一种海上风电嵌岩单桩施工优化方法与流程

本发明涉及海上风电工程基础施工，具体涉及一种海上风电嵌岩单桩施工优化方法。

背景技术：

1、地质条件复杂的海域建设海上风场时，较多的涉及大直径单管桩的嵌岩施工，尤其是“植桩嵌岩”施工，受恶劣海况及复杂地质的影响，施工工期往往超过三个月，成本居高不下。一般而言，当海床中风化岩面以上的覆盖层厚度小于25米，适用于正常的植桩嵌岩施工。当海床中风化岩面以上的覆盖层厚度大于40米，适用于可直接打入的摩擦桩施工。但是，覆盖层厚度在25米与40米之间的区域，若做成可直接打入式的摩擦桩，则桩基承载力明显不满足安全要求。若做成植入式嵌岩桩，则会显著增加内护筒及嵌岩辅助平台的尺寸，增加大直径嵌岩钻机钻孔过程中遇到斜岩，孤石及塌孔的风险。对施工船机的起重能力要求也显著提高，施工工期和施工成本都会明显增加。传统的管桩施工都避开了覆盖层深度在25米与40米之间的区域，或者转而寻求其他更高成本更长工期的群桩基础形式，如高桩承台等。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种海上风电嵌岩单桩施工优化方法，能够在有效提高桩基承载力的同时，避免嵌岩工序，降低成本，节省工期。

2、为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

3、根据本发明实施例的一种海上风电嵌岩单桩施工优化方法，包括：

4、s100、安装管桩，并对管桩进行锤击沉桩；

5、s200、当土层较为致密，锤击沉桩困难时，对所述管桩进行桩内清孔后，将所述管桩沉桩至设计标高；

6、s300、在管桩周围土体内依次间隔设置多个旋喷管，并进行旋喷作业以形成桩外周加固层；

7、s400、通过旋喷管在海床表面喷射水下混凝土以形成防冲刷层；

8、s500、向管桩内回填水下混凝土以恢复所述管桩内的内摩阻力。

9、通过在管桩周围设置多个旋喷管并进行旋喷作业以形成桩外周加固层，有效提高了桩基的承载能力。其次，通过旋喷管在海床表面喷射水下混凝土形成防冲刷层，提高了桩基的抗冲刷能力。再者，通过向管桩内回填水下混凝土，进一步提高了桩基的承载力。

10、在本发明的一个实施例中，安装管桩，并对管桩进行锤击沉桩，包括：

11、s110、在指定的海床位置，初次锤击管桩，将管桩沉入海床至稳定深度。

12、管桩锤至自稳定深度后，无需设置稳桩设施，有利于后续钻孔和锤击施工。

13、在本发明的一个实施例中，当土层较为致密，锤击沉桩困难时，对管桩进行桩内清孔后，将管桩沉桩至设计标高，包括：

14、s210、在管桩内部钻孔进行桩内清孔后，对管桩进行沉桩施工。

15、在本发明的一个实施例中，在管桩内部钻孔进行桩内清孔后，对管桩进行沉桩施工，包括：

16、s211、在管桩桩顶架设钻机，并通过钻机在管桩桩内部，进行桩内清孔以破坏土壤的桩塞效应；

17、s212、再次架设打桩锤，使打桩锤锤击管桩，进行沉桩；

18、s213、循环使用打桩锤和钻机，以将管桩沉桩至设计标高。

19、通过在管桩内部钻孔并进行桩内清孔，利于后续再次进行锤击沉桩，此外通过循环使用打桩锤和钻机，可以将管桩沉桩至设计标高，可以有效提高桩基的承载能力。

20、在本发明的一个实施例中，在管桩周围土体内依次间隔设置多个旋喷管，并进行旋喷作业以形成桩外周加固层，包括：

21、s310、以管桩为圆心，在管桩周围土体内间隔环绕布置多个引孔；

22、s320、依次向引孔内导入旋喷管进行旋喷作业，以形成旋喷加固体。

23、通过在引孔内分别导入旋喷管进行旋喷作业，可以在管桩周围形成多个圆柱状的旋喷加固体，可以有效强化桩周土层，加固桩周软土地基，提高桩基的水平承载力，确保桩基的稳定和安全。

24、在本发明的一个实施例中，旋喷管旋喷压力为10-45mpa。由此，旋喷管喷出的浆料可以充分地与桩周土体结合，进而形成旋喷加固体。

25、在本发明的一个实施例中，旋喷加固体直径为1-1.5米。由此，可以有效强化桩周土层。

26、在本发明的一个实施例中，多个旋喷加固体间隔形成为多层环形结构，多层环形结构形成为桩外周加固层。

27、多个旋喷加固体之间的土层可以相互挤压凝实，可以有效强化桩周土层，加固桩周软土地基，提高桩基的水平承载力。

28、在本发明的一个实施例中，桩外周加固层内层和外层的间距为1-8米。由此，可以充分加固桩周附近的土层。

29、在本发明的一个实施例中，通过旋喷管在海床表面喷射水下混凝土以形成防冲刷层，包括：

30、通过旋喷管向管桩沉桩施工形成的海床凹坑表面喷射水下混凝土，以使水下混凝土自流平形成防冲刷层。

31、通过旋喷管在管桩沉桩施工形成的海床凹坑表面喷射水下混凝土，水下混凝土形成自流平，水下混凝土与海床表层土壤粘接成为一个整体，保护桩基一定范围内的土体不被水流冲刷流失，从而代替后期额外抛设的块石。

32、在本发明的一个实施例中，回填的水下混凝土抗压强度大于c30。通过回填水下混凝土以形成桩内回填土，可以恢复管桩内部因钻孔而损失的内摩阻力，从而进一步提高桩基的承载力。

33、本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：

34、本发明的海上风电嵌岩单桩施工优化方法，通过在管桩周围设置多个旋喷管并进行旋喷作业以形成桩外周加固层，有效提高了桩基的承载能力。同时通过旋喷管在海床表面喷射水下混凝土形成防冲刷层，可以有效保护桩基周围的土体不被水流冲刷流失，从而提高了桩基的水平承载力，减小管桩受载后倾斜的可能。其次，通过向管桩内回填水下混凝土，可以恢复管桩内的摩擦阻力，进一步提高桩基的承载力。综上，本发明的施工方法有效避免了桩基进入中风化硬岩层的嵌岩施工，且桩基加固与防冲刷共用一套船机装备，全程无需更换船机，从而大幅节省了工期和施工成本。

技术特征：

1.一种海上风电嵌岩单桩施工优化方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的海上风电嵌岩单桩施工优化方法，其特征在于，所述安装管桩，并对所述管桩进行锤击沉桩，包括：

3.根据权利要求2所述的海上风电嵌岩单桩施工优化方法，其特征在于，当土层较为致密，锤击沉桩困难时，对所述管桩进行桩内清孔后，将所述管桩沉桩至设计标高，包括：

4.根据权利要求3所述的海上风电嵌岩单桩施工优化方法，其特征在于，在所述管桩内部进行钻孔进行桩内清孔后，对所述管桩进行沉桩施工，还包括：

5.根据权利要求1所述的海上风电嵌岩单桩施工优化方法，其特征在于，在所述管桩周围土体内依次间隔设置多个旋喷管，并进行旋喷作业以形成桩外周加固层，包括：

6.根据权利要求5所述的海上风电嵌岩单桩施工优化方法，其特征在于，所述旋喷管旋喷压力为10-45mpa。

7.根据权利要求6所述的海上风电嵌岩单桩施工优化方法，其特征在于，所述旋喷加固体直径为1-1.5米。

8.根据权利要求7所述的海上风电嵌岩单桩施工优化方法，其特征在于，多个所述旋喷加固体间隔形成为多层环形结构，多层环形结构形成为所述桩外周加固层。

9.根据权利要求8所述的海上风电嵌岩单桩施工优化方法，其特征在于，所述桩外周加固层内层和外层的间距为1-8米。

10.根据权利要求1所述的海上风电嵌岩单桩施工优化方法，其特征在于，通过所述旋喷管在海床表面喷射水下混凝土以形成防冲刷层，包括：

技术总结
本发明提供一种海上风电嵌岩单桩施工优化方法，包括：S100、安装管桩，并对所述管桩进行锤击沉桩；S200、当土层较为致密，锤击沉桩困难时，对所述管桩进行桩内清孔后，将所述管桩沉桩至设计标高；S300、在所述管桩周围土体内依次间隔设置多个旋喷管，并进行旋喷作业以形成桩外周加固层；S400、通过所述旋喷管在海床表面喷射水下混凝土以形成防冲刷层；S500、向所述管桩内回填水下混凝土以恢复所述管桩内的内摩阻力。本发明的海上风电嵌岩单桩施工优化方法有效提高了地基的承载能力，避免了费时费力的中风化硬岩嵌岩工序，从而大幅降低了工程造价，节省了大量的建设工期。

技术研发人员：刘天文,李天鹏,张帆,张汉超
受保护的技术使用者：上海振华重工(集团)股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14