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一种滩涂光伏电站桩基的加固装置及其使用方法
申请号	CN202310996435.5	申请日	2023-08-09	公开(公告)号	CN116988524B	公开(公告)日	2024-05-14
申请人	中国电建集团重庆工程有限公司; 中国科学院重庆绿色智能技术研究院;			发明人	张喜; 蒋旭辉; 王松; 杨杰虎; 肖汉清; 王瑞琼; 李松; 何家骏; 薛潇; 邹鹏; 周尧; 朱元浩; 周梦雪; 苏海峰; 黄昱; 李勇志; 谢开骥;
摘要	本发明涉及光伏设备技术领域，尤其涉及一种滩涂光伏电站桩基的加固装置及其使用方法，包括均套设在桩基外的与桩基同轴设置的加固筒和环形板，所述加固筒竖直设置，加固筒的上下两端开口，加固筒与桩基外壁间留有间隙，所述环形板设置于所述加固筒与所述桩基之间，环形板的外壁与所述加固筒的内壁滑动连接，环形板的内壁与所述桩基的外壁滑动连接。在本方案中，当桩基受到竖向载荷时，加固筒与桩基间被夯实的土层阻挡环形板向下移动，起到加强桩基竖向承载能力作用，有效防止桩基沉降。
权利要求	1.一种滩涂光伏电站桩基的加固装置，其特征在于：包括均套设在桩基外的与桩基同轴设置的加固筒和环形板，所述加固筒竖直设置，加固筒的上下两端开口，加固筒与桩基外壁间留有间隙，所述环形板设置于所述加固筒与所述桩基之间，环形板的外壁与所述加固筒的内壁滑动连接，环形板的内壁与所述桩基的外壁滑动连接，所述环形板上均布多个竖直贯穿环形板的通孔，所述加固筒的外壁沿周均布翼板，所述翼板竖直设置，翼板与加固筒外壁固定连接；所述翼板上沿翼板厚度方向贯穿翼板设置滑孔，翼板内沿翼板中线竖直设置滑道，所述滑道与所述滑孔连通，所述滑道向上贯穿所述翼板，所述滑道内滑动连接滑柱，所述滑柱的上端向上伸出所述滑道，位于所述滑孔内的所述滑柱上凸设有与滑柱同轴设置的锥台，所述滑孔内沿翼板的厚度方向在所述滑柱的两侧分别设置有与所述滑孔滑动连接的第一滑块和第二滑块，所述第一滑块靠近所述锥台的端面上设置有与所述锥台配合的第一锥孔，所述第二滑块靠近所述锥台的端面上均设置有与所述锥台配合的第二锥孔，所述第一滑块和所述第二滑块间设置有拉簧，所述拉簧的一端与第一滑块固定连接，拉簧的另一端与第二滑块固定连接，在所述拉簧的弹力下所述第一滑块和所述第二滑块贴近所述锥台，所述加固筒内设置联动杆，所述联动杆包括竖直杆和设置于所述竖直杆的上端与竖直杆一体成型的横杆，所述竖直杆的下端经所述通孔插入加固筒与桩基间被夯实的土层中，所述横杆与所述滑柱的上端可拆卸连接。 2.根据权利要求1所述的滩涂光伏电站桩基的加固装置，其特征在于：所述翼板内与滑柱同轴设置环形腔，位于所述环形腔内的滑柱外壁上固定连接环形推板和环形气囊，所述环形推板位于所述环形气囊的下方，所述锥台靠近所述第一滑块和所述第二滑块的锥面上分别固定连接第一气囊和第二气囊，所述第一气囊和所述第二气囊通过设置于所述滑柱内的气道与所述环形气囊连通。 3.根据权利要求2所述的滩涂光伏电站桩基的加固装置，其特征在于：所述滑柱通过拉绳与所述横杆连接。 4.根据权利要求3所述的滩涂光伏电站桩基的加固装置，其特征在于：所述滑柱的下端设置为方形柱段，所述滑道的下端设置为与所述方形柱段配合的方形孔道。 5.一种滩涂光伏电站桩基加固装置的使用方法，其特征在于，采用权利要求4所述的加固装置，包括以下步骤： S1、安装加固筒，将加固筒与桩基同轴套设在桩基外，通过锤击设备将加固筒连同加固筒上的翼板一同向下打入滩涂的土层中； S2、安装环形板，将环形板放入加固筒与桩基之间的间隙里并锤击环形板使环形板向下移动将加固筒与桩基之间间隙的土层压实固结； S3、固定环形板，通过焊接或螺栓连接方式将环形板与加固筒和桩基固定连接； S4、安装联动杆，将联动杆的竖直杆由通孔处通过锤击方式使竖直杆竖直插入加固筒与桩基之间的密实土层里并使横杆位于对应的滑柱上方，利用拉绳将滑柱与横杆连接在一起使拉绳的上端与横杆钩接或绑接在一起，拉绳的下端与滑柱的上端固定连接。
说明书全文	一种滩涂光伏电站桩基的加固装置及其使用方法技术领域 [0001] 本发明涉及光伏设备技术领域，具体涉及一种滩涂光伏电站桩基的加固装置及其使用方法。背景技术 [0002] 滨海滩涂太阳光伏发电技术是研究太阳能光伏发电在滩涂施工中新技术、新方法、新的施工工艺。对于开发利用沿海滩涂资源、节约土地、发展绿色环保、节能减排、发展国民经济有着十分重要的意义。滩涂是中国重要的后备土地资源，主要分布在我国众多的沿海省份，具有面积大、分布集中、区位条件好等特点，并且滩涂阳光照射充足，适合建立光伏电站，光伏发电具有节约能源、环境友好、设备简单、成本低等优点，近年来光伏发电得到迅速的普及，目前已经有许多的光伏发电项目分布在滩涂等软土区域。 [0003] 目前滩涂建设光伏电站的难点在于滩涂或软土地基上的光伏设备桩基的建设，这为滩涂光伏电站的建设带来了挑战，这是因为滩涂软土的承载力较低，造成桩基的稳定性较差，容易发生桩基沉降、倾斜等危险，存在一定的安全隐患，因此，设计一种滩涂光伏电站桩基的加固装置是当前滩涂光伏电站项目的研究重点。发明内容 [0004] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种滩涂光伏电站桩基的加固装置及其使用方法，以解决在滩涂或软土中建设的光伏桩基在竖向载荷的作用下桩基易沉降、稳定性差的问题。 [0005] 一方面，本发明提供了一种滩涂光伏电站桩基加固装置，包括均套设在桩基外的与桩基同轴设置的加固筒和环形板，所述加固筒竖直设置，加固筒的上下两端开口，加固筒与桩基外壁间留有间隙，所述环形板设置于所述加固筒与所述桩基之间，环形板的外壁与所述加固筒的内壁滑动连接，环形板的内壁与所述桩基的外壁滑动连接。 [0006] 在上述基础方案中，将加固筒套在桩基外并将加固筒底部振动打入滩涂的密实土层中，加固筒的上端位于滩涂土面以上，再将环形板套设在桩基外并位于加固筒与桩基之间，接着对环形板向下锤击使环形板下沉将加固筒的内壁与桩基外壁间的土层挤压夯实，再将环形板的外壁和内壁分别与加固筒和桩基焊接或其它方式固定连接在一起，当桩基受到竖向载荷时，加固筒与桩基间被夯实的土层阻挡环形板向下移动，起到加强桩基竖向承载能力作用，有效防止桩基沉降。 [0007] 进一步，所述环形板上均布多个竖直贯穿环形板的通孔。通孔可以在环形板受到向下锤击向下移动挤压加固筒与桩基之间的土层时，有利于该空间内土层中蕴含的水体由通孔透出以释放加固筒与桩基之间的土层里的水体压力，使得环形板在受到锤击的能快速向下移动以将环形板下方土层夯实。 [0008] 进一步，所述加固筒的外壁沿周均布翼板，所述翼板竖直设置，翼板与加固筒外壁固定连接。 [0009] 进一步，所述翼板上沿翼板厚度方向贯穿翼板设置滑孔，翼板内沿翼板中线竖直设置滑道，所述滑道与所述滑孔连通，所述滑道向上贯穿所述翼板，所述滑道内滑动连接滑柱，所述滑柱的上端向上伸出所述滑道，位于所述滑孔内的所述滑柱上凸设有与滑柱同轴设置的锥台，所述滑孔内沿翼板的厚度方向在所述滑柱的两侧分别设置有与所述滑孔滑动连接的第一滑块和第二滑块，所述第一滑块靠近所述锥台的端面上设置有与所述锥台配合的第一锥孔，所述第二滑块靠近所述锥台的端面上均设置有与所述锥台配合的第二锥孔，所述第一滑块和所述第二滑块间设置有拉簧，所述拉簧的一端与第一滑块固定连接，拉簧的另一端与第二滑块固定连接，在所述拉簧的弹力下所述第一滑块和所述第二滑块贴近所述锥台，所述加固筒内设置联动杆，所述联动杆包括竖直杆和设置于所述竖直杆的上端与竖直杆一体成型的横杆，所述竖直杆的下端经所述通孔插入加固筒与桩基间被夯实的土层中，所述横杆与所述滑柱的上端可拆卸连接。 [0010] 进一步，所述翼板内与滑柱同轴设置环形腔，位于所述环形腔内的滑柱外壁上固定连接环形推板和环形气囊，所述环形推板位于所述环形气囊的下方，所述锥台靠近所述第一滑块和所述第二滑块的锥面上分别固定连接第一气囊和第二气囊，所述第一气囊和所述第二气囊通过设置于所述滑柱内的气道与所述环形气囊连通。 [0011] 进一步，所述滑柱通过拉绳与所述横杆连接。 [0012] 进一步，所述滑柱的下端设置为方形柱段，所述滑道的下端设置为与所述方形柱段配合的方形孔道。 [0013] 另一方面，本发明还提供了一种滩涂光伏电站桩基加固装置的使用方法，采用前述的加固装置，包括以下步骤： [0014] S1、安装加固筒，将加固筒与桩基同轴套设在桩基外，通过锤击设备将加固筒连同加固筒上的翼板一同向下打入滩涂土层中； [0015] S2、安装环形板，将环形板放入加固筒与桩基之间的间隙里并锤击环形板使环形板向下移动将加固筒与桩基之间的间隙的土层压实固结； [0016] S3、固定环形板，通过焊接或螺栓连接等方式将环形板与加固筒和桩基固定连接； [0017] S4、安装联动杆，将联动杆的竖直杆由通孔处通过锤击等方式使竖直杆竖直插入加固筒与桩基之间的密实土层里并使横杆位于对应的滑柱上方，利用拉绳将滑柱与横杆连接在一起使拉绳的上端与横杆钩接或绑接在一起，拉绳的下端与滑柱的上端固定连接。 [0018] 本发明的原理及至少具有的有益效果如下： [0019] 1，设置加固筒并配合可滑动的环形板，经过环形板挤压后的土层结构密实，将环形板与加固筒固定后密实土层能有效防止环形板向下移动，进而起到加固桩基提高桩基稳定性防止桩基沉降的作用。 [0020] 2，翼板的设置有效增大在水平载荷下桩基侧向移动的阻力，进一步提高桩基的稳定性。 [0021] 3，当桩基在竖向载荷下沉时，竖直杆由于不受竖向载荷，被压实的土层阻碍竖直杆向下移动，在横杆对滑柱的限制作用下，滑柱也不会向下移动，当翼板跟随桩基和加固筒相对滑柱向下移动时，在锥台的锥面与第一锥孔和第二锥孔的作用下第一滑块和第二滑块伸出翼板外，增加翼板与滩涂土层间的摩擦力和阻力，提高桩基稳定性。 [0022] 4，当潮流、风力等水平载荷循环作用于桩基和桩基上的光伏设备时，翼板两侧的土层与翼板的端面间会出现宽度不同的间隙，当翼板随桩基向下沉降使得环形推板挤压环形气囊并使得第一气囊和第二气囊膨胀时，由于翼板两侧的间隙宽度不一样，在第一气囊和第二气囊的膨胀推动下第一滑块和第二滑块伸出翼板的长度不一样，并且最终使得翼板两侧的第一滑块和第二滑块对土层的水平方向的挤压力相同，不会出现由于翼板两侧受力不均而导致翼板向某一侧偏移的现象，这样，伸出翼板的第一滑块和第二滑块自适应性地填补翼板两侧的间隙，减小在水平方向的循环载荷下翼板两侧间隙的扩大速率，进一步提高桩基的稳定性，延长桩基的使用寿命。附图说明 [0023] 此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中： [0024] 图1为本发明的结构示意图。 [0025] 图2为本发明去掉联动杆后的俯视图。 [0026] 图3为桩基发生沉降前翼板结构示意图。 [0027] 图4为图3中A‑A剖视图。 [0028] 图5桩基发生沉降后的翼板结构示意图。 [0029] 附图中各标号的含义为： [0030] 加固筒10、翼板11、滑孔111、第一滑块112、第一锥孔1121、第二滑块113、第二锥孔1131、滑道114、滑柱115、锥台1151、环形推板1152、环形气囊1153、第一气囊1154、第二气囊 1155、气道1156、方形柱段1157、环形腔116、拉簧117、环形板20、通孔201、联动杆30、竖直杆 301、横杆302、拉绳40、桩基50、土层60。具体实施方式 [0031] 为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。 [0032] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。 [0033] 本实施例的一种滩涂光伏电站桩基的加固装置及其使用方法中，如图1‑5所示，所述滩涂光伏电站桩基的加固装置包括均套设在桩基50外的与桩基50同轴设置的加固筒10和环形板20，所述加固筒10竖直设置，加固筒10的上下两端开口，加固筒10与桩基50的外壁间留有间隙，所述环形板20设置于所述加固筒10与所述桩基50之间，环形板20的外壁与所述加固筒10的内壁滑动连接，环形板20的内壁与所述桩基50的外壁滑动连接，本实施例中，环形板20上沿环形板20的周向均布8个竖直贯穿环形板20的通孔201。 [0034] 如图1、图2所示，加固筒10的外壁沿周均布8个与通孔201对应设置的翼板11，所述翼板11沿加固筒10的径向竖直设置，翼板11与加固筒10的外壁固定连接，结合图3‑图5所示，翼板11上沿翼板11厚度方向贯穿翼板11设置滑孔111，滑孔111为方形孔，翼板11内沿翼板11中线竖直设置滑道114，所述滑道114与所述滑孔111连通，所述滑道114向上贯穿所述翼板11，所述滑道114的下端与所述滑孔111连通后继续向下深入所述翼板11本体，所述滑道114内滑动连接滑柱115，所述滑柱115的上端向上伸出所述滑道114，滑道114的上段为圆形道，滑柱115的上段为与滑道114上段滑动配合的圆柱体，为防止滑柱115绕自身轴线转动，滑柱115的下端设置为方形柱段1157，所述滑道114的下端设置为与所述方形柱段1157配合的方形孔道。 [0035] 如图3‑图5，位于滑孔111内的所述滑柱115上凸设有与滑柱115同轴设置的锥台1151，所述滑孔111内沿翼板11的厚度方向在滑柱115的两侧分别设置有与滑孔111的内壁滑动配合的第一滑块112和第二滑块113，第一滑块112靠近所述锥台1151的端面上设置有与所述锥台1151配合的第一锥孔1121，所述第二滑块113靠近所述锥台1151的端面上均设置有与所述锥台1151配合的第二锥孔1131，所述第一锥孔1121和所述第二锥孔1131均为不完全孔，所述第一滑块112和所述第二滑块113间设置有至少2根拉簧117，本实施例中设置2根拉簧117，在其它可行的实施例中，可以根据需要设置其他数量的拉簧117，如图4所示，2根拉簧117分别对称设置在滑柱115的两侧，拉簧117均沿翼板11的宽度方向设置，拉簧117的一端与第一滑块112固定连接，拉簧117的另一端与第二滑块113固定连接，在所述拉簧 117的弹力下所述第一滑块112和所述第二滑块113贴近所述锥台1151。 [0036] 所述翼板11内与滑柱115同轴设置有环形腔116，位于所述环形腔116内的滑柱115的外壁上固定连接有环形推板1152和环形气囊1153，所述环形推板1152位于所述环形气囊1153的下方，环形推板1152与滑柱115同轴设置，环形气囊1153环套在滑柱115的外壁与滑柱115固定连接，所述锥台1151靠近所述第一滑块112和所述第二滑块113的锥面上分别固定连接有第一气囊1154和第二气囊1155，所述滑柱115内设置气道1156，所述气道1156的上端与所述环形气囊1153的内腔密封连通，所述气道1156的下端分别与所述第一气囊1154的内腔和所述第二气囊1155的内腔密封连通，环形气囊1153内充满气体使环形气囊1153处于膨胀状态，而在拉簧117的弹力下第一滑块112和第二滑块113均贴紧锥台1151使得第一气囊1154和第二气囊1155被压缩进而在环形气囊1153不受挤压时第一气囊1154和第二气囊 1155均无法膨胀。 [0037] 如图1所示，加固筒10内设置有联动杆30，联动杆30包括竖直杆301和设置于所述竖直杆301的上端与竖直杆301一体成型的横杆302，所述竖直杆301的下端经所述通孔201插入加固筒10与桩基50间被夯实的土层60中，竖直杆301的外壁与通孔201内壁间隙设置，所述横杆302与所述滑柱115的上端通过拉绳40连接，拉绳40的下端与滑柱115的上端固定连接，拉绳40的上端与横杆302钩接或缠绕绑接在横杆302上。 [0038] 本实施例还提供了一种滩涂光伏电站桩基加固装置的使用方法，采用上述的加固装置，包括以下步骤： [0039] S1、安装加固筒10，将加固筒10与桩基50同轴套设在桩基50外，通过锤击设备将加固筒10连同加固筒10上的翼板11一同向下打入滩涂的土层60中； [0040] S2、安装环形板20，将环形板20放入加固筒10与桩基50之间的间隙里并锤击环形板20使环形板20向下移动将加固筒10与桩基50之间间隙的土层60压实固结； [0041] S3、固定环形板20，通过焊接或螺栓连接等方式将环形板20与加固筒10和桩基50固定连接； [0042] S4、安装联动杆30，将联动杆30的竖直杆301由通孔201处通过锤击等方式使竖直杆301竖直插入加固筒10与桩基50之间的密实土层60里并使横杆302位于对应的滑柱115上方，利用拉绳40将滑柱115与横杆302连接在一起使拉绳40的上端与横杆302钩接或绑接在一起，拉绳40的下端与滑柱115的上端固定连接。 [0043] 本发明的原理及有益效果如下： [0044] 1，设置加固筒10并配合可滑动的环形板20，经过环形板20挤压后的土层60结构密实，将环形板20与加固筒10固定后密实土层60能有效防止环形板20向下移动，进而起到加固桩基50提高桩基50稳定性防止桩基50沉降的作用。 [0045] 2，翼板11的设置有效增大在水平载荷下桩基50侧向移动的阻力，进一步提高桩基50的稳定性。 [0046] 3，当桩基50受竖向载荷下沉时，竖直杆301由于不受竖向载荷，被压实的土层60阻碍竖直杆301向下移动，在横杆302对滑柱115的限制作用下，滑柱115也不会向下移动，当翼板11跟随桩基50和加固筒10相对滑柱115向下移动时，在锥台1151的锥面与第一锥孔1121和第二锥孔1131的作用下第一滑块112和第二滑块113伸出翼板11外，增加翼板11与滩涂土层间的摩擦力和阻力，提高桩基50稳定性。 [0047] 4，当潮流、风力等水平载荷循环作用于桩基50和桩基50上的光伏设备时，翼板11两侧的土层60与翼板11的端面间会出现宽度不同的间隙，如图5所示，当翼板11随桩基50向下沉降使得环形推板1152挤压环形气囊1153并使得第一气囊1154和第二气囊1155膨胀时，由于翼板11两侧的间隙宽度不一样，在第一气囊1154和第二气囊1155的膨胀推动下第一滑块112和第二滑块113的伸出翼板11的长度不一样，并且最终使得翼板11两侧的第一滑块112和第二滑块113对土层60的水平方向的挤压力相同，不会出现由于翼板11两侧受力不均而导致翼板11向某一侧偏移的现象，这样，伸出翼板11的第一滑块112和第二滑块113自适应性地填补翼板11两侧的间隙，降低在水平方向的循环载荷下翼板11两侧间隙的扩大速率。 [0048] 以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。