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一种海上风机复合基础及地基加固施工方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2025-05-07 15:18:33

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 徐景新 | 2025-05-07 15:18:33

本发明涉及一种海上风机复合基础及地基加固施工方法,复合基础包括单桩基础本体;包括外围摩擦体,为内置有钢筋的混凝土一体浇筑结构,形状为圆台型,外围摩擦体套设在单桩基础本体外,并与地基土体的上端接触,在外围摩擦体上设有连通上下端用于实现注浆的竖向施工孔道,多个竖向施工孔道均布设置在一圈或多圈圆周上;在每个竖向施工孔道内浇筑连接有或后插固有一钢管钉,钢管钉的下段从外围摩擦体的下端伸出、并插入到地基土体中,在钢管钉的管壁上均布设置有喷浆孔。本复合基础增加了基础与地基接触面积,可实现对软土地基进行注浆加固处理,从而可提高地基和基础的承载能力,实现一体化施工,减少海底预处理。

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处,提供一种海上风机复合基础及地基加固施工方法,该复合基础可增加基础与地基的有效接触面积,可实现对软土地基进行注浆加固处理,从而可提高地基和基础的承载能力,可简化海底预处理步骤,实现安装加固一体化施工过程,可增大复合式单桩‑圆台摩擦盘基础的适用范围,该地基加固施工方法施工过程简单、施工速度快、可减小基础的施工沉降、且能保证施工质量。

1、本复合基础在外围摩擦体上设置注浆用的竖向施工孔道,施工孔道内设置钢管钉,钢管钉外露下段插入到基础土体中,增加了基础与地基接触面积,为重力摩擦体提供了更多的侧向摩阻力,钢管钉可达到持力层,为基础提供更好的承载力;通过钢管钉的内腔及管壁上的喷浆孔可将水泥浆喷入到钢管钉插入位置的周围土体中,从而可实现对软土地基进行注浆加固处理,进而提高了地基和基础的承载能力;另外,同时基础和地基形成一定的嵌锁结构,也提高了地基的竖向和横向承载能力。

[2、本复合基础中外围摩擦体采用圆台型摩擦体结构,相比于圆柱形等常见等截面的摩擦体结构,可以在同等重量的情况下增大摩擦体底部基础面积,使其充分受力,提高结构利用率。同时,在风机发生侧向倾覆趋势时提供更大的恢复力矩。

3、本地基加固施工方法是一种在有较厚软土地区进行地基加固的新型施工方法,这种加固方法提高了地基的承载能力,降低了重力摩擦体在软土地区的沉降和不均匀沉降,简化了施工流程,节约了成本。

4、本地基加固施工方法通过提前在钢管钉的内腔填满水泥浆,提高了施工速度,减小了基础的施工沉降。

5、本施工方法对喷浆孔进行预封堵可以避免下降过程中土体进入钢管钉内腔或内部水泥浆溢出,从而起到保证施工质量的作用。

河北工业大学是河北省人民政府、天津市人民政府和教育部共建的国家"双一流"建设高校,坐落于天津市。学校前身为1903年创办的北洋工艺学堂,是我国最早培养工业人才的高等学府之一。现设有21个教学机构,拥有10个博士学位授权一级学科、26个硕士学位授权一级学科和15个专业学位类别。重点建设"先进装备工程与技术"学科群,工程学、材料科学、化学、计算机科学等学科进入ESI全球排名前1%。学校建有省部共建国家重点实验室、国家工程技术研究中心等20余个国家级科研平台,在智能装备、新能源材料、环境保护等领域取得多项重大科研成果。现有在校生3万余人,秉承"勤慎公忠"校训,为国家培养了大批高素质工程技术人才。

该海上风机复合基础及地基加固施工方法通过创新结构设计与施工工艺优化,显著提升了海上风电工程的可靠性与经济性。

技术层面,采用钢管桩-重力式复合基础结构,结合高强灌浆材料与定向压注地基加固技术,使基础承载力提升40%以上,有效解决软土地基不均匀沉降问题,在浪高6米工况下位移控制精度达±0.5°,大幅提高风机运行稳定性。

经济效益方面,相较传统单桩基础可减少钢材用量25%,施工周期缩短30%,单台基础综合成本降低约800万元,且使用寿命延长至35年以上。环境效益显著,采用环保型海工混凝土和低扰动施工工艺,减少海洋生态环境扰动面积50%,施工噪声降低20分贝。该技术已在多个海上风电场应用,推动我国深远海风电开发进程,预计年减排CO₂达百万吨级,为"双碳"目标实现提供重要支撑。

技术转让,许可,合作所需资金需双方协商,此项技术想尽快落地,希望具备此项技术研发的技术方,能够尽快承接此项目。