一种钢板桩与地连墙组合式筒型基础结构及施工方法与流程

1.本发明属于风机基础施工技术领域，涉及环形地连墙的施工，尤其涉及一种钢板桩与地连墙组合式筒型基础结构及施工方法。


背景技术：

2.随着国内经济向着更高质量发展,能源转型持续增速,风力发电得到快速发展。装机容量的逐年递增,使得风电成为了国内继火电、水电之后的第三大电源。为了降低每千瓦度电的成本,提高低风速地区风电项目收益,风电机组向着大容量、高轮毂方向发展,基础载荷水平大幅提升。
3.风机基础设计作为特种设备的重要支撑结构,得到行业内较多关注和发展。风机基础是风力发电机组的固定端，与埋入基础结构的连接件共同承载上部塔筒、机舱、叶轮等荷载，是保证风机正常发电的重要组成部分。但随着风电装机规模的增加，在风电场的后期运营中，发现了风机基础与连接部件出现开裂、喷浆、基础表面裂纹、破碎、连接部件晃动等质量问题。
4.由于地质条件、施工环境等复杂性,故对传统的基础结构提出一种新型的结构设计组合及施工方法，以期达到更好的施工效率和施工便捷性。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提出一种钢板桩与地连墙组合式筒型基础结构及施工方法，一体成型的基础上增大与土体的摩擦力，提高风机基础的强度和抗疲劳度，提高风机基础的可靠性和施工高效性。
6.本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种钢板桩与地连墙组合式筒型基础结构，包括从上往下依次设置的法兰、承台、环形地梁、环形冠梁以及地连墙，并形成整体结构；还包括锚杆，承台顶端设置上锚板，环形地梁底面设置下锚板，锚杆穿过通过上锚板、承台、环形地梁和下锚板，并将其连接为一体，法兰设置在上锚板的上面。
7.地连墙包括若干拉森钢板桩，拉森钢板桩通过正反交错的方式咬合，形成一个环形体固结在一起，置于土质中，钢板桩两面、及钢板桩接缝之间均充填水泥土。
8.水泥土中，水泥掺量不应低于20％，水泥土抗压强度不应低于1mpa。
9.拉森钢板桩、环形地梁和承台的表面涂覆防腐漆。
10.地连墙置于下层土质中，环形冠梁绑缚地连墙顶部；环形冠梁嵌入环形地梁中。
11.地连墙和环形地梁之间设置混凝土垫层，下锚板嵌入混凝土垫层后压紧环形地梁。
12.法兰、上锚板、下锚板和锚杆表面都喷有防腐漆、涂有机油隔绝空气。
13.本发明还提供一种风力发电机组，采用本发明所述钢板桩与地连墙组合式筒型基础结构。
14.本发明所述钢板桩与地连墙组合式筒型基础结构的施工方法，包括以下步骤：
15.先开挖环形槽施工地连墙，环形槽内有掺有预设比例的水泥浆，浇注成内外水泥层；
16.再将拉森钢板桩植入环形槽内，水泥浆与土体固结后，与中间的拉森钢板桩固结成整体，形成组合式筒型基础结构；
17.用环形冠梁绑缚在地连墙的顶部；
18.承台底部设置下锚板，在承台上部布置上锚板后插入锚杆，锚杆穿过法兰，使用法兰拧紧上锚板和下锚板；
19.浇筑承台，完成施工。
20.环形冠梁施工后先浇筑混凝土垫层，混凝土垫层中嵌入下锚板。
21.进一步的，所述水泥层通过开槽机形成环形地连墙的结构形式。
22.本发明的拉森钢板桩与混凝土组成的部分优于传统混凝土结构的强度和抗疲劳强度。本发明的拉森钢板桩与混凝土固结成整体，提高了其整体性和与土体的摩擦阻力。同时，本发明的施工速度快、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。
23.本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。
附图说明
24.图1是本发明的正视图；
25.图2是拉森钢板桩上部结构的剖视图；
26.图3是单个拉森钢板桩的整体视图；
27.图4是拉森钢板桩的组成结构的俯视图。
28.图中，1-拉森钢板桩、2-环形地梁、3-承台、4-混凝土垫层、5-法兰、6-上锚板、7-下锚板、8-锚杆、9-水泥层、10-环形冠梁。
具体实施方式
29.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
30.如图1和图2所示，本发明提供的一种钢板桩与地连墙组合式筒型基础结构，包括拉森钢板桩1、环形地梁2、承台3、环形冠梁10、水泥层9；环形冠梁10布置于拉森钢板桩1的顶部，环形地梁2和承台3依次设置在环形冠梁10上方，
31.优选的，拉森钢板桩1、环形地梁2和承台3表面涂覆防腐漆，延长本发明所述结构的使用寿命。冠梁为设置在基坑周边支护结构顶部的钢筋混凝土连续梁，将所有桩基础连接在一起如钻孔灌注桩、旋挖钻孔灌注桩，防止基坑或竖井顶部边缘塌陷；冠梁的钢支架的水平挤压力和垂直剪切力由支架承担，桩顶的浮浆在顶拱和梁施工时凿除。
32.如图1所示，拉森钢板桩1置于下层土质中，环形冠梁10绑缚上层拉森钢板桩1，对于基础结构有一个很好的固定；环形冠梁10嵌入环形地梁2中，承台3与环形地梁2紧密配合在一起，连同环形冠梁10和拉森钢板桩1形成一个整体结构。
33.如图2所示，环形地梁2底部有混凝土垫层4，混凝土垫层4置于环形地梁2和拉森钢板桩1之间；承台3通过法兰5、上锚板6和下锚板7与环形地梁2进行连接固定；其中，法兰5置
于上层，法兰5的下面垫入上锚板6压紧承台3，下锚板7嵌入混凝土垫层4后压紧环形地梁；锚杆8连接上锚板6和下锚板7，拉紧两者使其固结一体；为了防止金属生锈和腐蚀，法兰5、上锚板6、下锚板7和锚杆8表面都喷有防腐漆、涂有机油隔绝空气。
34.如图3所示，是单个拉森钢板桩的三维结构形式，参考图4，拉森钢板桩1通过正反交错的方式扣在一起，同时具有一定的曲率，最终形成如图1和图4所示的拉森钢板桩1结构形式；拉森钢板桩置于土质中，其内侧和外侧均灌有混凝土，构成了水泥层9，包括内水泥层9-1和外水泥层9-2。
35.如图4所示，拉森钢板桩1通过正反交错的方式咬合，形成一个环形体固结在一起，为了减少相互位移和错位，在它们之中灌入水泥层9固定，分别表示为内水泥层9-1和外水泥层9-2，提高了拉森钢板桩的整体强度和有效配合，提高施工的可靠性。
36.本发明施工时，先基于开槽机开挖环形槽，进行环形地连墙的施工，环形槽内有掺有设定比例的水泥浆，浇注成水泥层9，之后再将拉森钢板桩1植入所述环形槽内，水泥浆与土体固结后，将拉森钢板桩固结成整体，提高了其整体性和与土体的摩擦阻力。接着，用环形冠梁10绑缚住上层拉森钢板桩1；然后置入混凝土垫层4，内部嵌入下锚板7；最后压入承台3，在垫上上锚板6后插入锚杆8，使用法兰5拧紧上锚板6和下锚板7，让环形地梁2和承台3构成一个整体，提高了风机基础的承载力和施工方法的可靠性。
37.本发明使用方法简便、提高了施工效率，施工过程中速度更快、机具简单、无需大型机具、拉森钢板桩1及地连墙施工便捷、占地面积小。
38.本实施例可使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施列范围之中，除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种钢板桩与地连墙组合式筒型基础结构，其特征在于，包括从上往下依次设置的法兰(5)、承台(3)、环形地梁(2)、环形冠梁(10)以及地连墙，并形成整体结构；还包括锚杆(8)，承台(3)顶端设置上锚板(6)，环形地梁(2)底面设置下锚板(7)，锚杆(8)穿过通过上锚板(6)、承台(3)、环形地梁(2)和下锚板(7)，并将其连接为一体，法兰(5)设置在上锚板(6)的上面。2.根据权利要求1所述的钢板桩与地连墙组合式筒型基础结构，其特征在于，地连墙包括若干拉森钢板桩(1)，拉森钢板桩(1)通过正反交错的方式咬合，形成一个环形体固结在一起，置于土质中，钢板桩两面、及钢板桩接缝之间均充填水泥土。3.根据权利要求2所述的钢板桩与地连墙组合式筒型基础结构，其特征在于，水泥土中，水泥掺量不应低于20％，水泥土抗压强度不应低于1mpa。4.根据权利要求2所述的钢板桩与地连墙组合式筒型基础结构，其特征在于，拉森钢板桩(1)、环形地梁(2)和承台(3)的表面涂覆防腐漆。5.根据权利要求1所述的钢板桩与地连墙组合式筒型基础结构，其特征在于，地连墙置于下层土质中，环形冠梁(10)绑缚地连墙顶部；环形冠梁(10)嵌入环形地梁(2)中。6.根据权利要求1所述的钢板桩与地连墙组合式筒型基础结构，其特征在于，地连墙和环形地梁(2)之间设置混凝土垫层(4)，下锚板(7)嵌入混凝土垫层(4)后压紧环形地梁(2)。7.根据权利要求1所述的钢板桩与地连墙组合式筒型基础结构，其特征在于，法兰(5)、上锚板(6)、下锚板(7)和锚杆(8)表面都喷有防腐漆、涂有机油隔绝空气。8.一种风力发电机组，其特征在于，采用权利要求1-7中任一项所述钢板桩与地连墙组合式筒型基础结构。9.权利要求1-7中任一项所述钢板桩与地连墙组合式筒型基础结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：先开挖环形槽施工地连墙，环形槽内有掺有预设比例的水泥浆，浇注成内外水泥层(9)；再将拉森钢板桩(1)植入环形槽内，水泥浆与土体固结后，与中间的拉森钢板桩固结成整体，形成组合式筒型基础结构；用环形冠梁(10)绑缚在地连墙的顶部；承台(3)底部设置下锚板(7)，在承台(3)上部布置上锚板(6)后插入锚杆(8)，锚杆穿过法兰(5)，使用法兰(5)拧紧上锚板(6)和下锚板(7)；浇筑承台(3)，完成施工。10.根据权利要求9所述的的施工方法，其特征在于，环形冠梁(10)施工后先浇筑混凝土垫层(4)，混凝土垫层(4)中嵌入下锚板(7)。

技术总结
本发明提供的一种钢板桩与地连墙组合式筒型基础结构，包括从上往下依次设置的法兰、承台、环形地梁、环形冠梁以及地连墙，并形成整体结构；还包括锚杆，承台顶端设置上锚板，环形地梁底面设置下锚板，锚杆穿过通过上锚板、承台、环形地梁和下锚板，并将其连接为一体，法兰设置在上锚板的上面；地连墙与钢板桩组合式结构由拉森钢板桩插入搅拌的水泥土层组成，形成环形闭环的筒型基础结构；本发明的拉森钢板桩与混凝土组成的部分优于传统混凝土结构的强度和抗疲劳强度，本发明的拉森钢板桩与混凝土固结成整体，提高了其整体性和与土体的摩擦阻力，施工速度快、占地面积小。占地面积小。占地面积小。


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