預留基礎環(huán)孔和樁窩環(huán)孔的預制混凝土承臺的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供的預留基礎環(huán)孔和樁窩環(huán)孔的預制混凝土承臺，預制混凝土承臺的混凝土體的頂面中心處設置有與該混凝土體同軸的預留基礎環(huán)孔，該混凝土體的邊緣處設置有穿透該混凝土體的頂面和底面的預留樁窩環(huán)孔，該預留樁窩環(huán)孔的內、外環(huán)面之間設置有多個沿周向布置的連接鋼梁，相鄰的連接鋼梁之間的預留樁窩環(huán)孔部分形成預留樁窩孔。與目前海上風電機組中使用的多樁基礎施工方案相比，節(jié)省了海上支模和拆模工序，同時可以將大量的海上現場鋼筋綁扎在陸上預制廠完成，大大提高了施工效率，節(jié)省了海上承臺施工時間，同時降低了施工成本。
【專利說明】預留基礎環(huán)孔和粧窩環(huán)孔的預制混凝土承臺
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于海上風電建設工程中高聳構筑物基礎結構【技術領域】，涉及一種預留基礎環(huán)孔和樁窩環(huán)孔的預制混凝土承臺，適用于支撐例如風力發(fā)電機組塔架、海上升壓站、輸電線路桿塔等基礎結構。
【背景技術】
[0002]隨著清潔能源的大力開發(fā)，我國海上風電即將迎來大規(guī)模建設高潮。其中，海上風電機組基礎設計技術是風電工程中的關鍵環(huán)節(jié)，針對我國近海海域極端風速大、波浪等荷載及環(huán)境災害聯合作用、地基軟弱復雜、施工條件局限等特點，傳統(tǒng)多樁基礎先打樁，但是承臺內的施工都是在海上，需要防水鋼套箱，鋼筋綁扎、預埋件和調平，存在施工過程復雜、周期較長等問題。海上風電預制裝配式多樁基礎可減少海上作業(yè)時間，但風電機組對基礎的平整度要求較嚴格。
[0003]為此，改進和創(chuàng)新海上風電機組多樁基礎結構型式及其承建(安裝)方法，以減少施工量、提高施工效率，降低施工成本。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的是提供一種預留基礎環(huán)孔和樁窩環(huán)孔的預制混凝土承臺，它是一種新型風力發(fā)電機組基礎構造，以減少施工量、提高施工效率、提高工程質量和降低施工成本。
[0005]為達上述目的，本實用新型提供了一種預留基礎環(huán)孔和樁窩環(huán)孔的預制混凝土承臺，包括混凝土體，其特殊之處在于，所述混凝土體的頂面中心處設置有與該混凝土體同軸的預留基礎環(huán)孔，該混凝土體的邊緣處設置有穿透該混凝土體的頂面和底面的預留樁窩環(huán)孔，該預留樁窩環(huán)孔的內、外環(huán)面之間設置有多個沿周向布置的連接鋼梁，相鄰的連接鋼梁之間的預留樁窩環(huán)孔部分形成預留樁窩孔。
[0006]上述多個連接鋼梁沿周向均勻設置。
[0007]上述連接鋼梁所在平面低于所述預留基礎環(huán)孔的底面。
[0008]上述混凝土體的外側面上、預留樁窩環(huán)孔的內孔壁上均布有多個吊耳。
[0009]本實用新型的優(yōu)點是:通過陸上預制混凝土承臺(混凝土承臺套箱)，利用混凝土承臺代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼套箱，預制混凝土承臺套箱即充當了混凝土模板同時又是重要的承載結構，采用裝配式多樁基礎安裝方法(裝配式的多樁基礎施工方案)，與目前海上風電機組中使用的多樁基礎(高樁承臺基礎)施工方案相比，節(jié)省了海上支模和拆模工序，同時可以將大量的海上現場鋼筋綁扎在陸上預制廠完成，大大提高了施工效率，節(jié)省了海上承臺施工時間，同時降低了施工成本。
[0010]下面結合附圖和實施例對本實用新型做詳細說明。
【專利附圖】

【附圖說明】[0011]圖1是預留基礎環(huán)孔和樁窩環(huán)孔的預制混凝土承臺結構示意圖。
[0012]圖2是圖1的橫截面示意圖。
[0013]圖3是管樁結構示意圖。
[0014]圖4是預留基礎環(huán)孔和樁窩環(huán)孔的預制混凝土承臺吊裝于基樁上的示意圖。
[0015]圖5是海上現澆二期混凝土后的完成裝配式多樁基礎的安裝后的示意圖。
[0016]圖6是預留基礎孔的底面安裝預埋支撐鋼板的結構示意圖。
[0017]圖7是管樁頂部主筋結構示意圖。
[0018]附圖標記說明:1、混凝土本體；2、預留基礎環(huán)孔；3、預留樁窩環(huán)孔；4、連接鋼梁；
5、預留樁窩孔；6、基礎環(huán)；7、管樁；8、底法蘭；9、微調千斤頂；10、樁帽；11、粗調平千斤頂；12、鋼筋籠；13、樁芯混凝土段；14、外延混凝土段；15、過渡段；16、預埋支撐鋼板；17、底法
蘭圓周。
【具體實施方式】
[0019]圖1、2所示為一種預留基礎環(huán)孔和樁窩環(huán)孔的預制混凝土承臺，包括混凝土體1，混凝土體I的頂面中心處設置有與該混凝土體I同軸的預留基礎環(huán)孔2，該混凝土體I的邊緣處設置有穿透該混凝土體I的頂面和底面的預留樁窩環(huán)孔3 (均勻設置最佳)，該預留樁窩環(huán)孔3的內、外環(huán)面之間設置有多個沿周向布置的連接鋼梁4，相鄰的連接鋼梁4之間的預留樁窩環(huán)孔3部分形成預留樁窩孔5 ;混凝土體I的外側面上、預留樁窩環(huán)孔3的內孔壁上均布有多個吊耳。(圖1、2中所示混凝土體I均為圓形混凝土本體。)
[0020]由圖2清晰可見，多個連接鋼梁4沿混凝土體I的周向均勻設置，而由圖1可見，連接鋼梁4所在平面低于預留基礎環(huán)孔2的底面。
[0021 ] 通過陸上預制混凝土承臺套箱(本實施例中簡稱預制混凝土承臺)，利用混凝土承臺套箱代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼套箱，預制混凝土承臺套箱即充當了混凝土模板同時又是重要的承載結構，節(jié)省了海上支模和拆模工序，同時可以將大量的海上現場鋼筋綁扎在陸上預制廠完成，大大提高了施工效率，節(jié)省了海上承臺施工時間，同時降低了施工成本，且該預制混凝土承臺套箱結構簡單，制作容易。
[0022]同時本實施例提供了一種基于上述預制混凝土承臺的裝配式多樁基礎的承建方法，包括以下步驟:
[0023]I)、完成基樁安裝，如圖3所示，在安裝好的各管樁7內設置鋼筋籠12且該鋼筋籠12的上段部分置于管樁7外，再向該鋼筋籠12內澆筑混凝土，形成樁芯混凝土段13、延伸至管樁7頂部外的外延混凝土段14，位于樁芯混凝土段13與外延混凝土段14之間的過渡段15，然后在該外延混凝土段14外及管樁7頂部套設樁帽10，最后在該樁帽10的頂部垂直設置粗調平千斤頂11 ；
[0024]2)、吊裝預制混凝土承臺，使各管樁7對準每一預留樁窩孔5、每一連接鋼梁4觸壓在每一粗調平千斤頂11上，約束預制混凝土承臺，并通過調整各粗調平千斤頂11的行程實現對預制混凝土承臺的粗調平；
[0025]3)、如圖4所示，于預留基礎環(huán)孔2內安裝基礎環(huán)6，并通過設置在基礎環(huán)6與預留基礎環(huán)孔2的底面之間的基礎環(huán)支撐調平架實現對基礎環(huán)6的調平；
[0026]4)、如圖5所示，基礎環(huán)6的調平精度滿足要求后，向預留基礎環(huán)孔2、預留樁窩環(huán)孔3內澆筑混凝土 (海上現澆二期混凝土)，使得整個基樁與預制混凝土承臺現澆為一整體，完成裝配式多樁基礎的承建。
[0027]這里選用的管樁7是鋼管樁或或鋼管混凝土樁，如圖3所示，樁芯混凝土段13的高度h > 1.5d, d為管樁直徑；管樁7伸入樁帽10內的長度l>d ;外延混凝土段14的高度10>35 ds，ds為鋼筋直徑；
[0028]預制混凝土承臺底部處的管樁距離預制混凝土承臺的側端的距離k>0.4d ;管樁7深入預制混凝土承臺底部的長度至少是100mm，以滿足拔力、剪力等受力要求為準，一般通過計算確定，具體計算為常用的公知技術，此處不再贅述。
[0029]整個基樁(即所有管樁7及其上的粗調平千斤頂11)與預制混凝土承臺現澆為一整體時應一次澆筑成型。
[0030]上述步驟2)的具體過程是:用1000 t (噸)浮吊將預制混凝土承臺提起，使預制混凝土承臺底部高于管樁樁頂I?1.5 m左右，同時使預留樁窩孔5對準每根管樁后，緩緩、勻速下放預制混凝土承臺，待預制混凝土承臺內的預埋連接鋼梁4觸壓到管樁樁頂的粗調平千斤頂后，測量人員立即用全站儀觀測預制混凝土承臺的偏位情況，隨時將結果報給指揮人員，通過調節(jié)各樁樁頂處粗調平千斤頂的行程實現對預制混凝土承臺的水平度的調整，并使調平誤差小于5cm。
[0031]步驟3)中涉及的基礎環(huán)支撐調平架6，如圖4所示，包括底法蘭8、設置在該底法蘭8的底面和預留基礎環(huán)孔2底面之間的多個垂直設置的微調千斤頂9 (參見圖6，預留基礎環(huán)孔2的底面上設置沿著底法蘭圓周17均勻布置的四個預埋支撐鋼板16，微調千斤頂9垂直安裝在該預埋支撐鋼板16上。)，且該多個微調千斤頂9沿周向均勻設置在底法蘭8的下方，微調千斤頂9的頂部通過調整螺栓與底法蘭8聯接。借助激光水準儀、水平儀等類似設備查看基礎環(huán)6的頂面的水平度，通過調整調整螺栓對基礎環(huán)6進行調平，并且對基礎環(huán)6的調平誤差小于5mm。
[0032]還應當注意的是，在吊裝預制混凝土承臺時，使各吊點同時受力，并應防止吊耳產生扭曲，吊繩與吊耳的水平面所成夾角大或等于45°。鋼筋采用機械加工接頭，接頭的截面面積占總截面面積的百分率應小于50%，同時，在同一鋼筋上應盡量少設接頭。
[0033]在混凝土澆筑前，需完成以下分項工程的報驗工作:包括已澆筑的混凝(預制承臺套箱混凝土，見圖5) 土面清理、模板、鋼筋及預埋件等，按施工詳圖規(guī)定執(zhí)行，驗收合格后，才能開始澆筑混凝土，具體過程是在向預留基礎環(huán)孔2、預留樁窩環(huán)孔3內澆筑混凝土(海上現澆二期混凝土，見圖5)前，先鑿毛預留基礎環(huán)孔2和預留樁窩環(huán)孔3的內壁或預留基礎環(huán)孔2和預留樁窩環(huán)孔3的內壁預留插筋(錨固鋼筋)，以增大新老混凝土的機械咬合力或增強新老混凝土的粘結性能；在二期混凝土澆筑時安排專人預埋測溫管，測溫管預埋時測溫管與鋼筋綁扎牢固，以免位移或損壞；測溫管用塑料帶罩好，綁扎牢固，然后分層澆筑混凝土 (海上現燒二期混凝土)，每層混凝土的厚度為400mm?500mm,燒筑混凝土時應連續(xù)燒筑，間歇時間不超過2.5h，并通過測溫記錄與保溫覆蓋措施使內外溫差控制在25度以內，并應防止混凝土產生離析，使骨料粒徑小于80mm的三級配混凝土自由下落高度不超過2m。
[0034]在完成預制混凝土承臺現場二期混凝土澆筑后，進行混凝土養(yǎng)護后即可安裝風機。
[0035]值得注意的是，在吊裝預制混凝土承臺前應當完成對安裝好的基樁的混凝土進行養(yǎng)護。
[0036]參見圖3，基樁與承臺采用直埋式連接方案，樁芯混凝土內設鋼筋籠(樁芯鋼筋籠)，承臺就位調平后，澆筑承臺內混凝土，各樁基與承臺通過后澆混凝土現澆為一整體，要求混凝土應一次澆筑成型，同時樁頂填芯混凝土 (樁芯混凝土)內設置的鋼筋籠(樁芯鋼筋籠)增強了基樁與承臺之間的連接錨固，實現基樁與承臺剛性連接。
[0037]按照《港口工程樁基規(guī)范》(JTS 167-4-2012)的要求，鋼管樁伸入承臺I倍以上粧徑。
[0038]伸入預制混凝土承臺內的管樁7的樁頂的主筋如圖7所示為喇叭形，主筋與豎直方向的夾角為30°~45°。
[0039]在主筋為光圓鋼筋(設彎鉤)時，錨入預制混凝土承臺內的主筋的長度大或等于鋼筋直徑的30倍；在主筋為帶肋鋼筋(不設彎鉤)時，錨入預制混凝土承臺內的主筋的長度大或等于鋼筋直徑的35倍。
[0040]當樁中距a ≤ 3d時，d為管樁7直徑，預制混凝土承臺的受力鋼筋均勻布置于預制混凝土承臺的全寬度(是指預制混凝土承臺的整個平面范圍內)內；當樁中距a > 3d時，預制混凝土承臺的受力鋼筋均勻布置于距樁中心1.5d范圍內，在此范圍以外應布置配筋率不小于0.1%的構造鋼筋。
[0041]依據以上的管樁7與承臺(預制混凝土承臺)連接要求，在標高在_20m (泥面以下3m高度向上至承臺底部的高度，這里的-20m僅為一具體例舉)以上范圍的鋼管樁(選用鋼管樁為基樁)內灌注C30混凝土，鋼管樁深入預制混凝土承臺內1.75m，承臺底部處基樁距離承臺側端距離為900mm>0.4d=0.4X 1500=600mm,滿足構造要求。
[0042]樁芯混凝土段13的高度h≥1.5d=l.5X1500mm=2250mm，滿足連接構造要求。1=1750 mm>d，滿足連接構造要求，l0=920mm>35 ds=875mm，滿足連接構造要求。其中d為樁徑Jtl為樁芯縱向鋼筋伸出樁頂的長度即外延混凝土段14的高度；1為樁伸入樁帽或橫梁的長度即過渡段15的高度，ds為鋼筋直徑。
[0043]綜上所述，不難看出裝配式多樁基礎方案利用陸上預制混凝土承臺(預制混凝土承臺套箱)，代替了傳統(tǒng)的鋼套箱。預制混凝土承臺既是混凝土模板，同時又是重要的承載結構。裝配式的多樁基礎施工方案與目前海上風電機組中使用的多樁基礎(高樁承臺基礎)施工方案相比，省去了海上支模和拆模工序，同時可以將大量的海上現場鋼筋綁扎在陸上預制廠完成，大大提高了施工效率，節(jié)省了海上承臺施工時間，同時降低了施工成本。同時還具有以下3個方面的優(yōu)點:
[0044](I)質量控制:砼套箱有很大一部分工作量都放在了陸地施工，可控程度高，不需要鋼吊箱常規(guī)的水下混凝土封底、承臺模板安裝、吊箱拆除等工序，避開了水作業(yè)諸多的質量、安全風險，有利于質量控制；
[0045](2)進度控制:傳統(tǒng)的多樁基礎海上施工流程主要包括鋼管樁的安裝、鋼套箱支模、鋼筋綁扎、混凝土澆筑、鋼套箱拆模，風機安裝。裝配式多樁基礎采用預制混凝土套箱替代鋼套箱，砼套箱整體吊裝，支撐在基樁頂部，承臺鋼筋砼施工不需支拆模板，同時預制砼套箱內部鋼筋綁扎主要在陸上預制廠完成。節(jié)省了鋼筋綁扎時間，從而大大加快了海上施工速度。較傳統(tǒng)多樁基礎可縮短海上施工周期40%以上?；炷撂紫涞年懮项A制采用工廠化施工和管理，可批量生產，可以有效縮短施工時間，增加投入以加快施工進度的效果非常明顯；
[0046](3)安全控制:砼套箱預制和現場施工均是在無水狀態(tài)下，簡單容易控制，特別是在海洋氣候環(huán)境、惡劣天氣較多條件下，安全性高。
[0047]以上涉及的基礎環(huán)6是指塔筒基礎環(huán)，混凝土體I 一般采用圓形混凝土體。
[0048]以上例舉僅僅是對本實用新型的舉例說明，并不構成對本實用新型的保護范圍的限制，凡是與本實用新型相同或相似的設計均屬于本實用新型的保護范圍之內。
[0049]本實施例沒有詳細敘述的部件和結構屬本行業(yè)的公知部件和常用結構或常用手段，這里不一一敘述。
【權利要求】
1.一種預留基礎環(huán)孔和樁窩環(huán)孔的預制混凝土承臺，包括混凝土體(1)，其特征在于，所述混凝土體(I)的頂面中心處設置有與該混凝土體(I)同軸的預留基礎環(huán)孔(2)，該混凝土體(I)的邊緣處設置有穿透該混凝土體(I)的頂面和底面的預留樁窩環(huán)孔(3)，該預留樁窩環(huán)孔(3)的內、外環(huán)面之間設置有多個沿周向布置的連接鋼梁(4)，相鄰的連接鋼梁(4)之間的預留樁窩環(huán)孔(3)部分形成預留樁窩孔(5)。
2.如權利要求1所述的預留基礎環(huán)孔和樁窩環(huán)孔的預制混凝土承臺，其特征在于:所述多個連接鋼梁(4)沿周向均勻設置。
3.如權利要求1或2所述的預留基礎環(huán)孔和樁窩環(huán)孔的預制混凝土承臺，其特征在于:所述連接鋼梁(4)所在平面低于所述預留基礎環(huán)孔(2)的底面。
4.如權利要求1或2所述的預留基礎環(huán)孔和樁窩環(huán)孔的預制混凝土承臺，其特征在于:所述混凝土體(I)的外側面上、預留樁窩環(huán)孔(3)的內孔壁上均布有多個吊耳。
【文檔編號】E02D27/14GK203782734SQ201420116211
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權日:2014年3月14日
【發(fā)明者】申寬育, 胡永柱, 張立英, 李振作, 劉蔚, 田偉輝 申請人:中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司