1.本发明涉及海上发电技术领域，尤其涉及一种海上嵌岩桩灌浆护筒结构及施工方法。


背景技术：

2.近几年随着海上风电的快速发展，国内已经开发了大规模的海上风电项目，为了适应不同的地质条件，也出现了各式各样的风机基础形式。其中沿海海域，岩质海床占了较大的比重。植入式嵌岩桩作为一种适应岩质海床的基础形式，在沿海海域大范围进行了应用。
3.传统的植入式嵌岩桩，其护筒一般采用打入形式，如遇孤石及岩面倾斜较大的地质条件，容易出现卷边及护筒倾斜的风险。如遇基岩埋深较深且上部覆盖层较密实的地质条件，护筒沉入深度有限，不能沉至岩层表面，钻孔过程中容易造成塌孔。往往需要采用打钻打工艺，加大护筒的沉入深度，但是打钻打施工工艺，会增加海上施工工序，延长施工工期，增加成本。
4.传统的植入式嵌岩桩，通过焊接在桩内的灌浆管线及桩身开孔进行灌浆，需每台基础配备一套灌浆系统，对基础桩形成一定损伤的同时也照成了材料的浪费。


技术实现要素：

5.(一)要解决的技术问题
6.为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种海上嵌岩桩灌浆护筒结构及施工方法，其集护筒与灌浆功能为一体，且可以重复利用。
7.(二)技术方案
8.为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
9.一种海上嵌岩桩灌浆护筒结构，其包括：灌浆护筒本体，所述灌浆护筒本体为上下两端为开口的圆柱筒形，所述灌浆护筒本体上设有一条0
°
到180
°
的基准参考线，所述灌浆护筒本体的外壁以基准参考线为起点在45
°
和225
°
位置处沿着灌浆护筒本体的外壁分别布设两道竖向的灌浆管线，灌浆管线从灌浆护筒本体的顶部一直布设至灌浆护筒本体的底部，所述灌浆护筒本体的中下部设有第一环向灌浆槽钢和第二环向灌浆槽钢，所述第一环向灌浆槽钢和第二环向灌浆槽钢分别与灌浆管线相连通；所述第一环向灌浆槽钢和第二环向灌浆槽钢顶部，均匀布设开孔，作为出浆口。
10.进一步地，所述灌浆护筒本体的顶部设有开槽，所述开槽位于灌浆管线的接口区域，所述灌浆管线的顶部设有圆管灌浆接头，所述圆管灌浆接头位于开槽内。
11.进一步地，所述灌浆护筒本体的外壁以基准参考线为起点在135
°
和315
°
位置处沿着灌浆护筒本体的外壁分别布设两道竖向的备用灌浆管线，所述第一环向灌浆槽钢和第二环向灌浆槽钢分别与备用灌浆管线相连通。
12.进一步地，所述灌浆护筒本体的顶部以基准参考线为起点在25
°
、115
°
、205
°
和
295
°
位置上分别设有起吊点。
13.进一步地，所述起吊点处开设有安装槽，在安装槽内设置圆钢吊把。
14.进一步地，所述灌浆护筒本体的外壁以基准参考线为起点在0
°
、90
°
、180
°
和270
°
位置处沿着灌浆护筒本体的外壁分别布设有竖向加强板，竖向加强板从灌浆护筒本体的顶部一直布设至灌浆护筒本体的底部。
15.进一步地，所述灌浆护筒本体的外壁顶部和中上部分别设有环向加强筋，两道的环向加强筋之间设有竖向加强筋，竖向加强筋与灌浆护筒本体的外壁相连接，位于上道的环向加强筋沿着灌浆护筒本体的顶部环形布置。
16.进一步地，在灌浆管线与第一环向灌浆槽钢和第二环向灌浆槽钢相交位置，设置漏浆开孔。
17.进一步地，所述灌浆护筒本体的壁厚为30～70mm。
18.一种海上嵌岩桩灌浆护筒结构的施工方法，具体步骤如下：
19.步骤一：进行定位，在海平面上，先将灌浆护筒沉放至海平面并对其调平后，将嵌岩钻机沉放至灌浆护筒底部；
20.步骤二：嵌岩钻机在灌浆护筒的底部，在对海床上的土层和岩层中进行持续钻进，在钻进过程中，随着钻进深度的加深，灌浆护筒跟进下沉；钻孔至设计底标高，灌浆护筒也下沉至设计底标高，后取出嵌岩钻机；
21.步骤三：将钢管桩沉放至灌浆护筒内，并对其调平后进行临时固定；安排水下潜水员，通过圆管灌浆接头，安装连接上部的灌浆管线；
22.步骤四：利用布设在灌浆护筒外壁的灌浆管线对钢管桩与岩石层、土层之间的环形空间进行灌浆，对灌浆护筒进行边提边灌，直至灌至泥面位置，移除灌浆护筒，进行循环利用。
23.(三)有益效果
24.本发明的有益效果是：1、利用灌浆护筒进行嵌岩施工，灌浆护筒随着钻进过程下沉，相比较传统打入式护筒，减少了施工设备投入，周期短；同时灌浆护筒随着钻孔过程下沉，减少了灌浆护筒的卷边倾斜的风险。
25.2、可以有效解决目前有较多孤石分布以及岩面倾斜地质条件下的施工难题。
26.3、灌浆护筒随着钻进过程下沉，最终灌浆护筒沉至管桩设计底高程，无需采用打钻打施工工艺且减小了塌孔的风险。
27.4、在灌浆护筒外壁设置灌浆管线进行灌浆，同时灌浆管线随着灌浆护筒可以重复回收利用，无需在每台桩内设置灌浆管线，可以降低工程量，节约成本，减少基础加工工序。
28.5、通过灌浆护筒一次灌浆到位，相比较于传统的首先通过预留在桩内的灌浆管灌浆，再通过插管二次灌浆，减少了一道海上灌浆工序，可以有效降低成本，缩短工期。
附图说明
29.图1为本发明一个实施例的结构立体图；
30.图2为本发明一个实施例的结构主视图；
31.图3为本发明一个实施例的结构俯视图；
32.图4为本发明一个实施例的圆管灌浆接头结构示意图；
33.图5为本发明一个实施例的起吊点结构示意图；
34.图6为本发明一个实施例的灌浆管线与环形灌浆槽钢的开孔结构示意图；
35.图7为本发明一个实施例的灌浆管线与环形灌浆槽钢连接结构剖视图；
36.图8为本发明一个实施例的施工方法中的步骤一示意图；
37.图9为本发明一个实施例的施工方法中的步骤二示意图；
38.图10为本发明一个实施例的施工方法中的步骤二示意图；
39.图11为本发明一个实施例的施工方法中的步骤三示意图；
40.图12为本发明一个实施例的施工方法中的步骤四示意图；
41.图13为本发明一个实施例的施工方法中的步骤四示意图。
具体实施方式
42.为了更好地解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
43.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
44.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
45.本发明一个实施例的一种海上嵌岩桩灌浆护筒结构，如图1-图7所示，其包括：灌浆护筒本体1，所述灌浆护筒本体1为上下两端为开口的圆柱筒形，灌浆护筒本体1的直径比嵌岩桩的直径大300～600mm，灌浆护筒本体1的高度根据水深及嵌岩桩设计埋深确定，灌浆护筒本体1的壁厚根据海洋环境设定为30～70mm。
46.具体地，所述灌浆护筒本体1上设有一条0
°
到180
°
的基准参考线，所述灌浆护筒本体1的外壁以基准参考线为起点在45
°
和225
°
位置处沿着灌浆护筒本体1的外壁分别布设两道竖向的灌浆管线2，灌浆管线2从灌浆护筒本体1的顶部一直布设至灌浆护筒本体1的底部，所述灌浆护筒本体1的中下部设有第一环向灌浆槽钢4和第二环向灌浆槽钢5，第一环向灌浆槽钢4位于第二环向灌浆槽钢5的上方，所述第一环向灌浆槽钢4和第二环向灌浆槽钢5分别与灌浆管线2相连通，在灌浆管线2与第一环向灌浆槽钢4和第二环向灌浆槽钢5相交位置，设置漏浆开孔；所述第一环向灌浆槽钢4和第二环向灌浆槽钢5顶部，均匀布设开孔8，作为出浆口。
47.进一步地，所述灌浆护筒本体1的顶部设有开槽6，所述开槽6位于灌浆管线2的接口区域，开槽6的尺寸为760x500mm，所述灌浆管线2的顶部设有圆管灌浆接头7，所述圆管灌浆接头7位于开槽6内。
48.进一步地，所述灌浆护筒本体1的外壁以基准参考线为起点在135
°
和315
°
位置处
沿着灌浆护筒本体1的外壁分别布设两道竖向的备用灌浆管线14，所述第一环向灌浆槽钢4和第二环向灌浆槽钢5分别与备用灌浆管线14相连通。
49.进一步地，所述灌浆护筒本体1的顶部以基准参考线为起点在25
°
、115
°
、205
°
和295
°
位置上分别设有起吊点9；所述起吊点9处开设有安装槽，安装槽尺寸为1000x6500mm，并在安装槽内设置圆钢吊把10。
50.进一步地，所述灌浆护筒本体1的外壁以基准参考线为起点在0
°
、90
°
、180
°
和270
°
位置处沿着灌浆护筒本体1的外壁分别布设有竖向加强板11，竖向加强板11从灌浆护筒本体1的顶部一直布设至灌浆护筒本体1的底部。
51.进一步地，所述灌浆护筒本体1的外壁顶部和中上部分别设有环向加强筋12，两道的环向加强筋12之间设有竖向加强筋13，竖向加强筋13与灌浆护筒本体1的外壁相连接，位于上道的环向加强筋12沿着灌浆护筒本体1的顶部环形布置，在开槽6和安装槽的位置断开，环向加强筋12和竖向加强筋13起到对灌浆护筒本体1的顶部刚度进行加强的作用。
52.一种海上嵌岩桩灌浆护筒结构的施工方法，具体步骤如下：
53.步骤一：进行定位，在海平面上，先将灌浆护筒沉放至海平面并对其调平后，将嵌岩钻机15沉放至灌浆护筒底部，如图8所示；
54.步骤二：嵌岩钻机15在灌浆护筒的底部，在对海床上的土层和岩层中进行持续钻进，在钻进过程中，随着钻进深度的加深，灌浆护筒跟进下沉；钻孔至设计底标高，灌浆护筒也下沉至设计底标高，后取出嵌岩钻机15，如图9、图10所示；
55.步骤三：将钢管桩16沉放至灌浆护筒内，并对其调平后进行临时固定；安排水下潜水员，通过圆管灌浆接头7，安装连接上部的灌浆管线，如图11所示；
56.步骤四：利用布设在灌浆护筒外壁的灌浆管线2对钢管桩16与岩石层、土层之间的环形空间进行灌浆，对灌浆护筒进行边提边灌，直至灌至泥面位置，移除灌浆护筒，进行循环利用，如图12、图13所示。
57.本发明利用灌浆护筒进行嵌岩施工，灌浆护筒随着钻进过程下沉，相比较传统打入式护筒，减少了施工设备投入，周期短；同时灌浆护筒随着钻孔过程下沉，减少了灌浆护筒的卷边倾斜的风险。可以有效解决目前有较多孤石分布以及岩面倾斜地质条件下的施工难题。
58.灌浆护筒随着钻进过程下沉，最终灌浆护筒沉至管桩设计底高程，无需采用打钻打施工工艺且减小了塌孔的风险。在灌浆护筒外壁设置灌浆管线进行灌浆，同时灌浆管线随着灌浆护筒可以重复回收利用，无需在每台桩内设置灌浆管线，可以降低工程量，节约成本，减少基础加工工序。
59.通过灌浆护筒一次灌浆到位，相比较于传统的首先通过预留在桩内的灌浆管灌浆，再通过插管二次灌浆，减少了一道海上灌浆工序，可以有效降低成本，缩短工期。
60.以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。