一种水下管桩式基础的施工方法及水下管桩式基础技术

本发明专利技术涉及水下管桩基础技术领域，具体涉及一种水下管桩式基础的施工方法及水下管桩式基础。水下管桩式基础的施工方法，包括以下步骤：在管桩本体侧壁沿轴向设置施工夹层，在施工夹层背离管桩本体内腔的一侧沿轴向设置多个施工口，并利用封堵板将施工口覆盖；将管桩本体在预施工位置处吊装并沉桩，使管桩本体沉桩至预定标高；沿施工夹层分别在多个施工口处布置爆冲装置并引爆，以形成桩外侧多个土体空腔；沿施工夹层通过施工口向土体空腔内通过高压注入水泥浆，施工完毕。通过首先对管桩本体侧周的土体进行爆炸冲击，再向形成的土体空腔中通过高压注浆的方式，可有效增强桩侧土体的水平抵抗力和桩土界面竖向承载力，降低桩基向一侧倾斜的风险。向一侧倾斜的风险。向一侧倾斜的风险。

【技术实现步骤摘要】
一种水下管桩式基础的施工方法及水下管桩式基础


[0001]本专利技术涉及水下管桩基础
，具体涉及一种水下管桩式基础的施工方法及水下管桩式基础。

技术介绍

[0002]随着海上风电向深远海发展，为了更加有效地利用海上风力资源，提高发电效率，大兆瓦级的风机机组逐步进入研发和应用，但这会显著增加风机上部整体荷载，造成风机底部所需的承载力增加，否则风机安装后会出现侧倒等问题，影响风机的平稳运行。承载力的需求可通过增大海上风电桩式基础的尺寸的手段来实现，但这无疑会大大增加管桩基础的生产和运输成本。
[0003]为了降低设备成本，现有技术中桩基施工方法时常采用后压浆施工方法，在施工过程中，首先将管桩基础通过振动沉桩设备打入到水体下方的土体中，然后通过管桩内侧向管桩基础的底部加压注入水泥浆液，将混凝土挤压到土体中，以增强管桩基础下方的土体强度，防止管桩基础下沉。但是在后压浆施工过程中，由于水体下方土体密度较大，混凝土在土体中的扩散体积较小，且在加压注入混凝土过程中土体会对混凝土起到过滤作用，使得混凝土中的固体与液体分离，大大降低了混凝土的强度，导致其对管桩基础承载能力的增强较弱，在实际使用过程中仍会出现管桩侧斜等问题。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的水下管桩基础采用后压浆施工方法对建成的管桩基础的承载能力的增强较弱的缺陷，从而提供一种水下管桩式基础的施工方法及水下管桩式基础。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种水下管桩式基础的施工方法，包括以下步骤：在管桩本体侧壁沿轴向设置施工夹层，在施工夹层背离管桩本体内腔的一侧沿轴向设置多个施工口，并利用封堵板将施工口覆盖；将管桩本体在预施工位置处吊装并沉桩，使管桩本体沉桩至预定标高；沿施工夹层分别在多个施工口处布置爆冲装置并引爆，以炸毁封堵板并在施工口对应位置处的土体中形成土体空腔；沿施工夹层通过施工口向土体空腔内注入水泥浆，施工完毕。
[0006]可选地，在所述向土体空腔内注入水泥浆的步骤前，还包括：通过施工夹层向管桩本体底部的土体中注入水泥浆，完成桩端压浆。
[0007]可选地，桩端压浆步骤包括：沿施工夹层下放压浆管至管桩本体底部，并将压浆管的出浆口处的施工夹层隔离，通过压浆管以预定压强注入水泥浆。
[0008]可选地，所述向土体空腔内注入水泥浆的步骤包括：在压浆管侧壁开设出浆口，沿施工夹层下放压浆管至出浆口与某一施工口处，将施工夹层内沿压浆管轴向上出浆口的两
侧隔离，使出浆口、施工口和土体空腔形成隔离的封闭空间，通过压浆管向土体空腔内注入水泥浆。
[0009]可选地，出浆口设于压浆管侧壁，沿压浆管的轴向上出浆口的两侧安装有隔离气囊；所述将施工夹层内沿压浆管轴向上出浆口的两侧隔离步骤包括：通过向设于压浆管上的出浆口两侧的一对隔离气囊充气，使隔离气囊膨胀至将施工夹层内隔离气囊所在位置处的水平空间完全填充。
[0010]可选地，所述爆冲装置包括一对隔离板和设于一对隔离板之间炸药盒；在多个施工口处布置爆冲装置时，炸药盒与施工口对齐，一对隔离板分别置于施工口上下两侧。
[0011]可选地，所述设置施工夹层步骤包括：沿管桩本体周向间隔设置多个施工夹层。
[0012]本专利技术还提供一种水下管桩式基础，应用本专利技术所述的水下管桩式基础的施工方法建造而成。
[0013]可选地，水下管桩式基础底部延伸至土体内，包括：管桩本体；土体空腔，成型在所述管桩本体周围的土体内，所述土体空腔内填充有水泥结构体，所述水泥结构体与所述管桩本体连接。
[0014]可选地，还包括多条桩侧浆脉，从所述土体空腔朝向远离所述管桩本体的方向发散式延伸，所述桩侧浆脉与所述水泥结构体连接成一体。
[0015]本专利技术技术方案，具有如下优点：1.本专利技术提供的水下管桩式基础的施工方法，包括以下步骤：在管桩本体侧壁沿轴向设置施工夹层，在施工夹层背离管桩本体内腔的一侧沿轴向设置多个施工口，并利用封堵板将施工口覆盖；将管桩本体在预施工位置处吊装并沉桩，使管桩本体沉桩至预定标高；沿施工夹层分别在多个施工口处布置爆冲装置并引爆，以炸毁封堵板并在施工口对应位置处的土体中形成土体空腔；沿施工夹层通过施工口向土体空腔内注入水泥浆，施工完毕。
[0016]通过首先对管桩本体侧周的土体进行爆炸冲击，爆炸产生的冲击波振碎施工夹层上的封堵板，外侧土体因冲击波形成土体空腔，空腔外周土体受到挤压变得更加密实，然后再向形成的土体空腔中通过高压注浆的方式在桩侧间隔形成的土体空腔内进行压浆，可以有效增强桩侧土体的水平抵抗力和竖向承载力，提升管桩本体在侧向荷载及弯矩作用下抵抗水平变位的能力，能够大大降低桩基在水流海浪等冲击作用下向一侧倾斜的风险。
[0017]2.本专利技术提供的水下管桩式基础的施工方法，在向土体空腔内注入水泥浆的步骤前，还包括：通过施工夹层向管桩本体底部的土体中注入水泥浆，完成桩端压浆。通过预先在管桩本体底部的土体中注入水泥浆，在管桩本体的桩端形成桩端压浆结石体，提升管桩的土塞效应，实现管桩承载力的综合提高，同时防止在施工过程中管桩发生沉降，避免施工口与土体空腔之间发生错位，提升施工精度，有效增强桩侧土体的水平抵抗力和竖向承载力。
[0018]3.本专利技术提供的水下管桩式基础的施工方法，通过向设于压浆管上的出浆口两侧的一对隔离气囊充气，使隔离气囊膨胀至将施工夹层内隔离气囊所在位置处的水平空间完全填充。通过隔离气囊将其所在高度处的水平空间完全填充，使得出浆口、施工口和土体空腔形成隔离的封闭空间，然后再通过压浆管向土体空腔内注入水泥浆，在注入水泥浆时增加注入压力，通过加压注入水泥浆，能够有效提升水泥浆在土体内的渗透深度和土体空腔
内部水泥浆的密实程度。
[0019]4.本专利技术提供的水下管桩式基础的施工方法，爆冲装置包括一对隔离板和设于一对隔离板之间炸药盒；在多个施工口处布置爆冲装置时，炸药盒与施工口对齐，一对隔离板分别置于施工口上下两侧。在爆炸施工形成土体空腔时，通过将炸药盒安装在两个隔离板之间，炸药盒被引爆时，上下方向上的爆炸冲击波被隔离板阻隔，使得冲击波仅能朝向封堵板的方向运动，将封堵板炸毁后在对应位置处的土体内冲击形成土体空腔，通过使爆炸冲击波定向运动，增强爆炸冲击形成的土体空腔周围土体的密实程度，增强桩基侧周土体对桩基的承载能力。
[0020]5.本专利技术提供的水下管桩式基础，延伸至土体内，包括：管桩本体；土体空腔，成型在管桩本体周围的土体内，土体空腔内填充有水泥结构体，水泥结构体与管桩本体连接。通过在管桩本体周围的土体内设置与管桩本体连接的水泥结构体，通过增强管桩本体周侧的承载能力，能够有效降低管桩本体发生倾斜侧倒的风险。
[0021]6.本专利技术提供的水下管桩式基础，还包括多条桩侧浆脉，从土体空腔朝向远离管桩本体的方向发散式延伸，桩侧浆脉与水泥结构体连接成一体。通过从水泥结构体向外延伸桩侧浆脉，增加水泥结构体整体移动的阻力，防止水泥结构体发生沉降，使水泥结构体能够稳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水下管桩式基础的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：在管桩本体（3）侧壁沿轴向设置施工夹层（20），在施工夹层（20）背离管桩本体（3）内腔的一侧沿轴向设置多个施工口（17），并利用封堵板将施工口（17）覆盖；将管桩本体（3）在预施工位置处吊装并沉桩，使管桩本体（3）沉桩至预定标高；沿施工夹层（20）分别在多个施工口（17）处布置爆冲装置（5）并引爆，以炸毁封堵板并在施工口（17）对应位置处的土体中形成土体空腔（7）；沿施工夹层（20）通过施工口（17）向土体空腔（7）内注入水泥浆（14），施工完毕。2.根据权利要求1所述的水下管桩式基础的施工方法，其特征在于，在所述向土体空腔（7）内注入水泥浆（14）的步骤前，还包括：通过施工夹层（20）向管桩本体（3）底部的土体中注入水泥浆（14），完成桩端压浆。3.根据权利要求2所述的水下管桩式基础的施工方法，其特征在于，桩端压浆步骤包括：沿施工夹层（20）下放压浆管（15）至管桩本体（3）底部，并将压浆管（15）的出浆口（16）处的施工夹层（20）隔离，通过压浆管（15）以预定压强注入水泥浆（14）。4.根据权利要求1至3任一项所述的水下管桩式基础的施工方法，其特征在于，所述向土体空腔（7）内注入水泥浆（14）的步骤包括：在压浆管（15）侧壁开设出浆口（16），沿施工夹层（20）下放压浆管（15）至出浆口（16）与某一施工口（17）处，将施工夹层（20）内沿压浆管（15）轴向上出浆口（16）的两侧隔离，使出浆口（16）、施工口（17）和土体空腔（7）形成隔离的封闭空间，通过压浆管（15）向土体空腔（7...

【专利技术属性】
技术研发人员：于光明，陈美合，王卫，张泽超，代加林，罗仑博，祝文龙，李洲，刘开源，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：发明
国别省市：