海上风电导管架的灌浆工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于特种施工技术领域，设及海上风电导管架的灌浆工艺。
【背景技术】
[0002] 目前，在重力式、单粧式、吸力式、=粧(多粧)导管架式和浮体式等多种海上风电 基础结构形式中，导管架作为一种重量轻、海床地质条件适应性好、稳定性好、适合较深海 域的海上风电基础，在欧洲海上风电场得到了广泛应用。风电机组、波浪和洋流等载荷主要 通过导管架结构经灌浆料传递至钢管粧，钢管粧再把载荷传递到海床。而导管架基础和钢 管粧连接主要通过灌浆方式进行，灌浆质量直接影响到导管架的整体稳定性能和安全性。
[0003] 目前，灌浆技术作为导管架安装的重要关键技术，越来越受到业界的关注。海上风 电导管架基础施工中，水下灌浆技术是施工难点，导管架基础和钢管粧连接主要通过灌浆 方式进行。灌浆连接是由两个同屯、管状部分组成的结构连接件，外部和内部管之间的环形 区域被填充灌浆。根据国外经验，在海上风电项目中，导管架灌浆连接通常采用累送压浆的 方式将灌浆料灌注到海平面W下的灌浆连接段。在灌浆施工中，要求在海上恶劣施工条件 下较短时间内完成水下灌浆，对材料的工作性、可累送性和早期强度提出较为苛刻的技术 要求。风机基础是海上风电建设的重要分部工程，导管架基础结构具有稳定性好，海床地质 适应性强等特点，风电机组、波浪和洋流等荷载作用在导管架上，导管架将荷载传递至钢管 粧，再传递至海床，作为连接钢管粧和导管架的灌浆施工质量直接影响到风机的整体结构 安全。
[0004] 根据结构形式和灌浆连接段标高的不同，灌浆施工分为水上灌浆和水下灌浆。由 于波浪、海流等水文环境较为复杂，可操作性差，导致水下灌浆作业难度高，特别对于海况 恶劣的海域，施工窗口期短，影响海上风电机组基础支撑结构的安装，容易引起风电场建设 项目的滞后。
[0005] 国外海上风电导管架灌浆技术成熟，并有欧洲大量海上风电场的成功应用案例。 我国目前灌浆连接技术的应用主要是在江苏如东潮间带风电场，采用的是水上灌浆的方 法，对于水深较深的海域，主要采用水下灌浆的方法。在海上石油平台导管架施工有类似灌 浆经验，但运类灌浆对材料、设备和工艺要求较低，采用普通水泥浆，并且灌浆工艺也较为 简单。但对于海上风电基础导管架灌浆，由于其结构型式与采油平台的差别导致灌浆材料、 灌浆工艺更为复杂，目前国内没有成熟的经验可W借鉴。
【发明内容】
[0006] 鉴于W上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供海上风电导管架的灌浆工 艺，用于提供解决外海恶劣工况条件下快速进行导管架灌浆施工的方法，针对海上风电导 管架灌浆外海施工和设计施工提出的极为苛刻的特殊灌浆要求，解决水下灌浆容易堵管和 难于灌注的难题，并W克服普通灌浆工艺技术的不足，弥补国内海上风电导管架灌浆施工 技术空白。
[0007] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供海上风电导管架的灌浆工艺，包括 W下步骤：
[0008] 1)在海上打入管粧和安装导管架之后，所述导管架的腿柱与管粧相套接且所述腿 柱与管粧之间形成环形空间；
[0009] 较佳地，所述导管架的腿柱与管粧相套接为腿柱套接在管粧外侧(外套式)或腿柱 插入到钢管粧内部（内插式），即外套或内插两种连接方式。
[0010] 优选地，所述管粧为中空钢管粧。
[0011] 优选地，所述导管架的腿柱为中空钢套筒(外套式)或闭口钢管腿柱（内插式）。
[0012] 较佳地，所述安装导管架要将导管架调平。所述导管架调平，在导管架的腿柱与管 粧之间形成环形空间后进行，使导管架固定且其顶部法兰面倾斜度满足规定要求，具体为 上部风机塔筒与导管架顶部法兰盘对接后，使上段塔筒垂直度偏差小于3%。。
[0013] 较佳地，所述环形空间两侧的腿柱与管粧表面设有剪切键。所述剪切键在灌浆时， 能够增大灌浆料与腿柱、管粧表面之间的剪切粘结强度，通过灌浆料与腿柱、管粧表面剪切 键等机械装置之间的粘合和密闭摩擦综合作用，将导管架与粧基础连接成一个有机整体， 使基础连接更加可靠，风电机组运行更加平稳。
[0014] 2)将步骤1)所述环形空间的底部封堵，并设置连通所述环形空间的灌浆管线；
[0015] 较佳地，所述环形空间的底部封堵采用橡胶片或钢板通过螺栓连接或焊接方式进 行封闭堵塞。所述环形空间的底部封堵能够确保灌浆时浆料不泄漏。
[0016] 较佳地，所述灌浆管线包括有主灌浆管线和备用灌浆管线。
[0017] 优选地，所述主灌浆管线为低位注浆管线，所述主灌浆管线中的灌浆管一端延伸 到水面标高W上的导管架上部平台，通过法兰盘与转接口连接，再通过快速接头与灌浆软 管连接，然后通过灌浆软管与灌浆累相连通，所述灌浆管的另一端与环形空间底部的灌浆 孔相连通。
[0018] 优选地，所述备用灌浆管线为高位注浆管线，所述备用灌浆管线中的灌浆管一端 延伸到水面标高W上的导管架上部平台，通过法兰盘与转接口连接，再通过快速接头与灌 浆软管连接，然后通过灌浆软管与灌浆累相连通，所述灌浆管的另一端与环形空间中部的 灌浆孔相连通。
[0019] 更优选地，所述灌浆软管为橡胶软管。
[0020] 更优选地，所述灌浆管线中的灌浆管为钢管。
[0021] 更优选地，所述灌浆软管直径不小于2.5寸，耐压性能不低于85bar。
[0022] 更优选地，所述灌浆管的内径不小于2.5寸。
[0023] 更优选地，所述灌浆管不存在缩径或变径。
[0024] 更优选地，所述灌浆管在任何情况下的弯曲半径不得小于700mm。
[0025] 更优选地，所述灌浆管与灌浆软管相连接的一端设有定制转接口。
[0026] 进一步优选地，所述定制转接口一端设置法兰盘与灌浆管连接，另外一端设有快 速接头能够与灌浆软管快速连接，所述快速接头内径不存在缩径。
[0027] 进一步优选地，所述转接口上设置有阀口，所述阀口为不缩径的蝶阀。所述阀口不 能米用球阀。
[0028] 更优选地，所述灌浆管上的弯头为圆弧形弯头，所述弯头内径不小于软管内径。所 述灌浆管上的弯头不能是直角弯头。
[0029] 3)再将灌浆料浆体经灌浆管线通过累送压浆，对环形空间进行灌浆；
[0030] 较佳地，所述灌浆前，要对需要灌浆的环形空间进行清理检查。所述清理检查为检 查环形空间底部封堵和灌浆管线连接情况，清除环形空间内泥沙、油污等有害物质，检查和 核实灌浆管路是否通杨，确认环形空间的内外侧的腿柱与管粧采取临时锁定措施，使腿柱 与管粧之间没有相对较大的位移和扰动。
[0031] 较佳地，所述灌浆前，采用润管料对灌浆管线进行润管。所述润管过程能够防止压 浆过程可能发生的堵管现象。
[0032] 优选地，所述润管料为材料供应商提供的专用润管料浆体或者水胶比不大于0.5 的水泥浆体。
[0033] 更优选地，所述专用润管料浆体按照润管料使用说明所规定在干料中加入水后揽 拌制备。更优选地，所述润管料干料的加水揽拌时间不少于5min。
[0034] 优选地，所述润管是将润管料通过累送压浆输入灌浆管线。根据具体工程灌浆管 线设置情况，可不将润管料浆体压入环形空间，但采用润管料对灌浆管线的润管程序必不 可少。
[0035] 更优选地，所述润管时，累送压浆的压力小于15bar，累送速度为0.3-0.4t/min，流 量为140-16化/min。进一步优选地，所述润管时，累送压浆的压力小于15bar，累送速度为 0.35t/min，流量为 150L/min。
[0036] 更优选地，所述润管后的润管料经灌浆管线压入环形空间。
[0037] 更优选地，所述润管料的用量为0.2~0.4吨/环空。
[0038] 更优选地，所述润管料的入累控制标准为:流动度:320~350mm;溫度:5~30°C。所 述润管料的流动度根据国家标准GB/T 50448-2008中规定的灌浆料流动度试验方法进行测 定。
[0039] 较佳地，所述灌浆料为材料供应商提供的专用灌浆料浆体，并按照灌浆料使用说 明所规定在干料中加入水后揽拌制备。
[0040] 优选地，所述灌浆料为专利申请号201410242676.1中所述的海上风电导管架灌浆 材料。所述灌浆料不同于普通的水泥基灌浆料，其具有大流动性、高早强、超高强、微膨胀等 优异性能。
[0041 ] 更优选地，所述灌浆料中，干料与水的质量比为:1:0.078-0.082。
[0042] 优选地，所述灌浆料干料采用吨包包装后存放，所述一个吨包的净重为1吨。
[0043] 更优选地，所述吨包包装使用敞口集装箱存放，并将集装箱上口采用油布遮挡。所 述吨包包装需要防雨、防潮、防晒。
[0044] 优选地，所述灌浆料干料的加水揽拌时间为5~7min。
[0045] 优选地，所述灌浆料采用立轴式强制式揽拌机进行揽拌。所述立轴式强制式揽拌 机优选为奖叶揽拌机。具体揽拌时，将灌浆料干料采用吨包包装后，起吊破袋后干料加入揽