CN103437372A - 一种海上风机导管架与海底桩基础的连接结构及灌浆方法 - Google Patents
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本发明公开了一种海上风机导管架与海底桩基础的连接结构，包括风机导管架基础上柱形的桩脚，以及管状的海底桩，桩脚与海底桩一一对应，桩脚经海底桩上端管口插入且悬空在海底桩内，在海底桩内壁与桩脚插入的头部之间有环形封堵器，环形封堵器、桩脚及海底桩围成一环形的灌浆腔，桩脚内布置有高位注浆管和低位注浆管，桩脚壁上对应开有与所述灌浆腔相通的高位注浆口和低位注浆口，高位注浆管与高位注浆口对接，低位注浆管与低位注浆口对接。本发明的目的在于提供结构稳定、安全的一种海上风机导管架与海底桩基础的连接结构及灌浆方法，以克服了传统海洋平台灌浆工艺的缺点，适应海上风电基础的结构特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种海上风机，特别涉及一种海上风机导管架与海底桩基础的连接结构及灌浆方法。
背景技术
近年来，由于陆上风电日趋饱和，海上风电迅速发展。风机基础是海上风电建设的重要环节。由于我国东部近海区域海底以淤泥质软土为主，海上风机基础多以多桩承台，四桩、六桩导管架基础为主，通过对桩与风机基础桩脚间的环形空间进行灌浆，将风机基础与桩连成一体。
海上风机基础一般多采用钢管桩基础，风机塔筒通过导管架基础平台与海底桩基础进行连接。导管架基础桩脚与海底桩之间的环形空间需要灌注水泥砂浆，使风机基础与桩管形成整体，确保风机基础的稳定可靠。目前我国海上风电施工经验较浅，海上风电基础的施工大都借鉴海上固定平台的施工方法进行。现行的灌浆工艺主要有以下缺点，一是水泥砂浆从导管架顶部灌入时，空腔内的海水会稀释配好的水泥沙浆，容易形成空洞，难以保证导管架与桩的连接强度；二是由于风机基础相对于海洋平台的基础要小，导管架插入海底桩时较难控制桩脚与海底桩的同心度，影响导管架基础桩脚与海底桩之间的连接质量。
发明内容
本发明的目的在于克服了传统海洋平台灌浆工艺的缺点，适应海上风电基础的结构特点，提供了结构稳定、安全的一种海上风机导管架与海底桩基础的连接结构。
本发明的另一目的在于提供一种海上风机导管架与海底桩基础的灌浆方法。
本发明通过下述技术方案实现：
一种海上风机导管架与海底桩基础的连接结构，包括风机导管架基础上柱形的桩脚，以及管状的海底桩，桩脚与海底桩一一对应，桩脚经海底桩上端管口插入且悬空在海底桩内，在海底桩内壁与桩脚插入的头部之间有环形封堵器，环形封堵器、桩脚及海底桩围成一环形的灌浆腔，桩脚内布置有高位注浆管和低位注浆管，桩脚壁上对应开有与所述灌浆腔相通的高位注浆口和低位注浆口，高位注浆管与高位注浆口对接，低位注浆管与低位注浆口对接。
如上所述海上风机导管架与海底桩基础的连接结构，其特征在于：所述环形封堵器由环形橡胶通过螺栓与海底桩上的连接板连接组成，环形橡胶外缘紧密贴合在海底桩内壁上，环形橡胶内圈为唇形密封内圈，所述桩脚下端套装在唇形密封内圈内，唇形密封内圈紧密贴合在桩脚上。
如上所述海上风机导管架与海底桩基础的连接结构，其特征在于：所述环形橡胶的横截面呈“L”形。
如上所述海上风机导管架与海底桩基础的连接结构，其特征在于：在桩脚上设有既能引导桩脚均匀插入海底桩，又能防止桩脚和海底桩轴心在安装过程中偏离过大而损坏环形封堵器的导向板，导向板头部设有外径从前往后渐变大的引导斜面。
如上所述海上风机导管架与海底桩基础的连接结构，其特征在于：所述导向板随桩脚头部一起插入灌浆腔内，灌浆腔内的灌浆料与导向板固化连接。
如上所述海上风机导管架与海底桩基础的连接结构，其特征在于：多块导向板上、下分层圆周排列，位于同一层的导向板圆周均布在桩脚上，所述海底桩内径与各导向板所围成的柱形体外径差为10～25mm。
如上所述一种新型海上风机导管架与海底桩基础的灌浆连接结构，其特征在于：所述低位注浆口靠近所述环形封堵器。
如上所述一种新型海上风机导管架与海底桩基础的灌浆连接结构，其特征在于：所述高位注浆口靠近所述海底桩上端管口。
一种海上风机导管架与海底桩基础的灌浆连接方法，包括第一步吊装：通过吊机将导管架基础上的桩脚插入海底桩内；第二步灌浆步骤，其特征在于：在吊装前，预先在海底桩内安装好环形封堵器，在桩脚上安装好导向板，在桩脚内布置好高位注浆管和低位注浆管，然后所述第二步灌浆过程中，先使用低位注浆管进行灌浆作业，从底部开始灌浆；待灌浆到靠近高位注浆口时，再采用高位注浆管灌浆，直至整个灌浆步骤完成。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1、在将导管架基础上桩脚插入海底桩时，通过导向板可确保导管架基础上的桩脚均匀插入海底桩，防止在安装过程中桩脚与海底桩轴心偏离过大时，造成环形封堵器单边压力过大而损坏环形封堵器；同时导向板还能保证桩脚与海底桩之间的同轴度，让环形的灌浆腔内水泥砂浆的体积圆周更均匀。
2、环形封堵器中的环形橡胶能与海底桩、桩脚紧密贴合，防止漏浆，避免浪费，并保证灌浆的施工质量。
3、导管架内布置有高位注浆管和低位注浆管，灌浆时先使用低位注浆管进行灌浆作业，从底部开始灌浆，由于水泥砂浆的重度比海水大，灌浆腔内的海水逐渐从海底桩顶端管口排出，水泥浆不会被稀释，不容易产生空洞，从而保证了灌浆施工质量；待灌浆到一定高度后，采用高位注浆管灌浆，这样可以避免灌浆机械压力不足而引起的注浆口堵塞。
附图说明
图1为海上风机导管架基础与海底桩基础连接结构示意图；
图2为海底桩内环形封堵器结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1和图2所示，一种海上风机导管架与海底桩基础的连接结构，包括风机导管架基础上柱形的桩脚1，以及管状的海底桩2，桩脚1与海底桩2一一对应，桩脚1经海底桩2上端管口插入且悬空在海底桩2内，在海底桩2内壁与桩脚1插入的头部之间有环形封堵器3，环形封堵器3、桩脚1及海底桩2围成一环形的灌浆腔5，灌浆腔5内灌注有水泥基高强度无收缩灌浆料（图中未示出）。灌浆腔5深度是依据导管架基础和钢管桩结构的规模大小计算结果推算的，需要保证桩脚1与海底桩2之间灌浆固化有足够大的连接强度。桩脚1内布置有高位注浆管6和低位注浆管7，桩脚1壁上对应开有与灌浆腔5相通的高位注浆口和低位注浆口，高位注浆管6与高位注浆口对接，低位注浆管7与低位注浆口对接。低位注浆口靠近环形封堵器，使得灌浆机械有足够的灌浆压力。高位注浆口靠近海底桩上端管口。
其中，环形封堵器3由环形橡胶31通过螺栓33与海底桩2上的连接板32连接组成。环形橡胶31的横截面呈“L”形。环形橡胶31外缘紧密贴合在海底桩2内壁上，环形橡胶31内圈为唇形密封内圈，桩脚1下端套装在唇形密封内圈内，唇形密封内圈紧密贴合在桩脚1上。
为避免装配中损坏环形封堵器3，在桩脚1上设有既能引导桩脚1均匀插入海底桩2，又能防止桩脚1和海底桩2轴心在安装过程中偏离过大而损坏环形封堵器3的导向板4，导向板4随桩脚1头部一起插入灌浆腔5内，灌浆腔5内的灌浆料与导向板4固化连接。导向板4头部设有外径从前往后渐变大的引导斜面41。多块导向板4上、下分层圆周排列，位于同一层的导向板4圆周均匀焊接在桩脚1上。例如2块、3块或4块导向板。采用2块导向板则对称分布；采用3块导向板则120度均布；采用4块导向板则90度均布。位于同一层的各导向板4圆周方向围成一环形的柱体，海底桩2内径与各导向板4所围成的柱形体外径差为10～25mm，确保在桩脚1上插入时既能引导桩脚1均匀插入海底桩2，又能防止桩脚1和海底桩2轴心在安装过程中偏离过大而损坏环形封堵器3。
一种海上风机导管架与海底桩基础的灌浆连接方法，包括第一步吊装：通过吊机将导管架基础上的桩脚插入海底桩内；第二步灌浆步骤，在吊装前，预先在海底桩内安装好环形封堵器，在桩脚上安装好导向板，在桩脚内布置好高位注浆管和低位注浆管，然后所述第二步灌浆过程中，先使用低位注浆管进行灌浆作业，从底部开始灌浆；待灌浆到靠近高位注浆口时，再采用高位注浆管灌浆，直至整个灌浆步骤完成。导管架基础上桩脚1通过圆周分布的多个连接片安装在海底桩2顶端，海底桩2顶端开口与连接片接合处不是密封的。灌浆过程中，由于水泥砂浆的比重比水大，随着灌浆腔5内不断注入的水泥砂浆，水从海底桩2顶端管口排出。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种海上风机导管架与海底桩基础的连接结构，包括风机导管架基础上柱形的桩脚，以及管状的海底桩，桩脚与海底桩一一对应，桩脚经海底桩上端管口插入且悬空在海底桩内，其特征在于：在海底桩内壁与桩脚插入的头部之间有环形封堵器，环形封堵器、桩脚及海底桩围成一环形的灌浆腔，桩脚内布置有高位注浆管和低位注浆管，桩脚壁上对应开有与灌浆腔相通的高位注浆口和低位注浆口，高位注浆管与高位注浆口对接，低位注浆管与低位注浆口对接。
2.根据权利要求1所述海上风机导管架与海底桩基础的连接结构，其特征在于：所述环形封堵器由环形橡胶通过螺栓与海底桩上的连接板连接组成，环形橡胶外缘紧密贴合在海底桩内壁上，环形橡胶内圈为唇形密封内圈，所述桩脚下端套装在唇形密封内圈内，唇形密封内圈紧密贴合在桩脚上。
3.根据权利要求2所述海上风机导管架与海底桩基础的连接结构，其特征在于：所述环形橡胶的横截面呈“L”形。
4.根据权利要求1或2或3所述海上风机导管架与海底桩基础的连接结构，其特征在于：在桩脚上设有既能引导桩脚均匀插入海底桩，又能防止桩脚和海底桩轴心在安装过程中偏离过大而损坏环形封堵器的导向板，导向板头部设有外径从前往后渐变大的引导斜面。
5.根据权利要求4所述海上风机导管架与海底桩基础的连接结构，其特征在于：所述导向板随桩脚头部一起插入灌浆腔内，灌浆腔内的灌浆料与导向板固化连接。
6.根据权利要求5所述海上风机导管架与海底桩基础的连接结构，其特征在于：多块导向板上、下分层圆周排列，位于同一层的导向板圆周均布在桩脚上，所述海底桩内径与各导向板所围成的柱形体外径差为10～25mm。
7.根据权利要求1所述一种新型海上风机导管架与海底桩基础的灌浆连接结构，其特征在于：所述低位注浆口靠近所述环形封堵器。
8.根据权利要求1或7所述一种新型海上风机导管架与海底桩基础的灌浆连接结构，其特征在于：所述高位注浆口靠近所述海底桩上端管口。
9.一种海上风机导管架与海底桩基础的灌浆连接方法，包括第一步吊装：通过吊机将导管架基础上的桩脚插入海底桩内；第二步灌浆步骤，其特征在于：在吊装前，预先在海底桩内安装好环形封堵器，在桩脚上安装好导向板，在桩脚内布置好高位注浆管和低位注浆管，然后所述第二步灌浆过程中，先使用低位注浆管进行灌浆作业，从底部开始灌浆；待灌浆到靠近高位注浆口时，再采用高位注浆管灌浆，直至整个灌浆步骤完成。
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