[發明專利]大直徑海上嵌巖樁基坑開挖方法

有效

• 申請號: 202010528709.4
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111749612B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 盧文波;朱子晗;陳明;嚴鵬;王高輝
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: E21B7/00
• 分類號: E21B7/00;E21B7/12
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 艾小倩

本發明公開了一種大直徑海上嵌巖樁基坑開挖方法，工序如下：放入導井護筒，導井機械鉆挖，鉆孔并下套管護孔，套管內裝藥爆破，下嵌巖樁鋼護筒，吸淤，拔出導井護筒及鉆孔套管，抓渣。本發明采用機械開挖導井和爆破擴挖相結合；主爆孔采用高單耗加強破碎，采用電子起爆技術控制沖擊波和爆破振動影響；輪廓爆破采用光面爆破；導井超深0.1～0.15倍樁井深度，保證成井設計深度。主爆孔連續裝藥，輪廓孔間隔裝藥；內外圈炮孔采用分段起爆，主炮孔內圈先于主炮孔外圈起爆，內圈底部段同時起爆。本發明可有效解決利用2～4m直徑石油鉆機和普通地質鉆機完成8～10m及以上直徑海上嵌巖樁基開挖難題，具有速度快、成低本等優點。

技術領域

本發明屬于海上風電基礎基坑開挖技術領域，具體的說是一種大直徑海上嵌巖樁基坑開挖方法。

背景技術

近年來，隨著資源消耗日益加劇，不可再生能源日益減少，清潔能源的開發與利用受到越來越多的關注。海上風電由于資源豐富、發電效率高、適合大規模開發等特點，在清潔能源的開發利用中占據了重要比重。

海上風電常常需要面臨包括臺風，激浪等惡劣條件，且由于海底基巖上常有覆蓋層覆蓋，基巖地質條件復雜，為風電機組的樁基礎建設增加了很多困難。目前海上風電機組常用的固定式基礎包括嵌巖式樁基礎以及重力式樁基礎，嵌巖式樁基礎因其結構形式簡單、造價低、可靠性高受到更多的歡迎。目前大直徑嵌巖樁基坑的開挖多采用大直徑鉆機一次開挖成形，但隨著風電裝機容量的增加，嵌巖樁基坑尺寸日益增大，而國內目前符合海上作業需求的大直徑鉆機供不應求，嚴重影響施工進度；且因覆蓋層深部復雜地層巖性影響，鋼管樁打樁過程容易導致底部管壁外內部卷口，影響后續機械擴挖等施工步驟，總體上施工難度大，施工周期長。然而在復雜的海上環境施工時，施工受天氣影響很大，有效施工周期很短，必須要采用經濟、高效的基坑開挖方法，以應對海上風力發電機組構建的需求。

目前已有的嵌巖樁基開挖方式有很多新思維，但在有效滿足結構設計和施工要求的同時難以兼顧降低成本，加快施工進度。專利號為CN 108842807 A的“一種海上風電基礎植入型嵌巖單樁的施工工藝”采用平臺輔助定位，鋼護筒進行嵌巖施工，可以有效提高嵌巖樁的水平抵抗能力和抗拔能力，但操作復雜需要主吊船和輔吊船配合施工，施工周期較長，成本較高。

專利號為CN106088140 A的“一種巖基海床海上風機嵌巖單樁基礎施工工藝”，提出“打-鉆-打”的施工工藝，首先通過液壓沖擊錘沉樁至一定深度，接著在樁內進行鉆孔開挖直至設計標高，最后再利用液壓沖擊錘沉樁至設計標高，該方法通過鉆機開挖或者降低基巖強度，依賴于鉆機開挖，施工周期長，受到機械的限制，且成本較高。

因此，研究設計一種不依賴于大直徑鉆機，方便快捷，經濟可靠，可適應大直徑的海上嵌巖樁基坑開挖方法具有十分重要的意義。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的是提供一種大直徑海上嵌巖樁基坑開挖方法，該方法主要采用機械開挖導井，爆破擴挖；操作簡便、成本低廉、可以大幅度提高開挖速度。

為實現上述目的，本發明提供的大直徑海上嵌巖樁基坑開挖方法，采用機械導井開挖和鉆孔爆破擴挖相結合，先用2～4m的鉆井機開挖導井，為后續巖石爆破創造臨空面；所述開挖流程包括以下步驟：

S1、通過定位及導向裝置將導井護筒下沉至指定位置；

S2、導井護筒下沉至基巖表面后鉆設導井至指定高程；

S3、架設鉆機，在導井外部按照爆破設計鉆設基坑炮孔至指定高程；按照爆破設計進行裝藥，主炮孔內圈采用分段裝藥，主炮孔外圈采用連續裝藥；分段裝藥炮孔由下至上依次分為下部裝藥段，下部間隔段，中部裝藥段，中部間隔段，上部裝藥段和孔口堵塞段；聯網起爆，起爆采用由下到上分段爆破；

S4、爆破擴挖完成后，將預制的鋼護筒定位至基坑中心位置，形成嵌巖樁護筒；