[发明专利]一种海上风电基础非嵌岩单桩的施工工艺

摘要

本发明公开了一种海上风电基础非嵌岩单桩的施工工艺，包括以下流程：钢管桩制作、稳桩平台搭设、插桩、初打沉桩、钻孔、清孔和复打沉桩。插桩流程包括钢管桩起吊、钢管桩入龙口、钢管桩定位抱紧和钢管桩沉设步骤。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。本发明的施工工艺还在六个阶段控制钢管桩的垂直度，分别为入龙口阶段、沉设阶段、开锤前阶段、正常沉桩阶段、连续沉桩阶段、桩顶标高控制阶段。本发明的施工工艺，能够提高施工效率，有效提高非嵌岩桩的水平抵抗能力和抗拨能力，满足工程结构设计和施工的要求。

主权项

1.一种海上风电基础非嵌岩单桩的施工工艺，单桩采用直径7.0～7.3m、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39.2～45.9m，桩顶高程为15m，桩底标高约‑54～‑63m；所述施工工艺包括以下流程：钢管桩制作、稳桩平台搭设、插桩、初打沉桩、钻孔、清孔、复打沉桩；其特征在于，所述钢管桩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：①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先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，再插打两根定位工艺桩，然后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在插桩流程结束后安装上平台；所述插桩流程包括钢管桩起吊、钢管桩入龙口、钢管桩定位抱紧和钢管桩沉设步骤；进行钢管桩起吊步骤时，采用主吊船与辅吊船配合抬吊的方式将钢管桩起吊和竖桩；先将主吊船先挂扣钢管桩的两侧主吊耳，每侧主吊耳各挂两根钢丝绳，接着将辅吊船挂翻身吊耳的钢丝绳；再开始使主吊船与辅吊船同步起吊，当钢管桩完全离开运桩驳的甲板0.5m时，暂停起吊，检查每根钢丝绳的受力情况，无异常后继续起吊；当钢管桩距离运桩驳的甲板6～7m时，运桩驳退出施工区域；然后主吊船与辅吊船相互配合完成竖桩；完成竖桩后，辅吊船继续下放吊钩使钢丝绳不受力，同时主吊船继续上升吊钩，当钢管桩的翻身吊耳处在水面以上2～3m时，通过交通船将钢管桩上的翻身卸扣抽出；进行所述钢管桩入龙口步骤时，由主吊船起吊钢管桩，并缓慢进入稳桩平台的龙口，当钢管桩处于龙口中的桩中心位置时开始缓慢下放钢管桩；当钢管桩上的翻身吊耳距离稳桩平台顶面1m时，停止下放钢管桩，再将翻身吊耳割除，同时完成稳桩平台的下平台的外龙口梁的安装；进行所述钢管桩定位抱紧步骤时，先测量钢管桩的姿态，再通过稳桩平台上设置的定位系统调整钢管桩的垂直度，然后调整定位系统抱紧钢管桩；进行所述钢管桩沉设步骤时，主吊船下放钢丝绳，钢管桩在自重的作用下下沉至泥面下一定深度后停止下沉，确认钢管桩稳定后，主吊船继续下放钢丝绳，使钢丝绳处于不受力且不脱钩状态；观查15分钟确认钢管桩无变化后，解除主吊耳处的钢丝绳；进行所述初打沉桩流程时，通过主吊船起吊液压锤并套锤，当桩顶工装法兰与液压锤接触后，逐步下放吊钩，使压桩重量逐步增加，观测15分钟确认钢管桩的姿态无变化后，开动液压锤，液压锤先以小能量点动击沉钢管桩，当钢管桩入土30m时，改为连续击沉钢管桩，液压锤的击打能量由小到大；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，先吊离液压锤，接着安装稳桩平台的上平台，再架设钻机，采用配置了刮刀钻头和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管桩锁固；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管桩内，当钢管桩内的泥浆性能指标满足施工要求后开孔钻进；反循环排出的泥浆，采用泥浆分离器净化后循环使用；进行钻进成孔步骤时包括以下工序：①先采用刮刀钻头清水钻进，在钻头的外径护圈上镶焊数组钢丝绳刷，钢丝绳刷的外径大于钢管桩内径5～10cm，以保证在钻进过程中将钢管桩内壁上的地层附着物刷洗干净；②钻头钻出钢管桩后，大气量、中等钻压、慢转钻进成孔，钻孔直径比钢管桩的内径小200mm，钻进过程中每钻进一根钻杆就要扫孔，以保证钻孔直径和垂直度均满足要求；③钻进至基岩时，提钻更换滚刀钻头，采用大气量、中等钻压、低转速钻进成孔；在钻孔过程中，利用钻杆长度进行初步测量孔深；④终孔后利用专业测杆伸入孔内进行精确测量孔深；进行清孔流程时，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；进行复打沉桩流程时，移走钻机，主吊船重新就位，并将液压锤安放至钢管桩的顶部，通过液压锤对钢管桩进行击打至设计标高。