CN210395406U - 一种导管架基础环缝清泥施工系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种导管架基础环缝清泥施工系统，包括：钢管桩、导管架以及清泥设备，所述导管架的底部设有桩腿，所述桩腿插入所述钢管桩内部设置，在所述桩腿和所述钢管桩之间形成环缝；所述清泥设备包括空压机以及与所述空压机连接的清泥管线，所述清泥管线通入所述环缝的底部设置。本申请施工系统结构简单，设备要求低，节省海上作业时间和施工成本等特点，为确保深水导管架水下灌浆质量提供有力保障。

Description

一种导管架基础环缝清泥施工系统

技术领域

本申请属于海上风电基础施工技术领域，具体涉及一种导管架基础环缝清泥施工系统。

背景技术

在20米～50米水深海上风电项目的风机基础和海上升压站基础大量采用导管架基础结构。例如，AlphaVentus(德国)、BelwindDemo(比利时)、ThorntonBank(比利时)、Walney(英国)以及Ormonde(英国)等，因其稳定性与可靠性，导管架基础及其灌浆连接也是目前全球海上风电应用比较多的基础型式与相应的连接形式。

海上风电项目中导管架与钢管桩之间的灌浆连接段与海上风机单桩基础与塔筒之间的过渡段灌浆连接段类似，但又有存在差异。单桩过渡段灌浆连接段位于海平面附近，结构受力主要承受弯矩为主；导管架与钢管桩之间的灌浆连接段位于海床面附近，结构受力以轴力为主。海上风电项目中导管架基础结构适用于十几米至几十米水深，导管架水下灌浆是导管架基础施工的关键技术之一。

根据钢管桩和导管架施工顺序的不同，分为“后桩法”和“先桩法”两种工艺。先桩法导管架采用安装模架定位沉桩，然后进行导管架基础整体吊装，吊装前先进行导管架粗调平，再将导管架桩腿端部插入钢管桩，或先下放导管架再通过液压手段完成精确调平和导管架临时锁定，最后通过进行水下灌浆连接导管架和钢管桩。后桩法导管架基础结构形式是在导管架桩腿末端设置桩靴，进行海上施工时，先进行导管架吊装，通过桩靴定位把钢管桩打入海床，导管架调平和锁定后进行水下灌浆，将导管架和钢管桩连接成整体形成导管架基础。

其中，在先桩法施工工艺中，导管架基础的灌浆连接段是钢管桩在外，导管架桩腿在内，一般在导管架桩腿上设置灌浆管线及灌浆口，往内外管形成的环缝中灌注高强灌浆料，灌浆质量直接影响到导管架的整体稳定性能和安全性。先打桩导管架基础具有结构轻巧、施工方便的特点，但是水下灌浆技术成为导管架基础结构应用和施工的难点。若桩内导管架桩腿底部泥面没有清到设计标高或出现回淤等现象，环缝内淤泥会影响灌浆施工和灌浆连接质量，因此，在导管架水下灌浆作业前的清泥工序是导管架灌浆准备工作的关键工序。

实用新型内容

针对上述现有技术的缺点或不足，本申请要解决的技术问题是提供一种导管架基础环缝清泥施工系统。

为解决上述技术问题，本申请通过以下技术方案来实现：

本申请提出了一种导管架基础环缝清泥施工系统，包括钢管桩、导管架以及清泥设备，所述导管架的底部设有桩腿，所述桩腿插入所述钢管桩内部设置，在所述桩腿和所述钢管桩之间形成环缝；所述清泥设备包括空压机以及与所述空压机连接的清泥管线，所述清泥管线通入所述环缝的底部设置。

作为进一步地改进，所述清泥管线包括高压软管和花管，所述高压软管的一端与所述空压机的出口连接，所述高压软管的另一端则与所述花管连接；其中，所述花管与所述环缝上部桩腿的环板固定。

作为进一步地改进，所述花管插入所述环板上的预留孔洞并通过焊接固定。

作为进一步地改进，所述花管包括一端部封闭且侧壁开孔的镀锌管或钢管。

作为进一步地改进，所述预留孔洞沿所述环板的周向均匀布设。

作为进一步地改进，所述环板包括上环板和下环板。

与现有技术相比，本申请具有如下技术效果：

(1)本申请针对导管架水下灌浆前环缝清泥问题，通过现场的设备组装、管线布置、清泥花管制作、管线内插和固定等对环缝进行清泥作业，施工效果好，效率高，节省了海上作业时间和成本，为确保导管架水下灌浆连接质量提供了有力保障；

(2)本申请组装简单，管线连接方便，有效解决导管架桩腿与钢管桩之间环缝内残留淤泥的清理问题，为导管架水下灌浆奠定基础，确保导管架水下灌浆施工质量。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1：本申请导管架基础环缝清泥施工方法流程图；

图2：本申请导管架基础环缝清泥施工系统结构示意图；

图3：本申请中测量绳测量环缝底标高示意图；

图4：本申请中的花管插管插入环缝中的结构示意图；

图5：本申请中花管的结构示意图；

图6：本申请中同一桩腿多个预留孔洞的剖视图。

具体实施方式

以下将结合附图对本申请的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本申请的目的、特征和效果。

如图1所示，本实施例导管架基础环缝清泥施工方法，包括如下步骤：

步骤一，安装钢管桩30和导管架10，其中，在所述导管架10的底部设有桩腿20，在所述桩腿20和所述钢管桩30之间形成环缝；

其中，在先桩法施工工艺中，导管架基础的灌浆连接段是钢管桩30 在外，导管架10的桩腿20在内，在所述导管架10的桩腿20的内壁上设置灌浆管线及灌浆口，往内外管形成的环缝中灌注高强灌浆料，灌浆质量直接影响到导管架10的整体稳定性能和安全性。当然，在灌注高强灌浆料之前需要先进行清泥作业。

导管架基础吊装安装完成调平，并进行钢管桩30和导管架10的临时固定。

步骤二，确定环缝中是否有泥；

具体地，用测量绳测量环缝的底标高，结合设计底标高确认环缝内部是否有泥。

在灌浆施工前潜水员下潜至钢管桩基础顶标高的位置，用测量绳多点测量环缝的底标高，并将测量结果和设计底标高进行比较，确定环缝内部是否有泥。其中，上述的设计底标高指的是桩腿20底部的封隔器60的底标高，上述的测量底标高过程由潜水员水下作业完成。

所述测量绳由细绳51和铅块52组装而成。

在本实施例中，上述的多点测量是沿桩顶标高环缝位置沿周向均匀选取 4个测量点。

步骤三，清泥设备的准备和安装；

在本实施例中，所述清泥设备包括空压机41和清泥管线，其中，所述清泥管线包括高压软管42和花管43，将所述空压机41的出口与所述高压软管 42的一端连接，所述高压软管42的另一端则与所述花管43连接。

其一是大功率空压机41的准备。所述环缝所处标高在海床附近，根据不同项目具体工况，需要通过计算确定空压机41的功率，大功率空压机41应满足环缝清泥的压力要求。本实施例桩基础的顶标高在海平面以下二十多米，需要准备的大功率空压机41应满足压力要求。本实施例中的大功率空压机 41功率不低于110kW，输入比功率不低于9.0kW/(m³/min)，公称容积流量不低于14.3m³/min。

其二是清泥管线准备。其中，高压软管42与空压机41的出口连接，与所述高压软管42连接的花管43则内插进入环缝的预留孔洞70设置。

待大功率空压机41和清泥管线准备充足后，进行设备的组装和管线的拼接，主要包括空压机41出口和高压软管42的连接、高压软管42和花管43 连接。

进一步地，大功率空压机41和高压软管42连接采用螺纹丝口连接，高压软管42和花管43连接亦采用螺纹丝口连接，上述螺纹丝口连接简单方便易操作，且稳定可靠。

在施工船上进行上述清泥管线的布置，清泥管线中的花管43需要由潜水员下潜插入环缝内部的在施工船上根据水深进行吊点的选取，并绑扎吊点绳，潜水员下潜后将花管43插入环缝内部，固定结束后进行通入高压空气。其中，吊点选取应在导管架10基础平台上，花管43的固定应通过水下焊接进行。

在施工船上进行清泥管线布置时，需要清泥管线进行固定。

潜水员下潜将花管43插入环缝内部需要通过导管架10的桩腿20环板处预留孔洞70进行，并通过水下焊接将花管43与环板固定。

本实施例的高压软管42优选为高压橡胶软管，进一步优选为内径为50 mm的高压橡胶软管，但是该内径尺寸为一示例，并不对本申请的保护范围造成限定。

所述花管43的一端封闭且其侧边均布开孔44。在本实施例中，所述花管43优选为镀锌钢管或钢管，进一步地选择内径为50mm的镀锌钢管或钢管，但是该内径尺寸仅为一示例，并不对本申请的保护范围造成限定。进一步地，所述花管43现场加工而成，其采用气割进行割孔操作，且其端部固定有封隔器60，以保护环板。

步骤四，启动清泥设备对环缝进行清泥作业。

待施工船上的清泥管线和水中的清泥管线固定结束后，通入高压空气进行清泥。通入高压空气是为了将环缝内的泥和海水搅拌浑浊，通过高压空气和海水的流动性起到清泥效果。其中，清洗设备中的花管43插入设置在环板上的其中一个预留孔洞70上。

更重要地是，在上述高压空气环空清泥过程，同步配合灌浆管线大流量泵入淡水或海水，环缝的清泥效果更佳。

步骤五，向所述环缝中连接抽水组件(图中未示意)进行抽水，所述抽水组件包括抽水管路和抽水机，其中，所述抽水管路的一端与所述环缝连通设置，所述抽水管路的另一端连接抽水机；

具体为，通过清泥设备向所述环缝中通入高压空气的同时，将所述抽水管路与其他预留孔洞70连接，并启动抽水机，对环缝中的泥水混合物进行抽离，从而加快环缝内的清泥作业。

当然，由于本实施例中，所述预留孔洞70的设置数量优选为4个，在其中一花管43与预留孔洞70固定连接进行作业时，根据需要，可以将其他三个预留孔洞70中的至少一个预留孔洞70连接抽水组件进行抽水作业，以加快环缝的清泥作业。

步骤六，对同一桩腿20进行多点清洗；

同一位置的清泥达到一定时间后，对同一个桩腿20进行多个位置清泥。其中，同一位置的清泥达到一定时间后需要潜水测量确定。

对同一个桩腿20进行多个位置清泥是通过环板上设置的预留孔洞70进行清泥。其中，预留孔洞70沿周向均匀布设在所述环板上，在本实施例中，所述预留孔洞70的设置数量优选为4个。

步骤七，对不同桩腿20进行多点清洗。

当上述同一桩腿20多点清泥结束后，更换桩腿20进行其余三个桩腿20 的清泥。其中，同一桩腿20多点清泥结束需要潜水员通过四点测量来定，其余三个桩腿20清泥按照第一个桩腿20的清泥步骤进行。

至此，清泥作业结束，后续可进行灌注灌浆料等作业。

如图2至图4所示，本实施例导管架基础环缝清泥施工系统，包括钢管桩30、导管架10以及清泥设备，所述导管架10的底部设有桩腿20，所述桩腿20插入所述钢管桩30内部设置，在所述桩腿20和所述钢管桩30之间形成环缝；所述清泥设备包括空压机41以及与所述空压机41连接的清泥管线，所述清泥管线通入所述环缝的底部设置。通过所述空压机41向所述环缝中通入高压空气进行清泥，其中，通入高压空气是为了将环缝内的泥和海水搅拌浑浊，通过高压空气和海水的流动性起到清泥效果。

在本实施例中，所述桩腿20上还设有灌浆管线和灌浆口，为了进一步提高环缝的清泥效果，在上述高压空气环空清泥过程，同步配合灌浆管线大流量泵入淡水或海水。其中，所述灌浆管线包括主灌浆管线21和备用灌浆管线 22。

在所述桩腿20上还设有导向块23，所述导向块23用于对所述钢管桩30 的安装起到导向作用，还起到对所述封隔器60保护的作用。

其中，如图5所示，所述清泥管线包括高压软管42和花管43，所述高压软管42的一端与所述空压机41的出口连接，所述高压软管42的另一端则与所述花管43连接；其中，所述花管43与所述环缝底部的环板固定。优选地，空压机41和高压软管42之间的连接采用螺纹丝口连接，高压软管42和花管43亦采用螺纹丝口连接。

所述花管43插入所述环板上的预留孔洞70并通过焊接固定。其中，所述预留孔洞70沿所述环板的周向均匀布设，在本实施例中，仅仅实例了所述预留孔洞70设置为4个的情况(见图6所示)，但所述预留孔洞70的设置数量并不对本申请的保护范围造成限定。

所述高压软管42优选为高压橡胶软管，进一步优选为内径为50mm的高压橡胶软管，但是该内径尺寸为一示例，并不对本申请的保护范围造成限定。

所述花管43的一端封闭且其侧边均布开孔44。在本实施例中，所述花管43优选为镀锌钢管或钢管，进一步地选择内径为50mm的镀锌钢管或钢管，但是该内径尺寸为一示例，并不对本申请的保护范围造成限定。进一步地，所述花管43现场加工而成，其采用气割进行割孔操作，且其端部固定有封隔器60，以保护环板。

在本实施例中，所述预留孔洞70设置在所述环板上，其中，所述环板包括上环板71和下环板72两层板结构，见图6所示。

本申请针对导管架水下灌浆前环缝清泥问题，通过现场的设备组装、管线布置、花管的制作、管线内插和固定等对环缝进行清泥作业，施工效果好，效率高，节省了海上作业时间和成本，为确保导管架水下灌浆连接质量提供了有力保障；本申请组装简单，管线连接方便，有效解决导管架桩腿与钢管桩之间环缝内残留淤泥的清理问题，为导管架水下灌浆奠定基础，确保导管架水下灌浆施工质量。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限定，参照较佳实施例对本申请进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和范围，均应涵盖在本申请的权利要求范围内。

Claims (5)

1.一种导管架基础环缝清泥施工系统，其特征在于，包括钢管桩、导管架以及清泥设备，所述导管架的底部设有桩腿，所述桩腿插入所述钢管桩内部设置，在所述桩腿和所述钢管桩之间形成环缝；所述清泥设备包括空压机以及与所述空压机连接的清泥管线，所述清泥管线通入所述环缝的底部设置。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述清泥管线包括高压软管和花管，所述高压软管的一端与所述空压机的出口连接，所述高压软管的另一端则与所述花管连接；其中，所述花管与所述环缝上部桩腿的环板固定。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述花管插入所述环板上的预留孔洞并通过焊接固定。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述预留孔洞沿所述环板的周向均匀布设。

5.根据权利要求2至4任一项所述的系统，其特征在于，所述花管包括一端部封闭且侧壁开孔的镀锌管或钢管。

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