[发明专利]一种采用膨胀高聚物的水下灌注密封系统及其密封方法

说明书

本发明属于海洋工程施工技术领域，具体涉及一种采用膨胀高聚物的水下灌注密封系统及其密封方法，包括放置于海床上的海洋设备基础、一组插接于海床上的钢管桩及一组固定配合于海洋设备基础底部四周的套筒，套筒套接于对应钢管桩外，其特征在于套筒与钢管桩之间的缝隙上下设置两个密封条，两个密封条将套筒与钢管桩之间的缝隙上下分隔为第一环形空间和第二环形空间，第二环形空间内填满膨胀高聚物，第一环形空间内浇入混凝土，使套筒与钢管桩之间固连。本发明利用膨胀高聚物进行桩基础套筒与钢管桩之间的灌注密封，具有良好的密封效果与堵漏效果。

技术领域

本发明属于海洋工程施工技术领域，具体涉及一种采用膨胀高聚物的水下灌注密封系统及其密封方法。

背景技术

海洋平台位于恶劣的海洋环境中，其基础不仅要承受来自承台上部的荷载，还要抵抗巨大的环境荷载，因此对其结构要求以及施工工艺要求十分严苛，以保证海洋平台的稳定与安全。

海洋平台或者海上风机基础有许多不同的结构形式，包括重力式、单桩式、吸力式、三桩(多桩)导管架式和漂浮式等多种形式，其中很多基础形式包含有套筒与钢管桩结构，钢管桩需要打入海床中，套筒与钢管桩之间再通过混凝土等灌浆材料进行连接，这样，承台上部、波浪和洋流等荷载可以通过套筒经灌浆材料传递至钢管桩，钢管桩再把载荷传递到海床，从而保证海洋平台的结构强度和稳定性。

套筒与管桩相套接有两种形式，套筒套接在管桩外侧(外套式)；套筒插入到钢管桩内部(内插式)。按照施工顺序也可分为两种：先放置套筒，再将钢管桩打入海床，最后进行灌浆连接（后桩法）；先打入钢管桩后放置套筒，再进行灌浆连接（先桩法）。

无论是哪种套接形式与施工顺序，套筒与管桩的直径不等，因此其之间都会存在圆环形间隙，灌浆材料就是用来填充此圆环形空间，以保证荷载能通过套筒传递至钢管桩，最后将力传递到海床中。

为了防止在灌浆过程中浆料不泄漏，所述圆环形空间的底部需要进行封堵，目前较为流行的密封方法有两种，第一种是气囊式密封：其工作原理为先将密封气囊安装于套筒的底部，同时安装气压传输管路，然后在套筒安装定位与打桩完成后，采用气压设备使气囊充气膨胀后封闭套筒与钢管桩之间的环形空间，最后进行灌浆；第二种方法是机械式密封，此方法采用橡胶片或钢板等密封条通过螺栓连接或焊接方式安装于套筒底部，钢管桩穿过密封条后，桩体与密封条之间相互挤压，紧密接触，产生摩擦力以抵抗灌浆时灌浆液与海水对密封条的压力，这种密封条可以只安装一条也可以安装两条。

上述两种方法虽然目前比较流行，但是并不能保证完全密封，在施工过程中容易造成灌浆液泄露以及海水的渗透，从而造成资源浪费，增加了施工成本，同时，海水中夹杂的许多细沙，容易通过缝隙进入密闭空间，从而影响密闭性。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种采用膨胀高聚物的水下灌注密封方法的技术方案。

所述的一种采用膨胀高聚物的水下灌注密封系统，包括放置于海床上的海洋设备基础、一组插接于海床上的钢管桩及一组固定配合于海洋设备基础底部四周的套筒，套筒套接于对应钢管桩外，其特征在于套筒与钢管桩之间的缝隙上下设置两个密封条，两个密封条将套筒与钢管桩之间的缝隙上下分隔为第一环形空间和第二环形空间，第二环形空间内填满膨胀高聚物，第一环形空间内浇入混凝土，使套筒与钢管桩之间固连。

所述的一种采用膨胀高聚物的水下灌注密封系统，其特征在于密封条内径小于钢管桩外径，密封条与钢管桩之间紧密接触，相互挤压从而形成密闭的第二环形空间。

所述的一种采用膨胀高聚物的水下灌注密封系统，其特征在于套筒侧部开设用于灌注膨胀高聚物的孔洞，孔洞位置与第二环形空间位置相对应。

所述的一种采用膨胀高聚物的水下灌注密封系统，其特征在于海洋设备基础为导管架。

所述的一种采用膨胀高聚物的水下灌注密封方法，其特征在于包括以下步骤：