[发明专利]新型风电嵌岩桩的施工方法

摘要

本发明涉及了一种新型风电嵌岩桩的施工方法，包括以下步骤：首先进行桩位测量放样、埋设护筒、旋挖成孔、泥浆处理、清孔、钢桩吊放、水下混凝土浇灌、填沙、拔除钢护套管。本发明具有解决了海底岩层较浅，基础无法入岩层的问题，减低了施工成本，减少了施工环节，极大的降低了安全风险，很好的保证了风机的受力要求的优点。

主权项

一种新型风电嵌岩桩的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：A、桩位测量放样：护筒桩的控制应按设计原图，并以轴线为基准对桩逐根复核，做好测量记录，复核无误后方可进行打桩施工；B、埋设护筒：（1）、通过打桩定位系统及抱桩导向架固定护筒桩位，同时护筒、钢桩运输驳船靠泊至平台左舷；（2）、吊机回转至平台左舷运输驳船上方，通过平衡吊梁将钢桩、护筒吊至甲板指定区域；（3）、护筒采用吊耳翻身，吊机挂钩吊耳位置，辅吊抬吊桩端另一头，同步缓慢提升主、辅吊机，待辅吊侧管桩离升甲板上方0.5m位置时停止提升，根据主吊钢桩垂直提升的角度同步回转辅吊，直至钢桩垂直，然后回转将护筒吊至平台抱桩器内通过自带上下可伸缩式导向滚轮确保桩位垂直度；（4）、钢管桩吊到桩位进行插桩时，由于桩身自重和振动锤放置在桩顶会自沉，大量贯入土中，待沉降至稳定后再行击振；（5）、沉桩时，吊机吊桩的钢丝绳应紧跟桩下沉速度而放松，在桩入土超过3m时，重新复核垂直度；（6）、将液压震动锤吊至护筒顶部，同时卡爪锁紧装置与护筒连接牢固；（7）、当沉桩一定深度并复核合格后，再连续进行击打，根据图纸护筒设置高程表，桩顶至海平面ELA16.7m； C、旋挖成孔：（1）、利用吊机将旋挖机整体吊至支撑平台，利用旋挖机自身的对中系统对中桩位中心，钻机回转中心距孔位3.8~4.4m之间，变幅油缸尽可能将桅杆缩回，以减少由钻机自重和提升所产生的交变应力对孔的影响，检查在回转半径内是否有影响回转的障碍；（2）钻机就位，先将钻斗着地，通过显示器上的清零按钮进行清零，记录钻机钻头的原始位置，然后进行旋挖机的钻桅起立调垂，钻机导杆中心线、回旋盘中心线、护筒中心线应保持在同一直线，将旋挖机移到护筒所在位置； （3）、与此同时，在造浆池内按一定比例加入膨润土和淡水，使用海水时，必须经过试验验证，利用空压机压缩空气搅拌成浆，泥浆通过连通管路或泥浆泵从造浆池进入开钻孔孔内；（4）、开钻前，用泥浆泵将孔内的海水，包括部分淤泥，抽净，然后在孔内加入一定量的膨润土浆液，钻头钻进，操作人员通过显示器实时监测桅杆的位置状态，使桅杆最终达到作业成孔的设定位置，与孔位中心偏差不得大于20mm；（5）、利用钻机钻头提放，旋转造浆，此时钻机只是造浆而不进尺，待泥浆数量及各项指标达到设计要求时，开始钻进；（6）、钻斗被旋转挤压充满钻渣后，将其提出海面，操作回转操作手柄将渣土倾倒至准备好的钢箱内，同时观察并记录钻孔地质状况，完毕后，通过操作显示器上的自动回位按钮机器自动回到钻孔作业位置，此工作状态可通过显示器的主接口中的回位标识进行监控；（7）、钻进成孔过程中，孔内液面应高于孔外水位1.5~2.0m；当孔内外水位变化较大时，应对孔内水位采取稳定措施，同时根据相应的地质情况表记录钻进深度、钻进速度及孔底标高；（8）、钻孔过程中，根据地质情况控制进尺速度，由硬地层钻到软地层时，可适当加快钻进速度，在易缩颈的地层中，应适当增加扫孔次数，对硬塑层采用快转速钻进，以提高钻进效率，砂层则采用慢转速慢钻进，如此循环，完成整个砂层至岩层海平面下ELA‑36.1m；（9）、当软质砂层变为硬岩层时，要减速慢进，钻头切削齿在钻具自重作用下切入土层较小深度，随钻斗回转将碎石装进钻斗内，加压操作需视具体情况，重复进行1~2次，当加压后钻斗切入量也很小甚至不切入时，应即提钻；D、泥浆处理：（1）、采用钢箱原地造浆，泥浆的控制指标：粘度18～22s，含砂率不大于8％，胶体率不小于90％；（2）、在粘性土中成孔时注入清水，以原土造浆护壁，循环泥浆比重控制在1.1～1.3；在砂土和较厚的夹砂层中成孔时，采用在孔中投入泥团造浆，比重控制在1．2～1.3；E、清孔：利用储浆池的泥浆进行泥浆正循环置换出孔内的渣浆，在清孔过程中要不断向孔内泵送优质泥浆，保持孔内液面稳定，以原土造浆的桩孔，到设计深度后，即可开始清孔换浆，清孔后的泥浆比重应控制在1.15左右，对于土质较差的砂土层和卵石层，清孔后孔底泥浆的比重宜为1.10～1.15；清孔结束时，测定孔底泥浆的比重和含砂率及其粘度，清孔后孔底泥浆的含砂率应≤6%，粘度应≤25s；清孔后的孔底沉渣厚度不得大于100mm；F、钢桩吊放：  （1）、钢管桩吊装吊耳，管桩吊装前在桩端焊接上高度为50cm井字形加高垫块；(2)、利用钢丝绳将吊装梁挂钩，回转主钩至钢桩头部并连接，同步辅吊用以配合钢桩的翻身；(3)、待管桩各提升钢丝绳、卸扣固定到位后，缓慢提升主副吊机至甲板高度约500mm位置处，通过主吊的变幅、回转，辅吊吊钩钢丝绳的下放使桩体处于垂直状态，拆除连接卸扣；(4)、缓慢回转主吊至平台艏部护筒埋设位置，利用护筒上端部导向工装将管桩垂直插入护筒内，护筒内的钢桩可通过成孔后的护筒位置偏差确定来调整，以保证桩位及垂直度；G、水下混凝土浇灌：（1）、水下混凝土的坍落度为180～220mm，每立方混凝土中的水泥用量不少于340kg；（2）、水下混凝土采用Φ250导管进行灌注，导管底距孔底部30～50cm；导管内吊放砼塞头，灌注开始前应检查砼的塌落度等性能指标，满足设计要求后搅拌站就位开始卸料，待储料斗内有足够的砼储存量时，即两边同时剪断塞头铁丝，此时搅拌站一直保持快速连续供料，确保导管的底端一次性埋入钢桩内混凝土中超过1m以上的深度，防止断层；（3）、灌注前应检查孔底沉渣情况，浇注过程中，随着混凝土的上升，要适时提升和拆卸导管，导管底端埋入混凝土面以下保持2～4m，不宜大于6m，并不得小于1m，严禁把导管底端提出混凝土面；（4）、在水下混凝土灌注过程中，测量导管埋深，填写好水下混凝土灌注记录表；（5）、钢桩内混凝土的灌注应连续进行；（6）、当混凝土面接近钢桩底时，应严格控制导管的埋管深度，当混凝土面上升到钢桩内3～4m，再提升导管，使导管的底端高于钢桩底端；（7）、要控制最后一次混凝土的灌注量，根据要求灌注后桩内浮浆层高度满足设计和规范要求，桩底至混凝浆面在7‑9m；H、填沙：(1)、混凝土灌浆达标高后，利用吊车提升斗将黄沙从运输驳船提升至桩顶上方料斗内，填充钢桩及钢桩与护筒间隙直至填满达图纸设计要；(2)、填砂应保证护筒及钢桩四周分布均匀，填砂时应把握好一次填入的砂量，保证不因砂量过多导致间隙堵塞；(3)、整个填砂过程需在混凝土初凝2小时内完成，以利于护筒拔除；I、拔除钢护套管：（1）、利用吊机将液压振动锤固定于护筒端部，启动锤，垂体振动的同时提升吊机钢丝绳，通过周边土质液化，使钢护筒逐步上移；（2）、护筒拔出后，回转吊机，将护筒搁置到附近待命平板驳船上，注意钢丝绳的收放速度，待平稳放置后拆除振动锤夹具；（3）、通过液压升降将风电作业平台整体下降2m。