[发明专利]避免植入式嵌岩钢管桩上浮风险的灌浆系统及灌浆方法

说明书

本申请公开了避免植入式嵌岩钢管桩上浮风险的灌浆系统及灌浆方法。灌浆系统，包括：带有径向出浆口的钢管桩、第一灌浆管、第二灌浆管、第一模板、第二模板和封板，第一模板、第二模板和封板依次设置于钢管桩内，第一模板与钢管桩的端口之间形成桩底空腔，第一灌浆管的出料端与桩底空腔连通，第二灌浆管的出料端设置于第一模板和第二模板之间并与钢管桩的外部连通，第一灌浆管的进料端与第二灌浆管的进料端均设置于封板的开放侧。灌浆方法，基于所述的灌浆系统，采取向桩底空腔以及第一环形空间泵送添加了速凝剂的灌浆料，使得灌浆料能够在较短的时间内凝结，失去流动性，消除后续灌浆步骤对桩底形成的顶托作用和浮力作用，有效解决上浮问题。

技术领域

本申请属于海上风电技术领域，具体涉及避免植入式嵌岩钢管桩上浮风险的灌浆系统及灌浆方法。

背景技术

随着近海资源开发逐渐趋于饱和及海上风电技术的不断发展，未来海上风电将从近、浅海走向远、深海，大容量机组则是我国海上风电的必然发展趋势。在水深较深的海域中，导管架基础结构作为风机基础结构的主要型式，具有刚度较高、施工工艺较为成熟、能更好地满足深水风电场大容量风机的频率要求等优点，已经成功应用于阳江南鹏岛、阳西沙扒、惠州等多个海上深水风电场建设项目。

国内已建和在建的导管架风电基础项目中，桩基型式一般有打入桩和植入式嵌岩桩两种。对于覆盖层比较薄的风电场，导管架基础往往需要嵌岩，以增加基础的抗拔力。植入式嵌岩钢管桩施工工艺为：在海床面上安装嵌岩平台、打钢护筒至预定岩层、嵌岩钻孔至设计标高、嵌岩钢管桩植入、植入式嵌岩钢管桩和岩壁之间环形空间灌浆、植入式嵌岩钢管桩和钢护筒之间环形空间灌浆施工、海床面以上钢护筒割除。植入式嵌岩钢管桩在植入施工和环形空间灌浆施工时，钢管桩底部现场浇筑或预浇筑一段桩芯混凝土，钢管桩除自身重力外，同时承受环形空间泥浆浮托力、灌浆顶托作用以及粘滞作用，存在较大的上浮风险。灌浆施工过程中钢管桩的上浮，不可逆转且无法消除，严重影响植入式嵌岩钢管桩基础的施工质量，造成导管架无法安装。工程应用中，通常采用环形空间灌浆分段浇筑、钢管桩顶部与钢护筒焊接反力架临时固定等工艺。实践表明，该类工艺施工效率低，尤其在深远海区域，海况恶劣，灌浆施工窗口期异常紧张，水下焊接作业风险大、焊接质量低。

因此，亟需提出一种避免植入式嵌岩钢管桩上浮风险的灌浆系统及灌浆方法，以确保灌浆施工质量。

发明内容

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避免植入式嵌岩钢管桩上浮风险的灌浆系统及灌浆方法。

为解决上述技术问题，本申请通过以下技术方案来实现：

本申请提出避免植入式嵌岩钢管桩上浮风险的灌浆系统，包括：带有径向出浆口的钢管桩、第一灌浆管、第二灌浆管、第一模板、第二模板和封板，所述第一模板、所述第二模板和所述封板依次设置于所述钢管桩内，所述第一模板与所述钢管桩的端口之间形成桩底空腔，所述第一灌浆管的出料端与所述桩底空腔连通，所述第二灌浆管的出料端设置于所述第一模板和所述第二模板之间并与所述钢管桩的外部连通，所述第一灌浆管的进料端与所述第二灌浆管的进料端均设置于所述封板的开放侧。

可选地，上述的避免植入式嵌岩钢管桩上浮风险的灌浆系统，其中，还包括：备用灌浆管，所述备用灌浆管的出料端设置于所述第一模板和所述第二模板之间并与所述钢管桩的外部连通，所述备用灌浆管的进料端设置于所述封板的开放侧。

可选地，上述的避免植入式嵌岩钢管桩上浮风险的灌浆系统，其中，还包括：钢护筒，所述钢护筒设置于所述钢管桩的外侧且与所述钢管桩之间形成第二环形空间。

可选地，上述的避免植入式嵌岩钢管桩上浮风险的灌浆系统，其中，还包括：应急灌浆管，所述应急灌浆管设置于所述钢管桩与所述钢护筒之间。

可选地，上述的避免植入式嵌岩钢管桩上浮风险的灌浆系统，其中，所述应急灌浆管套设有用于调节伸入长度的卡环。