CN112982468A - 一种海上大直径筒桩基础锚固技术及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及筒桩技术领域，且公开了一种海上大直径筒桩基础锚固技术及施工方法。该海上大直径筒桩基础锚固技术及施工方法，包括海底面、高水位和大直径筒桩，所述大直径筒桩内穿插设置有内拉锚杆，所述内拉锚杆的外侧套接有套管，所述大直径筒桩的外侧固定连接有施工平台，所述大直径筒桩的内壁固定连接有竖向锚杆，所述大直径筒桩直径大于5m，所述内拉锚杆斜穿大直径筒桩并延伸到土体一定深度内，所述大直径筒桩桩长不受荷载限制。本发明，结构简单，设计新颖，可有效减少筒桩嵌入土体的深度，减少桩长，降低施工难度，降低单桩基础结构材料、运输、施工等成本，可适用于海底各种地层。

Description

一种海上大直径筒桩基础锚固技术及施工方法

技术领域

本发明涉及筒桩技术领域，具体为一种海上大直径筒桩基础锚固技术及施工方法。

背景技术

传统能源相比，风能是一种清洁的可再生能源，没有燃料风险，发电成本稳定，没有碳排放等环境成本，既可并网运行，也可离网独立运行。风电逐渐成为许多国家可持续发展战略的重要组成部分，发展迅速。我国海上风能资源非常丰富，预计达7.5亿千瓦，是陆地风能资源的3倍，因而大力发展海上风能，对于改善我国能源结构、节约土地及实现经济和社会的可持续发展具有重要意义。但是，在我国浙江等近海海域，海底淤泥层深厚，淤泥深度通常超过30米，浅层土体力学性能差，土体不排水抗剪强度低于30kPa，并且海洋工程环境恶劣，台风等极端气候条件频发。

传统的海上风电单桩基础直径需超过8米，单桩入泥深度超过60米，单桩总重超过1200t，与之匹配的单桩卷制基地、设备缺乏，对应的海上专用的施工船舶、沉桩设备较少，总体施工价格非常昂贵，单桩承载力和水平刚度不能满足现有的需求，且施工难度大。

发明内容

针对现有技术的不足，发明提供了一种海上大直径筒桩基础锚固技术及施工方法，具备增加单桩承载力和水平刚度、降低施工难度等优点，解决了目前的单桩筒桩承载力不满足现有的需求、施工难度大的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种海上大直径筒桩基础锚固技术及施工方法，包括海底面、高水位和大直径筒桩，所述大直径筒桩内穿插设置有内拉锚杆，所述内拉锚杆的外侧套接有套管，所述大直径筒桩的外侧固定连接有施工平台，所述大直径筒桩的内壁固定连接有竖向锚杆。

进一步的，所述大直径筒桩直径大于5m，所述内拉锚杆斜穿大直径筒桩并延伸到土体一定深度内。

进一步的，所述大直径筒桩桩长不受荷载限制，可根据地层情况及运输、施工能力适当调整桩长。

进一步的，所述内拉斜锚杆可以以任意角度从大圆筒内外插入土体。

一种海上大直径筒桩基础内拉锚杆的施工方法，包括以下步骤：

S1、筒桩运输及打设，将陆上加工或者预制好的大直径筒桩采用半潜船运输至指定位置，浮吊掉放到设计桩位，软土地层采用自重下沉或震动下沉等工艺沉放安装，对于较硬地层可采用自重下沉、振动下沉或负压下沉辅助水冲法、吸泥法、开挖法等工艺沉桩施工；

S2、筒桩内拉锚杆施工

a、平台搭设，利用大直径筒桩搭设锚杆施工平台，对于以下两种施工方式分别进行施工平台的搭设；

b、测量放线，平台施工完成后，根据平台位置及大直径筒桩各参数计算锚杆的倾角，根据地层资料及大直径筒桩的锚固情况计算锚杆的锚固长度，根据上述数据进行锚杆孔位及角度的精确施放，在测量放线后，根据要求进行锚杆孔的开孔工作；

c、钻机就位，采用吊车将锚杆钻机吊放至锚杆施工平台，根据计算好的角度调整锚杆钻机钻杆角度；

d、套管安装，计算好锚杆孔口至大直径筒桩底部的距离，并计算孔口至泥面的距离，做好支架，将套管在平台上全部安装完毕，吊车配合安装至指定位置；

e、钻进施工，根据设计要求孔深钻进至指定位置；

f、锚杆安装，在杆体放入钻孔前，应检查杆体的加工质量，确保满足设计要求；安放杆体时，应防止扭压和弯曲，注浆管宜随杆体一同放入钻孔，杆体放入孔内应与钻孔角度保持一致，杆体安放后，不得随意敲击，不得悬挂重物；

g、注浆，采用两次注浆，一次注浆采用快速凝结的水下不离散灌浆料，注浆压力以满足充满孔内砂浆为准，二次注浆采用细度更小、渗透性更好的高强水下不离散水泥净浆注浆；对于较软底层可在增大注浆压力，形成锚杆扩大头；

h、锚杆张拉加固，在锚杆孔位置，筒桩外侧进行钢垫板焊接加工，加强筒壁强度，待锚固体强度达到设计要求后，采用“跳张法”隔一张一的方式对锚杆进行张拉锚固并锁定。

一种海上大直径筒桩基础内拉锚杆的施工工艺，包括以下步骤：

a)、制锚；

b)、成孔送锚；

c)、注浆。

本发明的有益效果是：

1、该海上大直径筒桩基础锚固技术及施工方法，本发明专利提供海上大直径筒桩基础内拉锚杆及时施工方法，大直径筒桩直径大于5m；内拉锚杆将斜穿筒桩并延伸到土体一定深度内，锚杆与土体通过注浆加固，形成一种内拉的筒桩结构，通过内拉锚杆可显著增加单桩承载力和水平刚度。

2、该海上大直径筒桩基础锚固技术及施工方法，本发明结构简单，设计新颖，可有效减少筒桩嵌入土体的深度，减少桩长，降低施工难度，降低单桩基础结构材料、运输、施工等成本，可适用于海底各种地层。

附图说明

为了更清楚地说明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中或现有技术中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明筒桩腰部安装锚杆平台结构示意图；

图2为本发明筒桩顶部安装锚杆施工平台处示意图；

图3为本发明竖向承载力不足情况结构示意图。

附图标记说明：1、海底面；2、高水位；3、大直径筒桩；4、内拉锚杆；5、套管；6、施工平台；7、竖向锚杆。

具体实施方式

下面将结合发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参阅图1-3，一种海上大直径筒桩基础锚固技术及施工方法，包括海底面1、高水位2和大直径筒桩3，大直径筒桩3的直径大于5m，内拉锚杆4斜穿大直径筒桩3并延伸到土体一定深度内，内拉锚杆4与土体通过注浆加固，形成一种内拉的筒桩结构，桩长不受荷载限制，可根据地层情况及运输、施工能力适当调整桩长，大直径筒桩3内穿插设置有内拉锚杆4，内拉锚杆4斜穿筒体插入土体内，通过注浆进行加固，形成类似树根结构,内拉锚杆4可以以任意角度从大圆筒内外插入土体，角度和数量通过计算确定，以解决大圆筒嵌入深度不足导致的承载力不足及抗弯能力不足的问题，内拉锚杆4的外侧套接有套管5，大直径筒桩3的外侧固定连接有施工平台6，大直径筒桩3的内壁固定连接有竖向锚杆7。

实施例一：一种海上大直径筒桩基础内拉锚杆的施工方法，包括以下步骤：

S1、筒桩运输及打设，将陆上加工或者预制好的大直径筒桩3采用半潜船运输至指定位置，浮吊掉放到设计桩位，软土地层采用自重下沉或震动下沉等工艺沉放安装，对于较硬地层可采用自重下沉、振动下沉或负压下沉辅助水冲法、吸泥法、开挖法等工艺沉桩施工；

S2、筒桩内拉锚杆施工

a、平台搭设，利用大直径筒桩3搭设锚杆施工平台，对于以下两种施工方式分别进行施工平台的搭设；

b、测量放线，平台施工完成后，根据平台位置及大直径筒桩3各参数计算锚杆的倾角，根据地层资料及大直径筒桩3的锚固情况计算锚杆的锚固长度，根据上述数据进行锚杆孔位及角度的精确施放，在测量放线后，根据要求进行锚杆孔的开孔工作；

c、钻机就位，采用吊车将锚杆钻机吊放至锚杆施工平台，根据计算好的角度调整锚杆钻机钻杆角度,根据计算好的角度调整锚杆钻机钻杆角度，钻头与锚杆孔位中心偏差小于10mm；

d、套管安装，计算好锚杆孔口至大直径筒桩3底部的距离，并计算孔口至泥面的距离，做好支架，将套管在平台上全部安装完毕，吊车配合安装至指定位置；

e、钻进施工，根据设计要求孔深钻进至指定位置，钻进过程中控制孔位的偏差，要求孔位偏差不能大于50mm；

f、锚杆安装，在杆体放入钻孔前，应检查杆体的加工质量，确保满足设计要求；安放杆体时，应防止扭压和弯曲，注浆管宜随杆体一同放入钻孔，杆体放入孔内应与钻孔角度保持一致，杆体安放后，不得随意敲击，不得悬挂重物；

g、注浆，采用两次注浆，一次注浆采用快速凝结的水下不离散灌浆料，注浆压力以满足充满孔内砂浆为准，二次注浆采用细度更小、渗透性更好的高强水下不离散水泥净浆注浆，水灰比为0.4～0.5，在一次注浆完成后的12～24小时进行；

h、锚杆张拉加固，在锚杆孔位置，筒桩外侧进行钢垫板焊接加工，加强筒壁强度，待锚固体强度达到设计要求后，采用“跳张法”隔一张一的方式对锚杆进行张拉锚固并锁定，锚索材料采用高强度预应力钢绞线，钢绞线强度设计值为1860MPa，根据每层锚杆的设计位置分层开挖施工，锚索锚固体采用两次注浆工艺，一次注浆采用快速凝结的水下不离散灌浆料，注浆压力以满足充满孔内砂浆为准，二次注浆采用细度更小、渗透性更好的高强水下不离散水泥净浆注浆，水灰比为0.4～0.5，在一次注浆完成后的12～24小时进行，注浆泵压力应满足2.5MPa，锚杆的自由段应采用塑料胶带缠绕。

实施例二：一种海上大直径筒桩基础内拉锚杆的施工工艺，包括以下步骤：

a)、制锚,锚长允许误差20cm，锚杆体每隔2m做对中支架，锚杆体（钢筋）搭焊长度≥5d，双面焊；

b)、成孔送锚,①用锚杆钻机成孔，技术质量要求：孔径120mm，孔深允许误差20cm，孔位允许误差50mm，打设角15°，孔位遇障碍物时进行调整；②送锚技术质量要求：在杆体放入钻孔前，应检查杆体的加工质量，确保满足设计要求，安放杆体时，应防止扭压和弯曲，注浆管宜随杆体一同放入钻孔，杆体放入孔内应与钻孔角度保持一致，杆体安放后，不得随意敲击，不得悬挂重物；

c)、注浆，一次拌和的水泥浆应在初凝前用完，注浆前应将孔内残留或松动的杂土清除干净，注浆开始或中途停止超过30min时，应用水或稀水泥浆润滑注浆泵及其管路，注浆时，注浆管应插至距孔底300—500mm处，孔口部位宜设置止浆塞；第二次注浆时，注浆管应离孔底1.0m左右，从孔底开始对二次注浆管每隔1.5m扎一对通小孔（2~3mm），扎8~10对孔左右，小孔需用胶纸封好，且底端需用塞子塞好；

实施例三：锚杆的技术要求

(1).钻孔时应校准位置，确保钻孔角度，且钻孔深度不宜大于锚杆设计长度0.5m，预应力锚杆杆体露出岩面的长度不小于1.0m；

(2).锚杆水平、垂直方向的孔距允许偏差为50mm；

(3).锚杆的钻孔轴线与设计轴线的偏差不应大于3％，其他锚杆的钻孔轴线应符合设计要求；

(4).锚杆在运输及安装过程中应防止明显的弯曲、扭转，锚杆钢筋在使用前应全长进行除锈；

(5).锚杆体放人锚孔前应清除钻孔内的石屑与岩粉，检查注浆管、止浆器是否完好；

(6).注浆压力不低于0.5Mpa，并使砂浆灌注饱满，水泥浆的保护层厚度不小于25mm；

(7).锚头的锚具经除锈、涂防腐漆三度后现浇混凝土封闭，锚杆自由段需用塑料膜裹起来并扎牢；

(8).灌浆后，浆体强度未达到设计要求前，锚杆钢筋不得受扰动；

(9).锚杆钢筋焊接时，双面焊接的焊缝长度不应小于5d。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种海上大直径筒桩基础内拉锚杆，包括海底面（1）、高水位（2）和大直径筒桩（3），其特征在于：所述大直径筒桩（3）内穿插设置有内拉锚杆（4），所述内拉锚杆（4）的外侧套接有套管（5），所述大直径筒桩（3）的外侧固定连接有施工平台（6），所述大直径筒桩（3）的内壁固定连接有竖向锚杆（7）。

2.根据权利要求1所述一种海上大直径筒桩基础内拉锚杆，其特征在于：所述大直径筒桩（3）桩长不受荷载限制，可根据地层情况及运输、施工能力适当调整桩长。

3.根据权利要求1所述一种海上大直径筒桩基础锚固技术及施工方法，其特征在于：所述内拉斜锚杆（4）可以以任意角度从大圆筒内外插入土体。

4.一种海上大直径筒桩基础内拉锚杆的施工方法，其特征在于,包括以下步骤：

S1、筒桩运输及打设，将陆上加工或者预制好的大直径筒桩（3）采用半潜船运输至指定位置，浮吊掉放到设计桩位，软土地层采用自重下沉或震动下沉等工艺沉放安装，对于较硬地层可采用自重下沉、振动下沉或负压下沉辅助水冲法、吸泥法、开挖法等工艺沉桩施工；

S2、筒桩内拉锚杆施工

a、平台搭设，利用大直径筒桩（3）搭设锚杆施工平台，对于以下两种施工方式分别进行施工平台的搭设；

b、测量放线，平台施工完成后，根据平台位置及大直径筒桩（3）各参数计算锚杆的倾角，根据地层资料及大直径筒桩（3）的锚固情况计算锚杆的锚固长度，根据上述数据进行锚杆孔位及角度的精确施放，在测量放线后，根据要求进行锚杆孔的开孔工作；

c、钻机就位，采用吊车将锚杆钻机吊放至锚杆施工平台，根据计算好的角度调整锚杆钻机钻杆角度；

d、套管安装，计算好锚杆孔口至大直径筒桩（3）底部的距离，并计算孔口至泥面的距离，做好支架，将套管在平台上全部安装完毕，吊车配合安装至指定位置；

e、钻进施工，根据设计要求孔深钻进至指定位置；

f、锚杆安装，在杆体放入钻孔前，应检查杆体的加工质量，确保满足设计要求；安放杆体时，应防止扭压和弯曲，注浆管宜随杆体一同放入钻孔，杆体放入孔内应与钻孔角度保持一致，杆体安放后，不得随意敲击，不得悬挂重物；

g、注浆，采用两次注浆工艺，一次注浆采用快速凝结的水下不离散灌浆料，注浆压力以满足充满孔内砂浆为准，二次注浆采用细度更小、渗透性更好的高强水下不离散水泥净浆注浆；对于较软底层可在增大注浆压力，形成锚杆扩大头；

h、锚杆张拉加固，在在锚杆孔位置，筒桩外侧进行钢垫板焊接加工，加强筒壁强度，待锚固体强度达到设计要求后，采用“跳张法”隔一张一的方式对锚杆进行张拉锚固并锁定。

5.一种海上大直径筒桩基础内拉锚杆的施工工艺，其特征在于,包括以下步骤：

a)、制锚；

b)、成孔送锚；

c)、注浆。

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