一种钻孔灌注桩与钢板桩组合式筒型基础结构及施工方法与流程

1.本发明属于陆上风电基础工程领域，尤其是涉及一种钻孔灌注桩与钢板桩组合式筒型基础结构及施工方法。


背景技术：

2.风能作为一种清洁的可再生能源，资源丰富，开发潜力巨大。随着全球能源结构转型，大力发展风电是解决能源危机、实现减碳目标、防治环境污染的重要举措。为实现陆上风电的增本增效，同时适应风机机组朝大型化发展，亟需对基础结构进行创新和改进。
3.传统的陆上风电基础结构包括重力式扩展基础、梁板式基础、高台柱式基础、桩-承台式基础、沉筒式无张力基础及箱变-风机复合式基础等。但传统基础存在着大开挖对原土层的破坏、占地大、施工复杂等问题。


技术实现要素：

4.本发明提供一种钻孔灌注桩与钢板桩组合式陆上风电筒型基础结构，通过钻孔灌注桩及钢板桩形成闭合环状筒型基础结构，与筒内土体形成一个整体，承载能力大、占地面积小，同时钢板桩代替的常规纯混凝土咬合桩后，使得施工简单、避免咬合桩的复杂施工工序、降低了造价、提高了施工效率。
5.为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种钻孔灌注桩与钢板桩组合式筒型基础结构，包括钢筋混凝土承台、钻孔灌注桩与钢板桩组合式结构、锚栓组合件和环形地梁，从上向下依次布置钢筋混凝土承台、环形地梁和钻孔灌注桩与钢板桩组合式结构；钻孔灌注桩与钢板桩组合式结构为筒形，钻孔灌注桩与钢板桩组合式结构包括间隔布置的钻孔灌注桩和钢板桩；法兰设置在钢筋混凝土承台的顶部，法兰连接锚栓组合件。
6.钢筋混凝土承台为扩展基础的钢筋混凝土现浇结构。
7.环形冠梁为设置在钻孔灌注桩与钢板桩组合式结构顶部的钢筋混凝土连续梁，钻孔灌注桩与钢板桩组合式结构和环形地梁嵌入钢筋混凝土承台底部。
8.锚栓组合件包括上锚板、下锚板及多个锚栓；锚栓穿过下锚板、钢筋混凝土承台、下锚板以及法兰，将法兰与钢筋混凝土承台紧固连接。
9.钢板桩采用带有锁口的拉尔森式的槽形型钢，钻孔灌注桩的外侧设置有与钢板桩相同型号的锁口，拉尔森式的槽形型钢两侧与钻孔灌注桩通过锁口连接。
10.承台包括上部的台柱和下部的基础，台柱直径7-10m，基础直径为12-14m，总高为3.5-4m，混凝土标号不低于c40，钢筋采用不低于hrb335级钢筋。
11.钻孔灌注桩与钢板桩组合式结构直径为12-14m，桩个数70～80根，桩高12m～17m，钻孔灌注桩与钢板桩的混凝土标号不低于c30。
12.钢板桩、环形冠梁和承台的表面涂覆防腐漆。
13.本发明所述钻孔灌注桩与钢板桩组合式筒型基础结构的施工方法，根据风机基础中心点坐标位置进行现场放样确定，对场地进行平整；
14.钻孔机安装与定位：定好桩位的中心位置和正确的安装钻孔机；
15.钻孔机准确对中线及垂直度，压好护筒，按照提前规划的钻孔顺序进行钻孔，并清孔；
16.清孔结束后，将灌注桩及钢板桩按设计位置安装，灌注桩及钢板桩连接并浇筑混凝土；
17.开挖基坑；
18.浇筑环形地梁、施工钢筋混凝土承台、安装锚栓组合件以及法兰。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明基于筒型基础的承载模式，组合式基础通过钻孔灌注桩及钢板桩形成闭合环状筒型基础结构，与筒内土体形成一个整体，提高基础承载能力、增加筒型基础筒壁抗弯刚度，占地面积小；充分结合灌注桩和钢板桩自身优势，可以适应复杂的地基条件，钢板桩替代常规纯混凝土咬合桩后，可极大地降低咬合桩由于混凝土快速凝固造成的一系列繁琐施工工序；可通过定位架将钢板桩打入相邻的两个钻孔关注桩中间，施工便捷。
20.基于本发明所述结构，本发明施工速度快、机具简单、无需大型机具，可用常规钻孔灌注桩机械设备进行施工，机动灵活，成本低；不需要做较大的地基处理，同时施工速度快、机具简单、无需大型机具、钢板桩及地连墙施工便捷、占地面积小；钢板桩替代常规纯混凝土咬合桩后，极大地降低咬合桩由于混凝土快速凝固造成的一系列繁琐施工工序；通过定位架将钢板桩打入相邻的两个钻孔关注桩中间，提高施工效率。
附图说明
21.图1为本发明的一种钻孔灌注桩与钢板桩组合式风力发电筒形基础剖面示意图；
22.图2为由钻孔灌注桩桩及钢板桩组成的风机筒形基础的俯视示意图；
23.图3为钻孔咬合桩及钢板桩组合示意面图；
24.图中，1-钢筋混凝土承台，2-钻孔灌注桩与钢板桩组合式结构，3-法兰，4-锚板，5-锚栓组合件，6-钻孔灌注桩，7-钢板桩，8-环形冠梁。
具体实施方式
25.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
26.参考图1，本发明提供一种钻孔灌注桩与钢板桩组合式筒型基础结构，包括钢筋混凝土承台1、钻孔灌注桩与钢板桩组合式结构2、锚栓组合件5和环形地梁8，从上向下依次布置钢筋混凝土承台1、环形地梁8和钻孔灌注桩与钢板桩组合式结构2；钻孔灌注桩与钢板桩组合式结构2为筒形，钻孔灌注桩与钢板桩组合式结构2包括间隔布置的钻孔灌注桩6和钢板桩7；法兰3设置在钢筋混凝土承台1的顶部，法兰3连接锚栓组合件5。
27.钢筋混凝土承台1为扩展基础的钢筋混凝土现浇结构。
28.参考图1，环形冠梁8为设置在钻孔灌注桩与钢板桩组合式结构2顶部的钢筋混凝土连续梁，钻孔灌注桩与钢板桩组合式结构2顶部的钢筋或钢板桩伸入环形冠梁8中，环形地梁8嵌入钢筋混凝土承台1底部。
29.锚栓组合件5包括上锚板、下锚板及多个锚栓；锚栓穿过下锚板、钢筋混凝土承台
1、下锚板以及法兰3，即锚板4包括上锚板和下锚板。
30.参考图2和图3，可选的，钢板桩7采用带有锁口的拉尔森式的槽形型钢，钻孔灌注桩6的外侧设置有与钢板桩7相同型号的锁口，拉尔森式的槽形型钢两侧与钻孔灌注桩6通过锁口连接。
31.钢板桩7、环形冠梁8和承台1的表面涂覆防腐漆。
32.法兰3为基础与塔筒连接的中间结构。
33.锚栓组合件5嵌入到钢筋混凝土承台1的底面，连接为整体。钻孔灌注桩与钢板桩组合式结构2包括钻孔灌注桩6和钢板桩7，钻孔灌注桩6和钢板桩7相互间隔布置，钻孔灌注桩6整体呈圆筒，由混凝土浇筑成，钻孔灌注桩6与钢板桩7通过锁口沿圆周均匀布置连接。环形冠梁8为围护结构顶部的钢筋混凝土连续梁，环形冠梁8与钢筋混凝土承台1连接。
34.钢筋混凝土承台1为钢筋混凝土浇筑而成的结构，钢筋采用hrb335或hrb400级钢筋。承台包括上部的台柱和下部的基础，台柱直径7-10，基础直径12-14m，总高总高为3.5-4m，混凝土标号c40。钻孔灌注桩6与钢板桩7组合形成的钻孔灌注桩与钢板桩组合式结构2直径为12-14m，桩个数70～80根，桩高12m～17m的混凝土标号不低于c30。
35.作为一可选实施例：
36.钢筋混凝土承台1为钢筋混凝土浇筑而成的结构，钢筋采用hrb335及hrb400级钢筋。承台由台柱直径7m，基础直径14m，总高3.5m的c40混凝土组成，钻孔灌注桩6与钢板桩7组合形成的钻孔灌注桩与钢板桩组合式结构2直径为14m，桩个数为75根，桩高15m，混凝土标号为c30。
37.对一种钻孔灌注桩与钢板桩组合式筒型基础结构及施工方法进行描述，具体包括以下步骤：
38.(1)施工准备：选择合适的钻机、钻具及其他施工器材。
39.(2)场地布置：根据风机基础中心点坐标位置进行现场放样确定，对场地进行平整。
40.(3)钻孔机安装与定位：定好桩位的中心位置和正确的安装钻孔机。
41.(4)钻孔：对好中线及垂直度，压好护筒，按照提前规划的钻孔顺序进行钻孔。
42.(5)灌注桩及钢板桩的安装：清孔结束后，将灌注桩及钢板桩按位置装好并浇筑混凝土。
43.(6)基坑开挖：根据基坑土质不同选择开挖方法。
44.(7)浇筑环形地梁8、施工钢筋混凝土承台1、安装锚栓组合件5以及法兰3。

技术特征：
1.一种钻孔灌注桩与钢板桩组合式筒型基础结构，其特征在于，包括钢筋混凝土承台(1)、钻孔灌注桩与钢板桩组合式结构(2)、锚栓组合件(5)和环形地梁(8)，从上向下依次布置钢筋混凝土承台(1)、环形地梁(8)和钻孔灌注桩与钢板桩组合式结构(2)；钻孔灌注桩与钢板桩组合式结构(2)为筒形，钻孔灌注桩与钢板桩组合式结构(2)包括间隔布置的钻孔灌注桩(6)和钢板桩(7)；法兰(3)设置在钢筋混凝土承台(1)的顶部，法兰(3)连接锚栓组合件(5)。2.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩与钢板桩组合式筒型基础结构，其特征在于，钢筋混凝土承台(1)为扩展基础的钢筋混凝土现浇结构。3.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩与钢板桩组合式筒型基础结构，其特征在于，环形冠梁(8)为设置在钻孔灌注桩与钢板桩组合式结构(2)顶部的钢筋混凝土连续梁，钻孔灌注桩与钢板桩组合式结构(2)和环形地梁(8)嵌入钢筋混凝土承台(1)底部。4.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩与钢板桩组合式筒型基础结构，其特征在于，锚栓组合件(5)包括上锚板、下锚板及多个锚栓；锚栓穿过下锚板、钢筋混凝土承台(1)、下锚板以及法兰(3)，将法兰(3)与钢筋混凝土承台(1)紧固连接。5.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩与钢板桩组合式筒型基础结构，其特征在于，钢板桩(7)采用带有锁口的拉尔森式的槽形型钢，钻孔灌注桩(6)的外侧设置有与钢板桩(7)相同型号的锁口，拉尔森式的槽形型钢两侧与钻孔灌注桩(6)通过锁口连接。6.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩与钢板桩组合式筒型基础结构，其特征在于，承台(1)包括上部的台柱和下部的基础，台柱直径7-10m，基础直径为12-14m，总高为3.5-4m，混凝土标号不低于c40，钢筋采用不低于hrb335级钢筋。7.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩与钢板桩组合式筒型基础结构，其特征在于，钻孔灌注桩与钢板桩组合式结构(2)直径为12-14m，桩个数70～80根，桩高12m～17m，钻孔灌注桩(6)与钢板桩(7)的混凝土标号不低于c30。8.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩与钢板桩组合式筒型基础结构，其特征在于，钢板桩(7)、环形冠梁(8)和承台(1)的表面涂覆防腐漆。9.权利要求1-8任一项所述钻孔灌注桩与钢板桩组合式筒型基础结构的施工方法，其特征在于，根据风机基础中心点坐标位置进行现场放样确定，对场地进行平整；钻孔机安装与定位：定好桩位的中心位置和正确的安装钻孔机；钻孔机准确对中线及垂直度，压好护筒，按照提前规划的钻孔顺序进行钻孔，并清孔；清孔结束后，将灌注桩(6)及钢板桩(7)按设计位置安装，灌注桩(6)及钢板桩(7)连接并浇筑混凝土；开挖基坑；浇筑环形地梁(8)、施工钢筋混凝土承台(1)、安装锚栓组合件(5)以及法兰(3)。

技术总结
本发明公开一种钻孔灌注桩与钢板桩组合式筒型基础结构及施工方法，结构包括钢筋混凝土承台、钻孔灌注桩与钢板桩组合式结构、锚栓组合件和环形地梁，从上向下依次布置钢筋混凝土承台、环形地梁和钻孔灌注桩与钢板桩组合式结构；钻孔灌注桩与钢板桩组合式结构为筒形，钻孔灌注桩与钢板桩组合式结构包括间隔布置的钻孔灌注桩和钢板桩；钢筋混凝土承台的顶部设置法兰，法兰连接锚栓组合件，本发明基于筒型基础的承载模式，提高基础承载能力、增加筒型基础筒壁抗弯刚度，占地面积小；充分结合灌注桩和钢板桩自身优势，可以适应复杂的地基条件，钢板桩替代常规纯混凝土咬合桩后，可极大地降低咬合桩由于混凝土快速凝固造成的一系列繁琐施工工序。列繁琐施工工序。列繁琐施工工序。


技术研发人员：张立英 郭耀华 易里坤 鲁谟尔 赵广赫 邓明基 蒋河川
受保护的技术使用者：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 华能陇东能源有限责任公司
技术研发日：2021.12.03
技术公布日：2022/3/8