本申請涉及海上建筑物的基礎結構，特別是涉及一種嵌巖作業(yè)的支護結構、支護裝置、支護方法和優(yōu)化方法。

背景技術：

1、風能作為清潔能源，是新能源中極為重要且常見的組成部分。海上風電是將海上風能轉化為電能的發(fā)電形式。海上風電場主要由海上風電機組、集電海纜、海上升壓變電站、高壓送出海纜及陸上集控中心構成。實現(xiàn)風能到電能的轉換，依賴風機與風機基礎組成的單元體，而風機基礎是單元體中施工情況最為復雜的部分。

2、導管架基礎作為海上風電常用的基礎形式，其上部采用桁架式結構，下部采用樁基礎。樁基礎需要在鋼管樁下部的巖層中鉆入一定深度的孔洞，然后在孔洞內放入鋼筋籠等結構，并使其伸入樁基內部一定長度，最后通過水下澆筑高強度混凝土來實現(xiàn)樁基的嵌巖錨固。

3、但這種嵌巖基礎形式存在明顯的局限性。以往的嵌巖樁基礎施工工藝采用先沉樁再鉆孔的方式，由于地質條件復雜，樁基初次沉樁時可能難以一次性打至巖面上部，不得不進行二次沉樁。導致施工工期大幅延長，還消耗了大量的施工資源，使得整體嵌巖工期難以有效把控，進一步增加了海上作業(yè)的風險。

4、因此，傳統(tǒng)方案無法滿足巖面較淺、覆蓋層薄的場址的施工需求。因此，亟需一種新的技術方案來解決上述問題，以提高導管架嵌巖樁基礎在復雜地質條件下的適用性和施工效率。

技術實現(xiàn)思路

1、本申請要解決的技術問題是：如何提高導管架嵌巖樁基礎在復雜地質條件下的適用性和施工效率。

2、為了解決上述技術問題，本申請?zhí)峁┝艘环N嵌巖作業(yè)的支護結構、一種嵌巖作業(yè)的支護裝置、一種嵌巖作業(yè)的支護方法和一種嵌巖作業(yè)的優(yōu)化方法。

3、本申請的第一方面，提供一種嵌巖作業(yè)的支護結構，支護結構包括：上護筒，上護筒兩端開放，上護筒用于固定鉆機，上護筒的下端設有嵌入結構，嵌入結構由上護筒的下端縮小直徑得到；下護筒，下護筒兩端開放，下護筒打設于巖面上部，下護筒用于向上護筒提供支撐力；鋼管樁，鋼管樁用于嵌入巖層鉆孔內以形成嵌巖作業(yè)的基礎，鋼管樁與下護筒之間形成填充空間，填充空間用于灌入漿料；其中，下護筒和上護筒的直徑相等且均大于鋼管樁的直徑，嵌入結構插入下護筒的頂端時，下護筒和上護筒在豎直方向完成裝配，下護筒的高度小于鋼管樁的高度，使鋼管樁嵌入巖層鉆孔內時，鋼管樁的頂端高于下護筒的頂端且低于上護筒的頂端。

4、一實施例中，支護結構還包括擠壓式密封圈，擠壓式密封圈套設于嵌入結構上。

5、一實施例中，下護筒和上護筒裝配后的高度大于海平面的高度。

6、本申請的第二方面，提供嵌巖作業(yè)的支護裝置，支護裝置用于安裝如本申請第二方面提供的支護結構，支護裝置包括：若干輔助樁，若干輔助樁通過吊裝自然沉放后，進行沉樁處理；穩(wěn)樁平臺，穩(wěn)樁平臺被吊裝至沉樁后的若干輔助樁的頂部后，穩(wěn)樁平臺與若干輔助樁的頂部固定連接，穩(wěn)樁平臺用于安裝吊機，穩(wěn)樁平臺設有至少一個作業(yè)孔，吊機用于通過作業(yè)孔吊裝上護筒、下護筒、鋼管樁以及鉆機。

7、一實施例中，支護裝置還包括中心柱，穩(wěn)樁平臺還設有中心孔，中心柱通過中心孔沉樁后與穩(wěn)樁平臺固定連接。

8、本申請的第三方面，提供嵌巖作業(yè)的支護方法，支護方法包括：

9、安裝穩(wěn)樁平臺，穩(wěn)樁平臺設有至少一個作業(yè)孔，穩(wěn)樁平臺的頂面高于海平面；將下護筒吊裝至作業(yè)孔并沉降下護筒；錘打下護筒至下護筒的頂部高于穩(wěn)樁平臺預設高度；將上護筒吊裝至下護筒的上方，并將上護筒的嵌入結構插入下護筒；捶打上護筒，使下護筒沉降至巖層；在下護筒的內部鉆孔得到巖層鉆孔；將鋼管樁吊裝至巖層鉆孔內；在鋼管樁和下護筒的填充空間內灌入漿料。

10、一實施例中，安裝穩(wěn)樁平臺包括：

11、采用船上吊機吊裝若干輔助樁到預定位置后自然沉放；利用液壓振動錘將若干輔助樁沉樁至預定深度；吊裝穩(wěn)樁平臺至若干輔助樁的上方，將穩(wěn)樁平臺與若干輔助樁固定連接。

12、一實施例中，穩(wěn)樁平臺還設有中心孔，安裝穩(wěn)樁平臺還包括：

13、吊裝中心柱至中心孔處；通過中心孔沉樁中心柱。

14、一實施例中，上護筒的外部圍設有若干第一吊耳，捶打上護筒，使下護筒沉降至巖層的步驟之后，支護方法還包括：

15、將第一吊耳與穩(wěn)樁平臺固定連接。

16、本申請的第四方面，提供嵌巖作業(yè)的優(yōu)化方法，優(yōu)化方法用于指導如本申請第三方面提供的支護方法的作業(yè)參數(shù)，優(yōu)化方法包括：建立導管架植入嵌巖基礎的結構分析模型，結構分析模型至少包括巖層與鋼管樁之間的作用力；對預設的若干環(huán)境荷載進行組合運算，生成最大負面荷載組合，將最大負面荷載組合輸入結構分析模型；調整鋼管樁的嵌巖深度，將嵌巖深度輸入結構分析模型，直至結構分析模型輸出的鋼管樁承載力大于目標承載力，輸出當前的嵌巖深度。

17、本申請實施例一種嵌巖作業(yè)的支護結構、一種嵌巖作業(yè)的支護裝置、一種嵌巖作業(yè)的支護方法和一種嵌巖作業(yè)的優(yōu)化方法與現(xiàn)有技術相比，其有益效果在于：

18、本申請實施例的嵌巖作業(yè)的支護結構，作為導管架與水底接觸的主要部件，通過設計分段式的上護筒和下護筒，可以由上護筒和下護筒承載鉆機，因此可以在布置鋼管樁之前布置鉆機，鉆孔后再放置鋼管樁，上護筒和下護筒提供的鉆孔通道有效的提高了鉆孔穩(wěn)定性和精準度，因此鋼管樁可一次到位，無需二次沉樁，有效解決覆蓋層、巖面淺導致的無法立樁自穩(wěn)、鉆機無法架設的問題，顯著提高了鋼管架基礎的適配性。

19、同時，上護筒在鋼管樁到位后可撤離以重復使用，提高了嵌巖輔助工裝的高效流轉使用，有助于保持較低的工程造價。

技術特征：

1.一種嵌巖作業(yè)的支護結構，其特征在于，所述支護結構(10)包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的支護結構，其特征在于，所述支護結構(10)還包括擠壓式密封圈(105)，所述擠壓式密封圈(105)套設于所述嵌入結構(1011)上。

3.根據(jù)權利要求1所述的支護結構，其特征在于，所述下護筒(102)和所述上護筒(101)裝配后的高度大于海平面的高度。

4.一種嵌巖作業(yè)的支護裝置，其特征在于，所述支護裝置(1)用于安裝如權利要求1-3任一項所述的支護結構(10)，所述支護裝置(1)包括：

5.根據(jù)權利要求4所述的支護裝置，其特征在于，所述支護裝置(1)還包括中心柱(13)，所述穩(wěn)樁平臺(12)還設有中心孔(122)，所述中心柱(13)通過所述中心孔(122)沉樁后與所述穩(wěn)樁平臺(12)固定連接。

6.一種嵌巖作業(yè)的支護方法，其特征在于，所述支護方法包括：

7.根據(jù)權利要求6所述的支護方法，其特征在于，所述安裝穩(wěn)樁平臺(12)包括：

8.根據(jù)權利要求7所述的支護方法，其特征在于，所述穩(wěn)樁平臺(12)還設有中心孔(122)，所述安裝穩(wěn)樁平臺(12)還包括：

9.根據(jù)權利要求6所述的支護方法，其特征在于，所述上護筒(101)的外部圍設有若干第一吊耳(1012)，捶打所述上護筒(101)，使所述下護筒(102)沉降至巖層的步驟之后，所述支護方法還包括：

10.一種嵌巖作業(yè)的優(yōu)化方法，其特征在于，所述優(yōu)化方法用于指導如權利要求6-9任一項所述的支護方法的作業(yè)參數(shù)，所述優(yōu)化方法包括：

技術總結
本申請涉及海上建筑物的基礎結構，公開了一種嵌巖作業(yè)的支護結構、支護裝置、支護方法和優(yōu)化方法，支護結構可以包括：上護筒、下護筒和鋼管樁。上護筒和下護筒兩端開放，上護筒用于固定鉆機，上護筒的下端設有嵌入結構，嵌入結構由上護筒的下端縮小直徑得到。下護筒打設于巖面上部，下護筒用于向上護筒提供支撐力。鋼管樁，鋼管樁用于嵌入巖層鉆孔內以形成嵌巖作業(yè)的基礎，鋼管樁與下護筒之間形成填充空間。其中，下護筒和上護筒的直徑相等且均大于鋼管樁的直徑，嵌入結構插入下護筒的頂端時，下護筒和上護筒在豎直方向完成裝配，下護筒的高度小于鋼管樁的高度，使鋼管樁嵌入巖層鉆孔內時，鋼管樁的頂端高于下護筒的頂端且低于上護筒的頂端。

技術研發(fā)人員：莊杰敏,徐璐,鄭榮坤,范永春,馬兆榮,任灝,劉東華,楊敏冬,何潤財,王洪慶,任宇新,畢明君,鄭燦,范少濤
受保護的技術使用者：中國能源建設集團廣東省電力設計研究院有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15