[发明专利]一种海上风电超大直径植入式嵌岩单桩施工方法及系统

说明书

本发明公开了一种海上风电超大直径植入式嵌岩单桩施工方法及系统，该方法包括浮吊船拖航至施工现场并抛锚定位；所述浮吊船用于吊装各待吊装部件；采用大型运输船运输所述各待吊装部件到所述施工现场；所述各待吊装部件包括稳桩平台、中心护筒、钻机；所述稳桩平台包括固定相连的稳桩平台基架以及固定桩。本申请提供的方法，适用于Ⅲ型单桩结构的施工，并适用于裸岩机位或几乎无覆盖层的机位，可确保海上钻孔的施工工艺及灌浆的可靠性。同时通过混凝土浇筑不需要在单桩上开孔也不需要布置灌浆管，避免了开孔导致的应力集中问题。同时施工方便易行，可以有效提供工作效率。

技术领域

本发明涉及海上风机基础结构施工技术领域，特别是涉及一种海上风电超大直径植入式嵌岩单桩施工方法及系统。

背景技术

海上风电凭借风资源稳定、不占用陆上资源、发电效率高等诸多优势已成为我国能源结构的重要组成部分，目前我国海上风电已进入大规模发展阶段。要想将风电机组安装在海上，必须依靠各种各样的基础型式来支撑上部塔架和机组。目前世界范围内采用的海上风电基础型式包括单桩基础，多角架基础，导管架基础，重力式基础，漂浮式基础等结构型式，其中，在目前我国开发的水深范围内，单桩基础由于结构型式简单，受力明确，节点焊缝少，用钢量较少，成本较低等优势成为业内最受欢迎的基础型式。

大直径单桩基础直径一般达4m～7m，要想利用如此庞大的桩基支撑上部风电机组结构长期可靠运行(一般25年)，必须将该桩基打入海底一定深度，该过程需要依靠能量较大的打桩锤，并且受海底的地质条件影响较大，当海底岩基埋藏较浅地质较硬时桩基将很难打入。随着我国海上风电的开发进程和经验积累，目前业界通常根据地质条件(岩基埋藏深度)将单桩基础的应用分为三类，如表1所示，不同类型的单桩将会采用不同的施工工艺。

表1单桩基础应用分类

2015年以前，我国海上风电开发主要集中在江苏、上海海域，该海域海底地质较软，主要为I类桩，可采用大型打桩锤直接将桩基打入到设计要求的深度。然而像福建海域，海底花岗岩埋藏较浅且硬度可达130Mpa，对于海上风电大直径单桩基础很难直接打入，常规的嵌岩钻机亦无法满足钻孔要求，鉴于此，该海域海上风电开发一直比较缓慢。但福建海域风资源非常优越，从风资源角度来说是海上风电开发的“天府之地”。随着海上风电的大力发展，近几年，各大开发商、设计施工单位逐步开始探索该海域地质条件下海上风电的开发方案，并探索大直径单桩基础在岩基海床条件下应用的可行性。表1中的三类单桩基础的分类也是在这种条件下提出的。

目前I型单桩沉桩技术已比较成熟，II型和III型单桩还属于探索阶段，针对II型单桩、III型单桩的施工工艺还属于空白。

发明内容

本发明提供了一种海上风电超大直径植入式嵌岩单桩施工方法及系统。

本发明提供了如下方案：

一种海上风电超大直径植入式嵌岩单桩施工方法，包括：

浮吊船拖航至施工现场并抛锚定位；所述浮吊船用于吊装各待吊装部件；

采用大型运输船运输所述各待吊装部件到所述施工现场；所述各待吊装部件包括稳桩平台、中心护筒、钻机；所述稳桩平台包括固定相连的稳桩平台基架以及固定桩；

采用浮吊船起吊所述稳桩平台至机位海床面，并根据所述稳桩平台水平状况进行调平；将固定桩打入至一定的入泥深度固定稳桩平台；所述入泥深度的数值根据所处机位的地质条件通过有限元软件估算得出；

采用浮吊船起吊所述中心护筒至稳桩平台内，安装中心护筒打桩专用过渡段，采用液压锤将中心护筒打入泥面；打入深度不小于预定的最小打入深度值；

采用浮吊船吊装所述钻机至稳桩平台上，通过所述钻机进行钻孔；钻孔完成后，利用所述浮吊船将所述钻机拆除；