[发明专利]一种植入型大直径嵌岩单桩灌浆系统及施工方法

说明书

本申请公开了一种植入型大直径嵌岩单桩灌浆系统及施工方法，灌浆系统包括钢护筒、钢管桩和灌浆管线，钢护筒打设在土层中，钢管桩设置在钢护筒内侧并植入至岩层中；钢管桩和岩层之间形成嵌岩段灌浆环形空间，钢护筒和土层之间形成二次灌浆环形空间；在钢管桩的底部设有封底混凝土层。施工方法，在目标位置打入钢护筒，清孔后在钢护筒内侧植入钢管桩，钢护筒打入土层，钢管桩穿过土层并植入至岩层中；在钢管桩底部浇筑封底混凝土层，待其硬化；通过灌浆管线自下而上对嵌岩段灌浆环形空间以及二次灌浆环形空间进行灌浆，直至灌浆结束。本申请可保证嵌岩段水下灌浆质量，具有施工效率高，灌浆质量好，节省灌浆施工成本等。

技术领域

本申请属于海上风电基础施工技术领域，涉及一种植入型大直径嵌岩单桩灌浆系统及施工方法。

背景技术

目前，在重力式、单桩式、吸力式、三桩(多桩)导管架式和浮体式等多种海上风电基础结构形式中，单桩基础占有较高的比例。其中单桩基础适用于水深小于30m的海域，采用直径3m(常用的在5m以上)以上的钢管桩，壁厚约为直径的1％。单桩基础因结构简单、施工快速、总体造价低而得到广泛应用，并成为欧洲安装风力发电机的“半标准”方法，在欧洲风电场中所占比例达65％以上。然而，超大直径单桩基础的施工受海洋气象条件和地质条件的制约较多，特别是中国风电场的地质条件与欧洲存在显著差异。随着风电市场的发展，由于超大型钢管桩单桩基础施工进度快，造价低的特点，国内风场也逐渐倾向采用单桩基础，单桩采用变截面型式的大直径(直径大约7m)钢管桩。

最近，福建地区开始建设海上风电项目，福建地区岩土地质条件与江苏近海存在较大差异，福建地区风场地质特点为上覆土层较薄，岩层上方土层很薄。因此，在这样的地质条件下设计的海上风电单桩基础大量采用嵌岩桩，嵌岩段的灌浆质量对桩的承载能力起到决定性的作用，嵌岩段灌浆是这种大直径单桩嵌岩成败的重中之重。

针对这种特殊的植入型嵌岩单桩施工工艺，嵌岩段灌浆难度大、风险高，这种条件下，水下灌浆面临灌浆管线长、灌浆落差大、单根桩灌浆方量大、灌浆堵管风险大和灌浆施工质量难以控制等诸多难题；本申请通过采用特殊的灌浆管线设计、特殊的灌浆工序和特殊的灌浆施工质量控制方法，确保植入型嵌岩单桩嵌岩段水下灌浆质量。

申请内容

针对上述现有技术的缺点或不足，本申请要解决的技术问题是提供一种可保证嵌岩段水下灌浆质量，具有施工效率高，灌浆质量好，节省灌浆施工成本等的植入型大直径嵌岩单桩灌浆系统及施工方法。

为解决上述技术问题，本申请具有如下构成：

一种植入型大直径嵌岩单桩灌浆系统，包括：钢护筒、钢管桩以及预制在钢管桩内侧的多根灌浆管线，所述钢护筒打设在土层中，所述钢管桩设置在所述钢护筒内侧并植入至岩层中；其中，所述钢管桩和岩层之间形成嵌岩段灌浆环形空间，所述钢护筒和土层之间形成二次灌浆环形空间；在所述钢管桩的底部设有封底混凝土层；所述钢管桩上设有多个灌浆口，所述灌浆口与其对应设置的灌浆管线连通设置。

作为进一步地改进，在与所述嵌岩段灌浆环形空间的设计顶标高相对应设置的钢管桩内部设置有水下溢浆口。

作为进一步地改进，所述钢护筒上还设有溢水口，其中，所述溢水口设置在设计高水位以上。

作为进一步地改进，所述灌浆管线包括至少一根主灌浆管线以及至少一根备用灌浆管线，所述主灌浆管线为低位注浆管线，其对应设置的主灌浆口高于所述封底混凝土层顶标高0.5m位置；在垂直方向上，相邻设置所述备用灌浆管线上的备用灌浆口之间的高度差不大于10m。

作为进一步地改进，多根所述灌浆管线均延伸到水面标高以上设置，并通过连接组件连接到灌浆系统。

作为进一步地改进，所述灌浆管线在垂直方向上采用S形布置，单根灌浆管线从其灌浆口标高到桩顶部的高度范围内每隔10-15m设置一水平段。