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申请/专利权人：中交第三航务工程局有限公司;中交港湾(上海)科技有限公司;中交第三航务工程局有限公司江苏分公司;中交上海港湾工程设计研究院有限公司

摘要：本申请公开了一种大直径单桩基础抗冰锥灌浆系统及施工方法，所述灌浆系统包括，钢管桩；抗冰锥体，沿周向安装在所述钢管桩的外侧；橡胶封隔器，设置在所述钢管桩的底部环板和所述抗冰锥体的底部环板之间；灌浆空间，形成于所述钢管桩和所述抗冰锥体的内套管之间；以及至少一根灌浆管路，其注浆口位于所述抗冰锥体的底部环板上方，且所述灌浆管路与所述灌浆空间连通设置，通过所述灌浆管路向所述灌浆空间内注入灌浆料。所述施工方法，包括：安装钢管桩及抗冰锥体；灌浆管路的设置；灌浆系统底部的封堵；通过灌浆管路向所述环形空间内注入灌浆料。本申请现场可实施性较强，施工时间短，并可提高抗冰锥体灌浆施工质量。

主权项：1.一种大直径单桩基础抗冰锥灌浆系统，其特征在于，包括：钢管桩，所述钢管桩内部设有溢浆口；抗冰锥体，沿周向安装在所述钢管桩的外侧；橡胶封隔器，设置在所述钢管桩的底部环板和所述抗冰锥体的底部环板之间；灌浆空间，形成于所述钢管桩和所述抗冰锥体的内套管之间；以及至少一根灌浆管路，其注浆口位于所述抗冰锥体的底部环板上方，且所述灌浆管路与所述灌浆空间连通设置，通过所述灌浆管路向所述灌浆空间内注入灌浆料；灌浆管路包括主灌浆管路和至少一根备用灌浆管路，所述主灌浆管路的主注浆口位于所述抗冰锥体的底部环板上方，且所述主灌浆管路沿着所述抗冰锥体的外部引到所述抗冰锥体的顶部设置；所述备用灌浆管路包括第一备用灌浆管路、第二备用灌浆管路以及第N备用灌浆管路，其中，所述N≥3；所述第一备用灌浆管路的第一注浆口位于所述主注浆口的上方，且所述第一备用灌浆管路沿着所述抗冰锥体的外部引到所述抗冰锥体的顶部设置；所述第二备用灌浆管路的第二注浆口位于所述第一注浆口的上方，且所述第二备用灌浆管路沿着所述抗冰锥体的内部引到所述抗冰锥体的顶部设置；所述第N备用灌浆管路的第N注浆口为所述第N-1注浆口的上方，且所述第N备用灌浆管路沿着所述抗冰锥体的内部引到所述抗冰锥体的顶部设置。

全文数据：一种大直径单桩基础抗冰锥灌浆系统及施工方法技术领域本申请属于海洋工程和海上风电施工技术领域，具体涉及一种大直径单桩基础抗冰锥灌浆系统及施工方法。背景技术海上风能是一种分布广泛的清洁能源，有着广阔的应用前景，也是促进我国能源转型、实现经济可持续发展的重要推力，最近几年我国大力发展海上风电建设。三峡新能源辽宁省大连市庄河III300MW海上风电场项目位于辽宁省大连市庄河海域，属于高纬度海域，每年冬季都会出现不同程度的冰冻，而海冰会对风机的结构和安全运营造成重要的影响。为防止海冰对单桩结构造成影响，本申请提出了一种大直径单桩基础抗冰锥灌浆系统及施工方法。申请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施工方法，现场可实施性较强，施工时间短，并可提高抗冰锥体灌浆施工质量的大直径单桩基础抗冰锥灌浆系统及施工方法。为解决上述技术问题，本申请通过以下技术方案来实现：一种大直径单桩基础抗冰锥灌浆系统，包括，钢管桩；抗冰锥体，沿周向安装在所述钢管桩的外侧；橡胶封隔器，设置在所述钢管桩的底部环板和所述抗冰锥体的底部环板之间；灌浆空间，形成于所述钢管桩和所述抗冰锥体的内套管之间；以及至少一根灌浆管路，其注浆口位于所述抗冰锥体的底部环板上方，且所述灌浆管路与所述灌浆空间连通设置，通过所述灌浆管路向所述灌浆空间内注入灌浆料。作为进一步地改进，所述抗冰锥体包括正锥和倒锥，其中，所述正锥与所述倒锥固定连接。作为进一步地改进，所述抗冰锥体的剖面为三角形结构。作为进一步地改进，所述抗冰锥体为一体成型结构。作为进一步地改进，所述灌浆管路包括主灌浆管路和至少一根备用灌浆管路，所述主灌浆管路的主注浆口位于所述抗冰锥体的底部环板上方，且所述主灌浆管路沿着所述抗冰锥体的外部引到所述抗冰锥体的顶部设置；作为进一步地改进，所述备用灌浆管路包括第一备用灌浆管路、第二备用灌浆管路以及第N备用灌浆管路，其中，所述N≥3；其中，所述第一备用灌浆管路的第一注浆口位于所述主注浆口的上方，且所述第一备用灌浆管路沿着所述抗冰锥体的外部引到所述抗冰锥体的顶部设置；其中，所述第二备用灌浆管路的第二注浆口位于所述第一注浆口的上方，且所述第二备用灌浆管路沿着所述抗冰锥体的内部引到所述抗冰锥体的顶部设置；其中，所述第N备用灌浆管路的第N注浆口为所述第N-1注浆口的上方，且所述第N备用灌浆管路沿着所述抗冰锥体的内部引到所述抗冰锥体的顶部设置。作为进一步地改进，所述灌浆管路通过灌浆软管与灌浆设备连接。本申请还提出了一种基于上述灌浆系统的施工方法，包括如下步骤：安装钢管桩及抗冰锥体；灌浆管路的设置；灌浆系统底部的封堵；通过灌浆管路向所述环形空间内注入灌浆料。作为进一步地改进，在所述抗冰锥体的顶部与底部分别与所述钢管桩之间进行临时焊接以初步固定。作为进一步地改进，在所述抗冰锥体的底部环板上方设置主灌浆管路和至少一根备用灌浆管路；其中，将所述主灌浆管路的主注浆口设置在所述抗冰锥体的底部环板上方，并将所述主灌浆管路沿着所述抗冰锥体的外部引到所述抗冰锥体的顶部设置；其中，在所述主注浆口的上方设置第一备用灌浆管路，并将所述第一备用灌浆管路沿着所述抗冰锥体的外部引到所述抗冰锥体的顶部设置；其中，在所述第一注浆口的上方设置第二备用灌浆管路，并将所述第二备用灌浆管路沿着所述抗冰锥体的内部引到所述抗冰锥体的顶部设置；其中，在所述第N-1注浆口的上方设置第N备用灌浆管路，并将所述第N备用灌浆管路沿着所述抗冰锥体的内部引到所述抗冰锥体的顶部设置。作为进一步地改进，在所述钢管桩的底部环板和所述抗冰锥体的底部环板之间设置橡胶封隔器，以确保底部密封不漏浆。作为进一步地改进，通过主灌浆管路或备用灌浆管路向所述环形空间内注入灌浆料，以使所述钢管桩和所述抗冰锥体永久连接。作为进一步地改进，所述灌浆料的最大骨料直径≤4.75mm；初始流动度不低于290mm，30min流动度保留值不低于260mm；所述灌浆料为无收缩材料；所述灌浆料的泌水率为0；1d抗压强度≥50.0MPa；3d抗压强度≥75.0MPa；28d抗压强度≥100.0MPa；28d抗折强度≥13.5MPa，28d弹性模量≥50GPa。与现有技术相比，本申请具有如下技术效果：1本申请具有现场施工功效快、成本低等特点，本申请通过灌浆施工代替现场焊接，解决了抗冰锥体与钢管桩之间快速、永久地进行可靠连接的技术问题；2本申请从材料、设备和施工工艺，以及灌浆管路和水下封堵等几个方面，综合解决了大直径单桩抗冰锥体灌浆施工遇到的问题，降低了灌浆施工风险，提高了灌浆施工功效。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：本申请大直径单桩基础抗冰锥灌浆系统整体结构示意图。图2：本申请大直径单桩基础抗冰锥灌浆系统中底部封堵结构示意图；图3：本申请大直径单桩基础抗冰锥灌浆系统中灌浆管路设计示意图；图4：本申请大直径单桩基础抗冰锥灌浆系统灌浆施工示意图。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至图4所示，本申请大直径单桩基础抗冰锥灌浆系统，包括，钢管桩10；抗冰锥体20，沿周向安装在所述钢管桩10的外侧；橡胶封隔器50，设置在所述钢管桩10的底部环板和所述抗冰锥体20的底部环板之间；灌浆空间30，形成于所述钢管桩10和所述抗冰锥体20的内套管之间；以及至少一根灌浆管路，其注浆口位于所述抗冰锥体20的底部环板上方，且所述灌浆管路与所述灌浆空间30连通设置，通过所述灌浆管路向所述灌浆空间30内注入灌浆料。本实施例具有现场施工功效快、成本低等特点，其通过灌浆施工代替现场焊接，解决了抗冰锥体20与钢管桩10之间快速、永久地进行可靠连接的技术问题。其中，在具体施工作业时，当冰排作用于抗冰锥体20斜面时，冰排上产生劲向和环向裂纹，冰排主要以弯曲模式破坏，故抗冰锥体20有助于减少冰荷载和冰激振动。从外观来看，所述抗冰锥体20包括正锥和倒锥，其中，所述正锥与所述倒锥固定连接，进一步地，所述抗冰锥体20的剖面为三角形结构。冰力由冰的抗弯强度控制，当浮冰在正锥和倒锥都可以做到弯曲破坏，这样就可以充分的借助抗冰锥体20减小冰力，在冰期可以有效抵御浮冰的侵袭，保护钢管桩10桩身的安全。为进一步提高所述抗冰锥体20的稳定性、减少冰荷载以及冰激振动，所述抗冰锥体20为一体成型结构。其中，在具体施工作业时，必须满足抗冰锥体20顶部、底部与钢管桩10之间完成临时焊接固定，以确保抗冰锥体20与钢管桩10之间无相对位移，并且抗冰锥体20底部环板与钢管桩10底部环板之间通过橡胶封隔器50封堵，以确保底部密封不漏浆。进一步地，如图2所示，所述橡胶垫封隔器设置在抗冰锥体20底部环板的下表面和钢管桩10底部环板的上表面。如图3所示，所述灌浆管路包括主灌浆管路41和至少一根备用灌浆管路，所述主灌浆管路41的主注浆口位于所述抗冰锥体20的底部环板上方，且所述主灌浆管路41沿着所述抗冰锥体20的外部引到所述抗冰锥体20的顶部设置；在本实施例中，所述备用灌浆管路包括第一备用灌浆管路42、第二备用灌浆管路43以及第N备用灌浆管路，其中，N≥3；其中，所述第一备用灌浆管路42的第一注浆口位于所述主注浆口的上方，且所述第一备用灌浆管路42沿着所述抗冰锥体20的外部引到所述抗冰锥体20的顶部设置；其中，所述第二备用灌浆管路43的第二注浆口位于所述第一注浆口的上方，且所述第二备用灌浆管路43沿着所述抗冰锥体20的内部引到所述抗冰锥体20的顶部设置；其中，所述第N备用灌浆管路的第N注浆口为所述第N-1注浆口的上方，且所述第N备用灌浆管路沿着所述抗冰锥体20的内部引到所述抗冰锥体20的顶部设置。在本实施例中，仅仅示意了所述灌浆管路包括主灌浆管路41和两个备用灌浆管路的其中一种设置方式，其中，主灌浆管路41上的主注浆口位于抗冰锥体20底部靠近底部环板上方标高位置，并且主灌浆管路41沿着抗冰锥体20外部引到抗冰锥体20顶部，第一备用灌浆管路42的第一注浆口位于主灌浆口上方30cm，第二备用灌浆管路43的第二注浆口位于抗冰锥体20中间高度并且灌浆管线在抗冰锥体20内部引申到抗冰锥体20顶部。在本实施例中，所述灌浆系统还包括一设置在所述钢管桩10内部的溢浆口44，派潜水员水下观察溢浆口的溢浆状态，并对溢浆口的浆体进行水下取样，检测达到标准后停止灌浆，并将溢浆口44封闭；通过设置的所述溢浆口44，可对灌浆空间30的灌浆终点进行判断。当然，上述N的具体设置数量并不对本申请的保护范围造成限定，N的具体设置数值可以根据实际施工情况和经验积累进行设定。进一步地，本实施例还采用海上风电灌浆专用设备，其可连续不断提供满足抗冰锥体20灌浆设计及施工要求的高强灌浆料浆体，设备输出效不低于8吨小时。如图4所示，所述灌浆管路通过灌浆软管60与灌浆设备70连接。其中，所述灌浆设备70通过灌浆软管60与抗冰锥体20的预制灌浆管线在位于抗冰锥体20顶部通过快速接头连接。在具体的灌浆过程中，灌浆料自下而上置换抗冰锥体20内套管与钢管桩10之间的海水，最后将高强灌浆料密实填充在抗冰锥体20内套管与钢管桩10之间的灌浆空间30。本实施例所采用的灌浆料的性能需要满足设计和施工要求，该灌浆料具有流动性、抗水分散性、无收缩、高早强以及超高强等性能。具体地，所述灌浆料的最大骨料直径≤4.75mm；初始流动度不低于290mm，30min流动度保留值不低于260mm；所述灌浆料为无收缩材料；所述灌浆料的泌水率为0；1d抗压强度≥50.0MPa；3d抗压强度≥75.0MPa；28d抗压强度≥100.0MPa；28d抗折强度≥13.5MPa，28d弹性模量≥50GPa。基于上述灌浆系统，本申请还提出了一种施工方法，包括如下步骤：步骤一，安装钢管桩10及抗冰锥体20；具体为，在所述抗冰锥体20的顶部与底部分别与所述钢管桩10之间进行临时焊接以初步固定，以确保抗冰锥体20与钢管桩10之间无相对位移。步骤二，灌浆管路的设置；在所述抗冰锥体20的底部环板上方设置主灌浆管路41和至少一根备用灌浆管路；其中，在本实施例中，仅仅示意了设置有主灌浆管路41和两条备用灌浆管路的安装方式。具体为，将所述主灌浆管路41的主注浆口设置在所述抗冰锥体20的底部环板上方，并将所述主灌浆管路41沿着所述抗冰锥体20的外部引到所述抗冰锥体20的顶部设置；在所述主注浆口的上方设置第一备用灌浆管路42，并将所述第一备用灌浆管路42沿着所述抗冰锥体20的外部引到所述抗冰锥体20的顶部设置；其中，第一备用灌浆管路42的第一注浆口位于主灌浆口上方30cm。在所述第一注浆口的上方设置第二备用灌浆管路43，并将所述第二备用灌浆管路43沿着所述抗冰锥体20的内部引到所述抗冰锥体20的顶部设置。第二备用灌浆管路43的第二注浆口位于抗冰锥体20中间高度并且灌浆管线在抗冰锥体20内部引申到抗冰锥体20顶部。步骤三，灌浆系统底部的封堵；在所述钢管桩10的底部环板和所述抗冰锥体20的底部环板之间设置橡胶封隔器50，以确保底部密封不漏浆。步骤四，通过灌浆管路向所述环形空间内注入灌浆料。通过主灌浆管路41或备用灌浆管路向所述环形空间内注入灌浆料，以使所述钢管桩10和所述抗冰锥体20永久连接。其中，所述灌浆料的性能需要满足设计和施工要求，该灌浆料具有流动性、抗水分散性、无收缩、高早强以及超高强等性能。本申请采用“后装法”进行安装施工。首先进行大直径单桩沉桩施工，待单桩沉桩到设计标高后安装抗冰椎体。抗冰锥体20安装之后先通过现场焊接方式临时与钢管桩10固定，然后再通过灌浆方式实现抗冰锥体20与单桩之间永久连接。本申请具有现场施工功效快、成本低等特点，本申请通过灌浆施工代替现场焊接，解决了抗冰锥体与钢管桩之间快速、永久地进行可靠连接的技术问题。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。

权利要求：1.一种大直径单桩基础抗冰锥灌浆系统，其特征在于，包括：钢管桩，抗冰锥体，沿周向安装在所述钢管桩的外侧；橡胶封隔器，设置在所述钢管桩的底部环板和所述抗冰锥体的底部环板之间；灌浆空间，形成于所述钢管桩和所述抗冰锥体的内套管之间；以及至少一根灌浆管路，其注浆口位于所述抗冰锥体的底部环板上方，且所述灌浆管路与所述灌浆空间连通设置，通过所述灌浆管路向所述灌浆空间内注入灌浆料。2.根据权利要求1所述的灌浆系统，其特征在于，所述抗冰锥体包括正锥和倒锥，其中，所述正锥与所述倒锥固定连接。3.根据权利要求1或2所述的灌浆系统，其特征在于，所述抗冰锥体的剖面为三角形结构。4.根据权利要求3所述的灌浆系统，其特征在于，所述抗冰锥体为一体成型结构。5.根据权利要求1所述的灌浆系统，其特征在于，灌浆管路包括主灌浆管路和至少一根备用灌浆管路，所述主灌浆管路的主注浆口位于所述抗冰锥体的底部环板上方，且所述主灌浆管路沿着所述抗冰锥体的外部引到所述抗冰锥体的顶部设置；所述备用灌浆管路包括第一备用灌浆管路、第二备用灌浆管路以及第N备用灌浆管路，其中，所述N≥3；所述第一备用灌浆管路的第一注浆口位于所述主注浆口的上方，且所述第一备用灌浆管路沿着所述抗冰锥体的外部引到所述抗冰锥体的顶部设置；所述第二备用灌浆管路的第二注浆口位于所述第一注浆口的上方，且所述第二备用灌浆管路沿着所述抗冰锥体的内部引到所述抗冰锥体的顶部设置；所述第N备用灌浆管路的第N注浆口为所述第N-1注浆口的上方，且所述第N备用灌浆管路沿着所述抗冰锥体的内部引到所述抗冰锥体的顶部设置。6.根据权利要求1所述的灌浆系统，其特征在于，所述灌浆管路通过灌浆软管与灌浆设备连接。7.如权利要求1至6任一项所述的灌浆系统的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：安装钢管桩及抗冰锥体；灌浆管路的设置；灌浆系统底部的封堵；通过灌浆管路向所述环形空间内注入灌浆料。8.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于，在所述抗冰锥体的顶部与底部分别与所述钢管桩之间进行临时焊接以初步固定。9.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于，在所述抗冰锥体的底部环板上方设置主灌浆管路和至少一根备用灌浆管路；将所述主灌浆管路的主注浆口设置在所述抗冰锥体的底部环板上方，并将所述主灌浆管路沿着所述抗冰锥体的外部引到所述抗冰锥体的顶部设置；在所述主注浆口的上方设置第一备用灌浆管路，并将所述第一备用灌浆管路沿着所述抗冰锥体的外部引到所述抗冰锥体的顶部设置；在所述第一注浆口的上方设置第二备用灌浆管路，并将所述第二备用灌浆管路沿着所述抗冰锥体的内部引到所述抗冰锥体的顶部设置；在所述第N-1注浆口的上方设置第N备用灌浆管路，并将所述第N备用灌浆管路沿着所述抗冰锥体的内部引到所述抗冰锥体的顶部设置。10.根据权利要求8或9所述的施工方法，其特征在于，在所述钢管桩的底部环板和所述抗冰锥体的底部环板之间设置橡胶封隔器，以确保底部密封不漏浆。11.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于，通过主灌浆管路或备用灌浆管路向所述环形空间内注入灌浆料，以使所述钢管桩和所述抗冰锥体永久连接。12.根据权利要求8或9或11所述的施工方法，其特征在于，所述灌浆料的最大骨料直径≤4.75mm；初始流动度不低于290mm，30min流动度保留值不低于260mm；所述灌浆料为无收缩材料；所述灌浆料的泌水率为0；1d抗压强度≥50.0MPa；3d抗压强度≥75.0MPa；28d抗压强度≥100.0MPa；28d抗折强度≥13.5MPa，28d弹性模量≥50GPa。

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