本发明公开了一种海上风电植入式钢管桩的封底施工工艺，包括步骤一，在钢管桩内安装封底装置，该封底装置包括封底板和底盖板；封底板焊接在钢管桩的内壁下部，该封底板的中心开设一个通孔并焊接套管；底盖板的顶面中部焊接一个具有吊孔的导向件，在吊孔中穿一个固定绳圈，该底盖板通过若干根限位钢筋设在套管的下方；步骤二，将钢管桩运至施工现场，在底盖板的固定绳圈中穿一根收紧绳索，并将收紧绳索的两端引至钢管桩的顶部固定；步骤三，钻嵌岩孔；步骤四，将钢管桩插入嵌岩孔；步骤五，将收紧绳索带紧受力，使底盖板将套管下口封闭；步骤六，环空灌浆；步骤七，当灌浆料达到初凝后，将收紧绳索回收。本发明能在植桩后直接进行桩外环空灌浆。
1.一种海上风电植入式钢管桩的封底施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，钢管桩制作，先采用钢板卷制成钢管桩，接着在钢管桩内安装封底装置，该封底装置包括一块封底板和一块底盖板；所述封底板焊接在钢管桩的内壁下部，该封底板的中心开设一个通孔，该封底板的底面对应通孔的位置焊接一个内径与所述通孔的直径相同的套管，该套管的内壁上通过粘结剂安装一个橡胶圈；所述底盖板的直径大于所述套管的外径，该底盖板的顶面中部焊接一个具有吊孔的导向件，在吊孔中穿一个固定绳圈，该底盖板通过若干根限位钢筋同轴地设在所述套管的下方；每根限位钢筋具有竖向部和横向部而呈倒L形，且每根限位钢筋的竖向部的长度大于所述套管的长度，每根限位钢筋的竖向部插在所述橡胶圈的内孔中，使若干根限位钢筋的横向部搭在封底板的顶面上，若干根限位钢筋的竖向部的下端沿所述导向件的外围均布地焊接在底盖板的顶面上；在位于封底板的下方的同一高度位置沿钢管桩的侧壁均布地开设多个进浆孔；钢管桩内在封底板的上方开设若干个灌浆口，钢管桩内布置若干根与若干灌浆口一一连通的灌浆管线；
步骤二，由运输船将钢管桩运至施工现场，在底盖板上的固定绳圈中穿一根收紧绳索，将收紧绳索的两端从橡胶圈的内孔引至钢管桩的顶部固定；
步骤三，先在桩位处搭设一座嵌岩施工平台，接着将钻机吊至嵌岩施工平台上，再利用钻机完成嵌岩孔的施工，然后移开钻机；
步骤四，利用起重船将钢管桩吊起并竖直插入嵌岩孔内，直至插至嵌岩孔的孔底；
步骤五，将收紧绳索带紧受力，使底盖板将封底板上的套管下口闭合密封；
步骤六，通过布置在钢管桩内的灌浆管线对钢管桩与嵌岩孔之间的嵌岩段环形空间及钢管桩与岩层上方的土层之间的土层环形空间进行灌浆，并通过钢管桩下部的进浆孔对所述封底板以下的钢管桩内浇筑灌浆料，直至封底板以下的钢管桩内、嵌岩段环形空间及土层环形空间充满灌浆料；
2.根据权利要求1所述的海上风电植入式钢管桩的封底施工工艺，其特征在于，所述封底板的顶面边缘均布地设有若干与钢管桩的内壁连接的外加强筋板；所述套管的外壁上均布地设有若干与封底板的底面连接的内加强筋板。
3.根据权利要求1所述的海上风电植入式钢管桩的封底施工工艺，其特征在于，所述导向件由三块直角三角形板构成，该三块直角三角形板的一条直角边焊接在一起而呈Y形布置，该三块直角三角形板的另一条直角边均焊接在底盖板的顶面上，每块直角三角形板的上部各自开设一个吊孔。
4.根据权利要求1所述的海上风电植入式钢管桩的封底施工工艺，其特征在于，进行步骤四时，在嵌岩施工平台上设置导向架，导向架中心与嵌岩孔中心在同一垂线上，利用起重船将钢管桩对准导向架的中心插入嵌岩孔内，直至插到嵌岩孔底，再利用导向架和嵌岩施工平台上的四组千斤顶对钢管桩进行调直，调直后利用限位架将钢管桩临时固定。
5.根据权利要求1所述的海上风电植入式钢管桩的封底施工工艺，其特征在于，所述嵌岩孔的孔径比钢管桩的直径大300±50mm，嵌岩孔的深度为中风化岩面以下2～5倍桩径。
一种海上风电植入式钢管桩的封底施工工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及一种海上风电植入式钢管桩的封底施工工艺。
背景技术
[0002] 目前植入式钢管桩的施工工艺的流程是：先搭设施工平台，打入钢护筒，护筒稳住之后下钻机钻孔，钻孔至设计桩底标高后，孔内植入钢管桩并固定后，钢管桩底部通过水下封底混凝土浇筑一段桩芯混凝土，钢管桩的外壁与嵌岩孔壁之间的间隙通过水下灌浆工艺灌入水下不分散灌浆材料(侧壁灌浆),以将钢管桩与基岩粘结形成永久连接。
[0003] 该施工工艺需要在钢管桩100的内壁设置灌浆管20，在钢管桩100插入嵌岩孔200后，需要通过灌浆管20在钢管桩100内的底部浇筑高度为1m的封底混凝土10(见图1)，这就需要搅拌船定位于机位旁进行浇筑。为防止混凝土离析，还需在桩内下放混凝土导管进行砼浇筑。浇筑完成后，封底混凝土初凝的时间约为12h，等待初凝完成后再进行侧壁灌浆。
[0004] 该施工工艺下放混凝土导管需要4h，搅拌船定位起锚及浇筑需要花6h，等待封底混凝土初凝的时间为12h，共计花费22h。该施工工艺增加了现场搅拌船及锚艇的工作负担，不能充分利用船机，施工总花费时间较多，且由于侧壁灌浆等待时间过长，会增加侧壁塌孔的风险。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种海上风电植入式钢管桩的封底施工工艺，它在制桩过程中安装封底装置，该封底装置起到了隔绝桩内外的作用，可直接进行桩外环空灌浆，节省了施工时间，减少了船舶资源的投入，同时也降低了侧壁塌孔的风险，提高施工质量。
[0006] 本发明的目的是这样实现的：一种海上风电植入式钢管桩的封底施工工艺，包括以下步骤：
[0007] 步骤一，钢管桩制作，先采用钢板卷制成钢管桩，接着在钢管桩内安装封底装置，该封底装置包括一块封底板和一块底盖板；所述封底板焊接在钢管桩的内壁下部，该封底板的中心开设一个通孔，该封底板的底面对应通孔的位置焊接一个内径与所述通孔的直径相同的套管，该套管的内壁上通过粘结剂安装一个橡胶圈；所述底盖板的直径大于所述套管的外径，该底盖板的顶面中部焊接一个具有吊孔的导向件，在吊孔中穿一个固定绳圈，该底盖板通过若干根限位钢筋同轴地设在所述套管的下方；每根限位钢筋具有竖向部和横向部而呈倒L形，且每根限位钢筋的竖向部的长度大于所述套管的长度，每根限位钢筋的竖向部插在所述橡胶圈的内孔中，使若干根限位钢筋的横向部搭在封底板的顶面上，若干根限位钢筋的竖向部的下端沿所述导向件的外围均布地焊接在底盖板的顶面上；在位于底封板的下方的同一高度位置沿钢管桩的侧壁均布地开设多个进浆孔；钢管桩内在封底板的上方开设若干个灌浆口，钢管桩内布置若干根与若干灌浆口一一连通的灌浆管线；
[0008] 步骤二，由运输船将钢管桩运至施工现场，在底盖板上的固定绳圈中穿一根收紧绳索，将收紧绳索的两端从橡胶圈的内孔引至钢管桩的顶部固定；
[0009] 步骤三，先在桩位处搭设一座嵌岩施工平台，接着将钻机吊至嵌岩施工平台上，再利用钻机完成嵌岩孔的施工，然后移开钻机；
[0010] 步骤四，利用起重船将钢管桩吊起并竖直插入嵌岩孔内，直至插至嵌岩孔的孔底；
[0011] 步骤五，将收紧绳索带紧受力，使底盖板将底封板上的套管下口闭合密封；
[0012] 步骤六，通过布置在钢管桩内的灌浆管线对钢管桩与嵌岩孔之间的嵌岩段环形空间及钢管桩与岩层上方的土层之间的土层环形空间进行灌浆，并通过钢管桩下部的进浆孔对所述封底板以下的钢管桩内浇筑灌浆料，直至封底板以下的钢管桩内、嵌岩段环形空间及土层环形空间充满灌浆料；
[0013] 步骤七，当灌浆料达到初凝后，将收紧绳索进行回收。
[0014] 上述的海上风电植入式钢管桩的封底施工工艺，其中，所述底封板的顶面边缘均布地设有若干与钢管桩的内壁连接的外加强筋板；所述套管的外壁上均布地设有若干与底封板的底面连接的内加强筋板。
[0015] 上述的海上风电植入式钢管桩的封底施工工艺，其中，所述导向件由三块直角三角形板构成，该三块直角三角形板的一条直角边焊接在一起而呈Y形布置，该三块直角三角形板的另一条直角边均焊接在底盖板的顶面上，每块直角三角形板的上部各自开设一个吊孔。
[0016] 上述的海上风电植入式钢管桩的封底施工工艺，其中，进行步骤四时，在嵌岩施工平台上设置导向架，导向架中心与嵌岩孔中心在同一垂线上，利用起重船将钢桩对准导向架的中心插入嵌岩孔内，直至插到嵌岩孔底，再利用导向架和嵌岩施工平台上的四组千斤顶对钢管桩进行调直，调直后利用限位架将钢管桩临时固定。
[0017] 上述的海上风电植入式钢管桩的封底施工工艺，其中，所述嵌岩孔的孔径比钢管桩的直径大300±50mm，嵌岩孔的深度为中风化岩面以下2～5倍桩径。
[0018] 本发明的海上风电植入式钢管桩的封底施工工艺具有以下特点：
[0019] 1)本发明在桩内设置封底装置，替代了植桩后需要在桩内浇筑的封底砼，该封底装置的底封板与底盖板密封后，起到了隔绝桩内外的作用，可直接进行桩外侧环形空间灌浆，并且提前预制安装的封底装置，节省了桩内浇筑封底砼的船机配合及施工时间，植桩完成后即可直接进行桩外壁与嵌岩孔之间的灌浆作业，节省了等待封底砼初凝的时间，确保了植桩与桩外环控灌浆作业的施工连续性；
[0020] 2)本发明的封底装置结构简单，可提前在制桩过程中安装完成，与工程桩植桩时整体吊装，植桩完成后通过收紧绳索带紧底盖板封闭封底板的通孔，不仅操作简单，而且还节省了水下开关阀门的潜水班组费用及施工时间；
[0021] 3)从质量控制方面来看，避免了长时间封底砼初凝的等待过程，有效的减少了侧壁塌孔的风险。
附图说明
[0022] 图1是现有技术的植入式钢管桩的封底结构的轴向剖面图；
[0023] 图2是本发明的封底装置的透视图；
[0024] 图3是本发明的封底装置的轴向剖面图；
[0025] 图4是本发明的封底装置中的底封板的透视图；
[0026] 图4a是本发明的封底装置中的底封板的轴向剖面图；
[0027] 图5是本发明的封底装置中的底盖板的透视图；
[0028] 图5a是本发明的封底装置中的底盖板的俯视图；
[0029] 图6是本发明的封底施工工艺在进行步骤五时的状态图。
具体实施方式
[0030] 下面将结合附图对本发明作进一步说明。
[0031] 本发明的海上风电植入式钢管桩的封底施工工艺，包括以下步骤：
[0032] 步骤一，钢管桩制作，先采用钢板卷制成钢管桩100，接着在钢管桩100内安装封底装置，该封底装置包括一块封底板1和一块底盖板2；封底板1焊接在钢管桩100的内壁下部并距桩底0.5mm，该底封板1的顶面边缘均布地设有六块与钢管桩100的内壁连接的外加强筋板11，该封底板1采用20mm厚的钢板，该封底板1的中心开设一个直径为φ0.7m的通孔，该封底板1的底面对应通孔的位置焊接一个套管12，套管12的内径与通孔的直径相同，套管12的壁厚为20mm，高度为0.1m，套管12的外壁上均布地设置六块与底封板1的底面连接的内加强筋板13，该套管12的内壁上通过粘结剂安装一个橡胶圈14；底盖板2采用5mm厚的钢板，底盖板2的直径要大于封底板1的通孔的直径，即为φ0.8m；该底盖板2的顶面中部焊接一个具有吊装孔的导向件21，导向件21由三块直角三角形板构成，该三块直角三角形板的一条长度为0.2m的直角边焊接在一起而呈Y形布置，该三块直角三角形板的另一条长度为0.34m的直角边均焊接在底盖板2的顶面上，每块直角三角形板的上部各自开设一个直径为φ40mm的吊孔210，吊孔210中穿一个固定绳圈22；该底盖板2通过四根根限位钢筋23同轴地设在套管12的下方；每根限位钢筋23具有竖向部和横向部而呈倒L形，且每根限位钢筋23的竖向部的长度为0.45m，横向部的长度为0.2m，每根限位钢筋23的直径为φ20mm，每根限位钢筋23的竖向部插在橡胶圈14的内孔中，使四根限位钢筋23的横向部搭在封底板1的顶面上，四根限位钢筋23的竖向部的下端沿导向件21的外围均布地焊接在底盖板2的顶面上；钢管桩100的壁面在距桩底0.25m的位置均布地开设多个进浆孔101(见图2至图5a)；在钢管桩100内的封底板1的上方开设若干个灌浆口，在钢管桩100内还预制安装若干根灌浆管线，若干根灌浆管线一一对应地与若干灌浆口连通；
[0033] 步骤二，由运输船将钢管桩运至施工现场，在封底装置的底盖板2的固定绳圈22中穿一根收紧绳索3，并将收紧绳索3的两端从橡胶圈14的内孔引至钢管桩100的顶部固定；
[0034] 步骤三，先在桩位处搭设一座嵌岩施工平台，接着将钻机吊至嵌岩施工平台上，再利用钻机完成嵌岩孔的施工，嵌岩孔的孔径比钢管桩的直径大300±50mm，嵌岩孔的深度为中风化岩面以下2～5倍桩径，然后移开钻机；
[0035] 步骤四，在嵌岩施工平台上设置导向架，导向架的中心与嵌岩孔的中心在同一垂线上，利用起重船将钢管桩对准导向架的中心插入嵌岩孔内，直至插到嵌岩孔底，再利用导向架和嵌岩施工平台上的四组千斤顶对钢管桩进行调直，调直后利用限位架将钢管桩临时固定；由于封底板上开设通孔，底盖板通过四根限位钢筋没有将封底板的通孔封闭，在植桩过程中使水能通过封底板的通孔流入钢管桩内，使钢管桩能顺利下沉；
[0036] 步骤五，利用5t手拉葫芦将收紧绳索3带紧受力，使底盖板2将底封板1上的套管12的下口闭合密封；底盖板2通过导向件21不会偏置，保持与套管12同轴(见图6)；
[0037] 步骤六，通过布置在钢管桩内的灌浆管线对钢管桩与嵌岩孔之间的嵌岩段环形空间及钢管桩与岩层上方的土层之间的土层环形空间进行灌浆，并通过钢管桩下部的进浆孔对所述封底板以下的钢管桩内浇筑灌浆料，直至封底板以下的钢管桩内、嵌岩段环形空间及土层环形空间充满灌浆料；
[0038] 步骤七，当灌浆料达到初凝后，将收紧绳索进行回收，固定绳圈不回收，作为一次消耗品。
[0039] 以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。
