型采用普通直徑樁基設計，使得樁基礎本身既可以承受較小的水流力，又可以增大潮流發電機組的有效發電水流截斷面，綜合效益較高。

(3)本實用新型帶有環形鋼板箍的灌注樁具有較大的抗彎抗剪能力，此灌注樁之間通過橫撐、縱撐及斜撐連接可形成模塊式基礎，可根據設計海域的水深及寬度進行個性化設計，便于大規模拓展應用。

(4)本實用新型既適用于灌注直樁又適用于灌注斜樁，適用性廣，便于靈活應用。

附圖說明

圖1為本實用新型灌注樁的結構示意圖。

圖2為圖1沿A-A方向的橫截面示意圖。

圖3為圖1沿B-B方向的橫截面示意圖。

圖4為圖1沿C-C方向的橫截面示意圖。

圖5為帶斜樁加強的潮流發電模塊式基礎結構示意圖。

圖6為普通潮流發電模塊式基礎結構示意圖。

圖7為潮流發電模塊式基礎組合結構示意圖。

具體實施方式

為了更為具體地描述本實用新型，下面結合附圖及具體實施方式對本實用新型的技術方案及其施工工序過程進行詳細說明。

本實施例基于我國現有沿海海域潮流發電工程現狀，給出了帶有環形鋼板箍的潮流發電灌注樁基礎的具體實施，其由多根灌注樁通過橫撐、縱撐以及斜撐連接成一體形成框架，以使框架內部放置潮流發電機組。

如圖1～圖7所示，灌注樁1包括連接套管2、主體套管3和封頂鋼板4；其中主體套管3之間通過多層的橫向鋼撐31、縱向鋼撐32以及斜向鋼撐33連接成一體形成發電模塊式基礎框架，并于陸上預制完成；主體套管3的數量及布置型式根據具體海域寬度及深度具體設計，帶斜樁加強的潮流發電模塊式基礎參見圖5，普通潮流發電模塊式基礎參見圖6，潮流發電模塊式基礎組合實例參見圖7。

本實施例中預制的發電模塊式基礎框架利用浮吊船起吊下水并進行浮運至設計位置后進行定位安放，施工用的定位鋼管樁穿過主體套管3并支撐于巖面上，上端通過鋼銷與基礎框架中主體套管3連接，定位樁安置結束、施工平臺搭建完成，如圖1～圖4所示，連接套管2頂部設置連接卡扣形式，底部周長范圍均布焊接合金鉆牙，以形成組合鉆頭；借助鉆機及輔助鉆桿將連接套管2鉆入巖面以下500mm，連接卡扣斷開，連接套管2安置到位；連接套管2外壁上下兩端各設置一圈橡膠止水21，作為后期灌漿的防漏措施。之后在連接套管2內進行嵌巖成孔施工的二次鉆探，成孔深度達到6m。為防止連接套管2與巖面間接觸存在空隙，在連接套管2與巖面接觸的外壁四周拋擲模袋混凝土進行封堵。清孔后安放事先預制的鋼筋籠，并進行混凝土澆注，形成灌注樁1。

鋼筋籠包括雙排主筋11、環形鋼板箍12、螺旋箍筋13、支撐箍筋14以及加強箍筋15。其中，雙排主筋11為HRB400或以上級別的熱軋鋼筋；環形鋼板箍12為細條形鋼板環形卷起，并將鋼板邊緣對接焊，并以500mm間距從樁底開始布置，布置高度達到連接套管2頂部以上1倍樁徑；螺旋箍筋13為HPB300熱軋鋼筋，螺旋箍筋箍于外排主筋外側，箍筋間距從樁底至樁頂漸變：從樁底至巖面以上1倍樁徑范圍內為加密區域，間距為100mm，巖面以上1倍樁徑至5倍樁徑范圍內箍筋間距為150mm，巖面以上5倍間距至樁頂范圍內箍筋間距為200mm；支撐箍筋14為HPB300熱軋鋼筋，環形套箍于雙排主筋11中間，支撐箍筋間距5m～8m，鋼筋直徑與環形鋼板箍12厚度一致；加強箍筋15為HPB300熱軋鋼筋，環形套箍于螺旋箍筋13外側，間距2m～2.5m。

本實施例中連接套管2為Q345或以上牌號鋼管，管長6m，其中嵌入巖面以下0.5m，伸入主體套管3下端3m；主體套管3為Q345或以上牌號鋼管，外徑1.3m，主體套管3的長度要求主體套管3的底部高于巖面2.5m，頂部達到發電模塊式基礎框架設計頂高程；主體套管3內部混凝土灌注結束后安裝樁頂的封頂鋼板4，將封頂鋼板4的錨筋插入樁芯混凝土中，再將封頂鋼板4的周邊與主體套管3頂部進行焊接。

本實施例中發電模塊式基礎框架現場澆注混凝土結束后，待混凝土強度達到設計要求，即可在發電模塊式基礎框架內部放置潮流發電機組模塊；潮流發電機組模塊與基礎框架之間留有足夠間隙以便于發電機組模塊的放置，之后在兩者間隙之間安插楔型橡膠，使得發電機組模塊與發電模塊式基礎框架之間緊密連接。

潮流發電機組后期的檢修通過在發電模塊式基礎框架頂部平臺上預制檢修用門機，可以定期將發電機組模塊吊起，使得發電機組模塊與發電模塊式基礎框架脫離，從而完成檢修操作。

上述對實施例的描述是為便于本技術領域的普通技術人員能理解和應用本實用新型。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對上述實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本實用新型不限于上述實施例，本領域技術人員根據本實用新型的揭示，對于本實用新型做出的改進和修改都應該在本實用新型的保護范圍之內。