[发明专利]一种海上风电基础植入型嵌岩单桩的施工工艺

权利要求书

1.一种海上风电基础植入型嵌岩单桩的施工工艺，单桩采用直径6.7m、壁厚60～80mm的钢管桩，打入至碎裂状强风化花岗岩，总入土深度为22.9～27.6m，桩顶高程为15m，桩底标高为-43～-46m；所述施工工艺包括以下流程：钢管桩和钢护筒制作、稳桩平台搭设、钢护筒插装、钢护筒振设、钻孔、清孔、钢管桩植入、封底砼浇筑、桩外壁回填灌浆及回收钢护筒；其特征在于，

所述钢管桩和钢护筒制作流程包括管节下料、管节坡口加工、管节卷制成型、桩体顶部法兰装配、桩体拼接及防腐涂层涂装步骤；

所述稳桩平台搭设流程包括以下步骤：

稳桩平台包括上、下平台、四根辅助工艺桩、两根定位工艺桩和一套定位系统；下平台和四根辅助工艺桩通过定位平台船与下平台的龙口处钢管桩相对位置进行定位，再进行四根辅助工艺桩的插打，然后将辅助工艺桩与下平台上的辅助工艺桩套管上、下部通过钢板条焊接牢固；

②先移开定位平台船，接着插打两根定位工艺桩，再将定位工艺桩与下平台上的定位工艺桩套管上、下部通过钢板条焊接牢固；

③钢护筒插装流程结束后安装上平台；

所述钢护筒插装流程包括以下步骤：

将稳桩平台的下平台加工成导向架平台，导向架平台的中心即为钢管桩的中心；

②在钢护筒顶面以下2m处设置吊耳，采用辅吊船将钢护筒起吊；钢护筒通过辅吊船起吊至导向架平台并缓慢落入，当钢护筒通过导向架平台的下平台时停止下沉，采用两台水平尺测量钢护筒的垂直度，垂直度符合要求后，在导向架平台的底层通过液压千斤顶抱紧，再缓慢下沉；

③当钢护筒沉入至泥面交界处时，测量复核钢护筒的垂直度，符合要求再继续下沉至稳定，再采用液压四联动振动锤套在钢护筒的顶部，用辅吊船起吊液压四联动振动锤，对钢护筒进行振动沉设，待钢护筒的惯入度达到停锤标准，停锤复核钢护筒的垂直度，满足设计要求再加固钢护筒与导向架平台的连接；

所述钻孔流程包括钻机就位、安装钻杆、泥浆制备和钻进成孔步骤；

进行钻机就位步骤时，先吊离液压四联动振动锤，再架设钻机，采用配置了滚刀钻头的气举反循环液压动力钻机，通过抱桩器将钻机与钢护筒锁固；

进行安装钻杆步骤时，钻头、钻杆均在主吊船的甲板上拼装好之后再安装到钻机上；

进行泥浆制备步骤时，护壁泥浆采用不分散、低固相、高粘度的PHP高性能泥浆，先在泥浆池内采用泥浆搅拌机搅拌膨润土泥浆，然后利用泥浆泵泵送至钢护筒内，当钢护筒内的泥浆性能指标满足施工要求后开孔钻进；

进行钻进成孔步骤时，钻机启动钻孔时，钻孔直径由小到大，上部较松散土层时钻小孔，钻孔直径应比钢管桩的内径小200mm以上，遇到下部坚硬的岩石层应扩大钻孔直径，钻孔直径比钢管桩的内径大100mm～200mm；完成所述钻孔流程的钻进成孔步骤前，为了预防塌孔，先进行高压旋喷桩施工；高压旋喷桩施工包括钻孔、下喷射管、喷射、成桩工序；钻孔内径Φ600mm，沿内径Φ750mm钢护筒的内壁300mm环向布置，相邻孔搭接100mm；旋喷时，喷射压力为0.6～0.8MPa，喷射流量为0.8～1.2m³/min；喷射管提升速度为10～15cm/min，喷射管转速为10～15r/min；

进行所述清孔流程时，将钻具提升至离孔底30～50cm，缓慢旋转钻具，并补充优质泥浆，进行反循环清孔，同时保持孔内水头，防止塌孔；

进行所述钢管桩植入流程时，在钢管桩的顶部应安装桩顶工装法兰，桩顶工装法兰为L形截面结构，通过联接螺栓与桩顶法兰紧密贴合连接；先移走钻机，采用主吊船与辅吊船配合抬吊的方式将钢管桩从运桩驳上起吊和竖桩，并通过主吊船将钢管桩放入钢护筒内，接着通过定位系统将钢管桩定位至钢护筒的桩中心位置，再采用下平台上的千斤顶抱紧钢管桩，确认钢管桩的中心偏差在误差内，并复核钢管桩的垂直度符合要求后利用主吊船缓慢下放钢管桩，直至钢管桩停止下沉，然后在钢管桩顶部套装液压打桩锤，待钢管桩自沉至稳定后，液压打桩锤小能量缓慢锤击桩顶工装法兰，液压打桩锤的击打能量由小到大，直至钢管桩到达设计底标高；

进行所述封底砼浇筑流程时，封底高度为1.5m，采用C40水下不分散混凝土，并采用垂直导管法进行三点灌注，包括导管安装、二次清孔、水下混凝土浇筑和复打步骤；

进行所述桩外壁回填灌浆流程时，即在钢管桩的底部外壁与岩土之间进行灌浆；设置四套注浆系统，每套注浆系统均包括四根注浆管和四根回浆管；注浆时首先对桩端部注浆系统进行注浆，待回浆管出浆时封堵回浆管，对注浆管继续注浆，直至达到额定注浆压力，在额定注浆压力下注浆流量小于2L/min且维持0.5h后，或在注浆过程中突然出现注浆流量增大、注浆压力骤减的情况时，停止注浆并封堵注浆口；

进行所述回收钢护筒流程时，通过液压四联动振动锤拔出钢护筒。

2.根据权利要求1所述的海上风电基础植入型嵌岩单桩的施工工艺，其特征在于，所述封底砼浇筑流程的导管安装步骤时，先在所述钢管桩的顶部搭设作业平台，在该作业平台上安装三根内径为300mm的导管及三个与三根导管的顶部连接的灌浆料斗；三根导管以它们的中心连线呈等边三角形的方式布置在桩孔内，等边三角形的每条边长等于混凝土的流动半径2.5～4.0m，每根导管的底端距离桩孔底为30～50cm；进行二次清孔步骤时，先将风管下入导管内，风管上部通过专用接头与空压机的气管相接，并将专用接头与导管连接；接着将导管提起一定高度，该高度是根据桩孔底的沉淀厚度确定，然后开启空压机供气，气举反循环正常后，边循环边缓慢下放导管，直至导管下放至桩孔底，待排出的泥浆中含砂量满足要求，即桩孔底沉渣清除干净；进行水下混凝土浇筑步骤时，现场拌制混凝土后泵送至导管内，从孔底往上浇筑；进行复打步骤时，采用液压打桩锤在混凝土初凝前将钢管桩击打至设计标高。