CN115030230A - 一种先桩式充浆封闭封隔器及封闭方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及封隔器，具体地说是一种先桩式充浆封闭封隔器及封闭方法，封隔器包括分流环、封闭囊及支撑件，导管架的外表面上沿圆周方向安装有封闭囊，封闭囊的内部设有安装于导管架外表面的分流环，封闭囊的下方设有安装于导管架外表面的支撑件，分流环的内部与灌浆管线相连通，分流环上开设有连通分流环内部与封闭囊内部的透浆孔A，封闭囊上开设有透浆孔B，封闭囊在充满水泥浆后与钢管桩的内壁密封抵接，再从灌浆管线经分流环流出的水泥浆由透浆孔B溢出。本发明使用简便，适应性强，能够很好地适应偏桩的情况，封闭效果好。

Description

一种先桩式充浆封闭封隔器及封闭方法

技术领域

本发明涉及封隔器，具体地说是一种先桩式充浆封闭封隔器及封闭方法。

背景技术

在海上风电领域，采用桩基础固定方式。首先将钢管桩（外筒）打入海底固定，再起吊导管架（内筒），将导管架支撑腿末端插入钢管桩端口，对导管架进行安放、调平和灌浆，使用水泥浆将钢管桩和导管架支撑腿粘接在一起。封隔器主要在水泥浆凝固前将钢管桩与导管架支撑腿之间的间隙封住，防止水泥浆流出，导致粘接不牢以及水泥浆等材料浪费。

目前，先桩封隔器的主要存在形式为碗形橡胶板结构，依靠橡胶板本身的强度来进行环形间隙的封堵。但导管架在安装过程会出现偏桩的情况，为保证间隙大的一侧能够完全堵塞环形间隙，橡胶板的尺寸会过盈设计；但橡胶为不可压缩材料，在间隙小的一侧，橡胶会因为过度挤压而起褶，造成漏浆的情况。

发明内容

为了解决现有先桩封隔器存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种先桩式充浆封闭封隔器及封闭方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明的封隔器包括分流环、封闭囊及支撑件，其中导管架的外表面上沿圆周方向安装有封闭囊，所述封闭囊的内部设有安装于导管架外表面的分流环，所述封闭囊的下方设有安装于导管架外表面的支撑件，所述分流环的内部与灌浆管线相连通，所述分流环上开设有连通分流环内部与封闭囊内部的透浆孔A，所述封闭囊上开设有透浆孔B，所述封闭囊在充满水泥浆后与钢管桩的内壁密封抵接，再从所述灌浆管线经分流环流出的水泥浆由透浆孔B溢出。

其中：所述分流环为内部中空的环形，所述分流环上开设的透浆孔A与分流环的内部相连通。

所述分流环的轴向截面为内侧开口的圆形，所述分流环开口的内侧与导管架的外表面固接。

所述分流环为一体结构，或所述分流环分为结构相同、相互连通的多段，每段上均开设有所述透浆孔A。

所述封闭囊为内部中空的环形，所述封闭囊上开设的透浆孔B与封闭囊的内部相连通。

所述封闭囊的轴向截面为内侧开口的圆形，所述封闭囊开口的内侧与导管架的外表面固接；所述封闭囊上的透浆孔B位于封闭囊水平中心线的上方。

所述封闭囊通过固定压板固接于导管架的外表面，所述固定压板包括底板及压板；所述封闭囊的轴向截面为内侧开口的圆形，所述封闭囊开口的上下两侧分别向上、向下外延形成翻边，每个所述翻边的内侧均设有固接于导管架外表面上的底板，每个所述翻边的外侧均设有压板，所述压板与底板固接。

所述支撑件包括固定端及支撑端，所述固定端的一侧固接于导管架的外表面上，所述固定端的另一侧与支撑端相连，所述支撑端由内至外向上倾斜。

所述支撑端的下表面为阶梯状，沿径向设有多个阶梯；所述支撑端支撑充满水泥浆的封闭囊，所述支撑端的外沿在充满水泥浆的封闭囊的压力作用下与钢管桩的内壁密封抵接，形成第二道封堵。

本发明先桩式充浆封闭的封闭方法为：

将安装有封隔器的导管架由钢管桩的端口插入并安放好，从所述灌浆管线向封隔器灌入水泥浆，水泥浆先充满所述分流环，然后再从所述分流环上的透浆孔A分散流入外层的所述封闭囊内；当所述封闭囊内部被水泥浆充满后，所述封闭囊在重力作用及支撑件的支撑下对导管架与钢管桩之间的环形间隙进行封堵，之后再由所述分流环流入封闭囊的水泥浆由封闭囊上的透浆孔B流出，并在所述封闭囊上部不断积累，直至达到设计的灌浆高度。

本发明的优点与积极效果为：

1．本发明的封隔器使用简便，适应性强；一些主动式封隔器需要后加管线来对封隔器充入空气、水和混合发泡剂等材料来使封隔器发挥作用，本发明灌浆管线来使封隔器发挥作用，降低制造难度的同时简便了操作；主动式封隔器和被动式封隔器各自具备优点和缺点，主动式封隔器的优点是对偏桩情况适应性强，缺点是需要设置额外的充气管线，成本高，并且需要额外的操作来使封隔器发挥作用；被动式封隔器的优点是不需要额外的冲压操作，成本低，使用简便，缺点是偏桩适应情况不好。而本发明能够在不需要额外操作的同时又能很好在适应导管架安装的偏桩问题，同时具备主动式封隔器和被动式封隔器优点，又避免了它们的缺点。

2．本发明的分流环方面可以减弱水泥浆压力的冲击，起到保护封闭囊的作用，另一方面可以将从灌浆管线流出的水泥浆从四周均匀地流入封闭囊内。

3．本发明封闭囊内部充满水泥浆后会在重力和支撑板的双重作用下封堵环形间隙，可以很好地适用偏桩的情况，避免碗形橡胶板因为起褶而造成漏浆的情况。

4．本发明支撑端下表面设计为阶梯状，传统的碗形橡胶板因为强度太高会影响导管架的下落和调整操作，而阶梯状的设计可以使得支撑件在有足够支撑强度的同时，避免了对导管架安装调整操作的影响；同时，弹性材料的支撑端除了对上部的封闭囊和水泥浆起到支撑作用外，也作为第二道封堵结构发挥对环形间隙的封堵作用。

附图说明

图1为本发明封隔器的整体结构示意图；

图2为本发明封隔器安装于导管架上的结构示意图；

图3为本发明封隔器安装于导管架上的结构剖视图；

图4为本发明封隔器分流环的结构剖视图；

图5为本发明封隔器封闭囊的结构示意图；

图6为本发明封隔器固定压板中底板的结构示意图；

图7为本发明封隔器固定压板中压板的结构示意图；

图8为本发明封隔器支撑件的结构剖面图；

其中：1、导管架，2、分流环，3、封闭囊，4、固定压板，5、支撑件，6、灌浆管线，7、透浆孔A，8、透浆孔B，9、翻边，10、底板，11、压板，12、螺栓孔A，13、螺栓孔B，14、固定端，15、支撑端。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～8所示，本发明的封隔器包括分流环2、封闭囊3及支撑件5，其中导管架1的外表面上沿圆周方向安装有封闭囊3，封闭囊3的内部设有安装于导管架1外表面的分流环2，封闭囊3的下方设有安装于导管架1外表面的支撑件5；灌浆管线6由导管架1的内部伸入，再穿过导管架1插入分流环2内；分流环2的内部与灌浆管线6相连通，分流环2上开设有透浆孔A7，分流环2内部通过透浆孔A7与封闭囊3的内部连通，封闭囊3上开设有透浆孔B8，封闭囊3在充满水泥浆后与钢管桩的内壁密封抵接，再从灌浆管线6经分流环2流出的水泥浆由透浆孔B8溢出。

分流环2的作用是将灌浆管线1中流出的水泥浆从四周均匀地流入封闭囊3内。本实施例的分流环2为内部中空的环形，分流环2的轴向截面为内侧开口的圆形，分流环2开口的内侧与导管架1的外表面固接。分流环2为一体结构，或分流环2分为结构相同、相互连通的多段；分流环2上的透浆孔A7的形状、尺寸及数量可依据具体工况所需而定，本实施例的分流环2为多段，每段上均开设有透浆孔A7，分流环2上开设的透浆孔A7与分流环2的内部相连通，分流环2的横截面积（即分流环2的轴向截面）大于或等于灌浆管线6的横截面积（即灌浆管线的径向截面），这样可以保证水泥浆的顺利流动。本实施例的分流环2的材料为金属材料（如Q355B钢），开口处与导管架1的外表面焊接固定。

封闭囊3用来承接从分流环2中流出的水泥浆。本实施例的封闭囊3为内部中空的环形，封闭囊3上开设的透浆孔B8与封闭囊3的内部相连通。封闭囊3的轴向截面为内侧开口的圆形，封闭囊3开口的内侧与导管架1的外表面固接；封闭囊3上的透浆孔B8位于封闭囊3水平中心线的上方，本实施例的透浆孔B8开设在封闭囊3的上表面。本实施例的封闭囊3的材料为耐磨弹性材料，如橡胶。

本实施例的封闭囊3通过固定压板4固接于导管架1的外表面，固定压板4包括底板10及压板11；封闭囊3开口的上下两侧分别向上、向下外延形成翻边9，每个翻边9的内侧均设有固接于导管架1外表面上的底板10，每个翻边9的外侧均设有压板11；底板10上沿圆周方向均匀开设有多个螺栓孔A12，压板11上沿圆周方向开设有与螺栓孔A12数量相同、一一对应的螺栓孔B13，翻边9上沿圆周方向开设有多个与螺栓孔A12、螺栓孔B13数量相同、一一对应的通孔，压板11通过插入螺栓孔A12、螺栓孔B13内的螺栓与底板10固接。本实施例的底板10和压板11均为金属材料（如Q355B钢），作用是将封闭囊3固定在导管架1的外表面上，底板10与导管架1焊接固定。底板10也可由支撑件替代，在支撑件的竖板上打螺栓孔，然后使用螺栓和压板将封闭囊3的下端直接固定在支撑件的竖板上。

支撑件5一方面可以对封闭囊3和其上方的水泥浆起到支撑作用，另一方面弹性材料的支撑端也可作为第二道封堵结构进行水泥浆的封堵。本实施例的支撑件5包括固定端14及支撑端15，固定端14的一侧固接于导管架1的外表面上，固定端14的另一侧为向上倾斜的横板，支撑端15的一端设有插槽，并与固定端14另一侧的横板插接固定，支撑端15的另一侧导圆角；支撑端15由内至外向上倾斜。支撑端15的下表面为阶梯状，沿径向设有多个阶梯。本实施例的固定端14为金属材料（如Q355B钢），与导管架1的外表面焊接固定，支撑端15为弹性体材料（如橡胶），支撑端15支撑充满水泥浆的封闭囊3，支撑端15的外沿在充满水泥浆的封闭囊3的压力作用下与钢管桩的内壁密封抵接，形成第二道封堵。

本发明的封闭方法为：

将安装有封隔器的导管架1由钢管桩的端口插入并安放好，从灌浆管线6向封隔器灌入水泥浆，水泥浆先充满分流环2，然后再从分流环2上的透浆孔A7分散流入外层的封闭囊3内；当封闭囊3内部被水泥浆充满后，封闭囊3发生弹性变形，封闭囊3在重力作用及支撑件5的支撑下对导管架1与钢管桩之间的环形间隙进行封堵，之后再由分流环2流入封闭囊3的水泥浆由封闭囊3上的透浆孔B8流出，并在封闭囊3上部不断积累，直至达到设计的灌浆高度。

Claims (10)

1.一种先桩式充浆封闭封隔器，其特征在于：包括分流环（2）、封闭囊（3）及支撑件（5），其中导管架（1）的外表面上沿圆周方向安装有封闭囊（3），所述封闭囊（3）的内部设有安装于导管架（1）外表面的分流环（2），所述封闭囊（3）的下方设有安装于导管架（1）外表面的支撑件（5），所述分流环（2）的内部与灌浆管线（6）相连通，所述分流环（2）上开设有连通分流环（2）内部与封闭囊（3）内部的透浆孔A（7），所述封闭囊（3）上开设有透浆孔B（8），所述封闭囊（3）在充满水泥浆后与钢管桩的内壁密封抵接，再从所述灌浆管线（6）经分流环（2）流出的水泥浆由透浆孔B（8）溢出。

2.根据权利要求1所述的先桩式充浆封闭封隔器，其特征在于：所述分流环（2）为内部中空的环形，所述分流环（2）上开设的透浆孔A（7）与分流环（2）的内部相连通。

3.根据权利要求1所述的先桩式充浆封闭封隔器，其特征在于：所述分流环（2）的轴向截面为内侧开口的圆形，所述分流环（2）开口的内侧与导管架（1）的外表面固接。

4.根据权利要求1所述的先桩式充浆封闭封隔器，其特征在于：所述分流环（2）为一体结构，或所述分流环（2）分为结构相同、相互连通的多段，每段上均开设有所述透浆孔A（7）。

5.根据权利要求1所述的先桩式充浆封闭封隔器，其特征在于：所述封闭囊（3）为内部中空的环形，所述封闭囊（3）上开设的透浆孔B（8）与封闭囊（3）的内部相连通。

6.根据权利要求1所述的先桩式充浆封闭封隔器，其特征在于：所述封闭囊（3）的轴向截面为内侧开口的圆形，所述封闭囊（3）开口的内侧与导管架（1）的外表面固接；所述封闭囊（3）上的透浆孔B（8）位于封闭囊（3）水平中心线的上方。

7.根据权利要求1所述的先桩式充浆封闭封隔器，其特征在于：所述封闭囊（3）通过固定压板（4）固接于导管架（1）的外表面，所述固定压板（4）包括底板（10）及压板（11）；所述封闭囊（3）的轴向截面为内侧开口的圆形，所述封闭囊（3）开口的上下两侧分别向上、向下外延形成翻边（9），每个所述翻边（9）的内侧均设有固接于导管架（1）外表面上的底板（10），每个所述翻边（9）的外侧均设有压板（11），所述压板（11）与底板（10）固接。

8.根据权利要求1所述的先桩式充浆封闭封隔器，其特征在于：所述支撑件（5）包括固定端（14）及支撑端（15），所述固定端（14）的一侧固接于导管架（1）的外表面上，所述固定端（14）的另一侧与支撑端（15）相连，所述支撑端（15）由内至外向上倾斜。

9.根据权利要求8所述的先桩式充浆封闭封隔器，其特征在于：所述支撑端（15）的下表面为阶梯状，沿径向设有多个阶梯；所述支撑端（15）支撑充满水泥浆的封闭囊（3），所述支撑端（15）的外沿在充满水泥浆的封闭囊（3）的压力作用下与钢管桩的内壁密封抵接，形成第二道封堵。

10.一种先桩式充浆封闭的封闭方法，其特征在于：使用权利要求1至9任一权利要求所述的先桩式充浆封闭封隔器，将安装有封隔器的导管架（1）由钢管桩的端口插入并安放好，从所述灌浆管线（6）向封隔器灌入水泥浆，水泥浆先充满所述分流环（2），然后再从所述分流环（2）上的透浆孔A（7）分散流入外层的所述封闭囊（3）内；当所述封闭囊（3）内部被水泥浆充满后，所述封闭囊（3）在重力作用及支撑件（5）的支撑下对导管架（1）与钢管桩之间的环形间隙进行封堵，之后再由所述分流环（2）流入封闭囊（3）的水泥浆由封闭囊（3）上的透浆孔B（8）流出，并在所述封闭囊（3）上部不断积累，直至达到设计的灌浆高度。

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