[發明專利]基于膨脹高聚物的導管架樁靴密封系統及其密封方法

有效

• 申請號: 202010589339.5
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111663555B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 朱嶸華;王復明;王恒豐;馬越;王小剛;肖術芳;蘇磊;孫香;周婷;梁亞勛
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: E02D27/42
• 分類號: E02D27/42;E02D27/44;E02D27/52;E02D29/16;E02D5/72
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 沈淵琪

本發明屬于海上風電施工技術領域，具體涉及基于膨脹高聚物的導管架樁靴密封系統及其密封方法，包括安置于海床上的導管架、若干設置于導管架下端周圍的樁靴及若干插入海床的鋼管樁，鋼管樁插接于對應樁靴中，其特征在于樁靴與鋼管樁的縫隙之間上下分別填滿混凝土和膨脹高聚物，樁靴的內壁上還連有環狀的彈性隔膜，彈性隔膜包裹膨脹高聚物，使之與鋼管樁及混凝土隔絕。本發明將彈性隔膜與膨脹高聚物相結合進行樁靴底部密封，能夠保證海上風電導管架基礎施工的安全性，為海上風機以及升壓站能夠有足夠的抵抗荷載的強度提供了保障。

技術領域

本發明屬于海上風電施工技術領域，具體涉及基于膨脹高聚物的導管架樁靴密封系統及其密封方法。

背景技術

海上風電風機與升壓站位于惡劣的海洋環境中，其基礎不僅要承受來自承臺上部的荷載，還要抵抗巨大的環境荷載，因此對其結構要求以及施工工藝要求十分嚴苛，以保證海洋平臺的穩定與安全。

海上風機有許多不同的結構形式，包括重力式、單樁式、吸力式、三樁(多樁)導管架式和漂浮式等多種形式，其中導管架基礎應用較為廣泛，僅次于單樁的應用，海上升壓站的基礎形式也是采用導管架較為廣泛。導管架基礎為空間框架式結構，其優點在于桿徑小、強度高、質量輕、受波浪流作用小，適用于較深的海域。按照施工順序可將導管架基礎分為兩種結構形式：先打樁導管架和后打樁導管架。兩種導管架形式主體結構相同，先打樁導管架支撐腿末端不用設置樁靴，而后打樁導管架基礎支撐腿末端設置樁靴。

后樁法施工采用的即是后打樁導管架，在施工過程中需要先將導管架基礎放置于海床面之上，樁靴底部與泥面接觸，隨后將鋼管樁貫穿通過樁靴打入海床中，樁靴與鋼管樁均為圓環形柱狀結構，樁靴的內徑要大于鋼管樁的外徑，樁靴與鋼管樁之間再通過混凝土等灌漿材料進行連接，這樣，導管架承臺上部、波浪和洋流等荷載可以通過樁靴經灌漿材料傳遞至鋼管樁，鋼管樁再把載荷傳遞到海床，從而保證海上風電結構物的結構強度和穩定性。

導管架灌漿是整個風電基礎結構施工的一項關鍵技術，灌漿的成功與否直接關系到海上風電基礎結構抵抗環境荷載的能力與壽命。由于導管架樁靴與管樁的直徑不等，因此其之間都會存在圓環形間隙，灌漿材料就是用來填充此圓環形空間，以保證荷載能通過樁靴傳遞至鋼管樁，最后將力傳遞到海床中。

為了防止在灌漿過程中漿料泄漏，所述圓環形空間的底部需要進行封堵，即在導管架樁靴底部進行密封，目前較為流行的密封方法有兩種，第一種是氣囊式密封：其工作原理為先將密封氣囊安裝于樁靴的底部，同時安裝氣壓傳輸管路，然后在導管架安裝定位與打樁完成后，采用氣壓設備使氣囊充氣膨脹后封閉樁靴與鋼管樁之間的環形空間，最后進行灌漿；第二種方法是機械式密封，此方法采用橡膠片或鋼板等密封條通過螺栓連接或焊接方式安裝于樁靴底部，鋼管樁穿過密封條后，樁體與密封條之間相互擠壓，緊密接觸，產生摩擦力以抵抗灌漿時灌漿液與海水對密封條的壓力，這種密封條可以只安裝一條也可以安裝兩條。

上述兩種方法雖然目前比較流行，但是并不能保證完全密封，在施工過程中容易造成灌漿液從樁靴底部泄露以及海水的滲透，從而造成資源浪費，增加了施工成本，同時，海水中夾雜的許多細沙，容易通過樁靴與鋼管樁之間縫隙進入密閉空間，從而影響密閉性。

發明內容

為了彌補現有技術的不足，本發明針對后樁法施工過程提供一種基于膨脹高聚物的導管架樁靴密封系統及其密封方法的技術方案。

所述的基于膨脹高聚物的導管架樁靴密封系統，包括安置于海床上的導管架、若干設置于導管架下端周圍的樁靴及若干插入海床的鋼管樁，鋼管樁插接于對應樁靴中，其特征在于樁靴與鋼管樁的縫隙之間上下分別填滿混凝土和膨脹高聚物，樁靴的內壁上還連有環狀的彈性隔膜，彈性隔膜包裹膨脹高聚物，使之與鋼管樁及混凝土隔絕。

所述的基于膨脹高聚物的導管架樁靴密封系統，其特征在于樁靴與鋼管樁之間上下設置第一密封隔條和第二密封隔條，第一密封隔條和第二密封隔條將樁靴與鋼管樁之間的縫隙上下分隔成第一環形容腔和第二環形容腔，混凝土填充于第一環形容腔，膨脹高聚物和彈性隔膜設置于第二環形容腔。