阅读说明：本技术 海上嵌岩桩基础的一次***开挖成型方法 (One-time blasting excavation forming method for offshore rock-socketed pile foundation ) 是由 卢文波 陈明 朱子晗 严鹏 王高辉 于 2020-06-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种海上嵌岩桩基础的一次爆破开挖成型方法,本方法的施工程序为：钻机平台架设；地质钻机造孔；套管护孔；钻孔内装炸药起爆；下组合嵌岩桩钢管；钢管内清渣；混凝土灌注。其中,大直径中间空孔不装炸药,轮廓孔内连续装炸药,辅助孔及掏槽孔采用分段间隔装炸药并在掏槽孔每段间隔处放置铁球；采用分层分段起爆方式。本发明采用爆破方法开挖的方法,一次爆破开挖成型：轮廓孔可以定向成缝；掏槽孔内放置的铁球具有聚能效果,可以加强内部爆破效果；中心掏槽孔起爆后有推渣的作用。该发明可有效解决目前海上嵌岩桩基坑开挖方法中大孔径钻机难以及时就位的问题,该方法具有工艺简单,使用机械常规,施工效率高,施工成本低等优点。(The invention discloses a one-time blasting excavation forming method of an offshore rock-socketed pile foundation, which comprises the following construction procedures: erecting a drilling machine platform; forming holes by a geological drilling machine; protecting the hole of the sleeve; detonating explosive filled in the drill hole; a lower combined socketed pile steel pipe; removing slag in the steel pipe; and (5) pouring concrete. Wherein, the middle hollow hole with large diameter is not filled with explosive, the contour hole is filled with explosive continuously, the auxiliary holes and the cut holes are filled with explosive at intervals in sections, and iron balls are placed at the intervals of each section of the cut holes; adopts a layered and segmented detonating mode. The invention adopts a blasting method for excavation, and the method comprises the following steps of blasting excavation molding: the contour holes may be oriented as slots; the iron balls placed in the cut holes have an energy gathering effect and can enhance the internal blasting effect; the central cut hole has the function of pushing slag after being detonated. The method can effectively solve the problem that a large-aperture drilling machine is difficult to place in time in the existing offshore rock-socketed pile foundation pit excavation method, and has the advantages of simple process, conventional use machinery, high construction efficiency, low construction cost and the like.)

海上嵌岩桩基础的一次***开挖成型方法

技术领域

本发明属于海上风电基础基坑开挖技术领域，具体的说是一种海上嵌岩桩基础的一次***开挖成型方法。

背景技术

近年来，随着资源消耗日益加剧，不可再生能源日益减少，清洁能源的开发与利用受到越来越多的关注。海上风电由于资源丰富、发电效率高、适合大规模开发等特点，在清洁能源的开发利用中占据了重要比重。

海上风电常常需要面临包括台风，激浪等恶劣条件，且由于海底基岩上常有覆盖层覆盖，基岩地质条件复杂，为风电机组的桩基础建设增加了很多困难。目前海上风电机组常用的固定式基础包括嵌岩式桩基础以及重力式桩基础，嵌岩式桩基础因其结构形式简单、造价低、可靠性高受到更多的欢迎。目前大直径嵌岩桩基坑的开挖多采用大直径钻机一次开挖成形，但随着风电装机容量的增加，嵌岩桩基坑尺寸日益增大，而国内目前符合海上作业需求的大直径钻机供不应求，严重影响施工进度；且因覆盖层深部复杂地层岩性影响，钢管桩打桩过程容易导致底部管壁外内部卷口，影响后续机械扩挖等施工步骤，总体上施工难度大，施工周期长。然而在复杂的海上环境施工时，施工受天气影响很大，有效施工周期很短，必须要采用经济、高效的基坑开挖方法，以应对海上风力发电机组构建的需求。

目前已有的嵌岩桩基开挖方式有很多新思维，但在有效满足结构设计和施工要求的同时难以兼顾降低成本，加快施工进度。专利号为CN 108842807 A的“一种海上风电基础植入型嵌岩单桩的施工工艺”采用平台辅助定位，钢护筒进行嵌岩施工，可以有效提高嵌岩桩的水平抵抗能力和抗拔能力，但操作复杂需要主吊船和辅吊船配合施工，施工周期较长，成本较高。

专利号为CN106088140 A的“一种岩基海床海上风机嵌岩单桩基础施工工艺”，提出“打-钻-打”的施工工艺，首先通过液压冲击锤沉桩至一定深度，接着在桩内进行钻孔开挖直至设计标高，最后再利用液压冲击锤沉桩至设计标高，该方法通过钻机开挖或者降低基岩强度，依赖于钻机开挖，施工周期长，受到机械的限制，且成本较高。

因此，研究设计一种不依赖于大直径钻机，方便快捷，经济可靠，可适应任何直径的海上嵌岩桩基坑开挖方法具有十分重要的意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种海上嵌岩桩基坑***开挖方法，该方法主要采用***开挖方法；工艺简单，使用机械常规，施工效率高，施工成本低。

为实现上述目的，本发明提供的海上嵌岩桩基础的一次***开挖成型方法，所述开挖流程包括以下步骤：

S1、架设钻机平台，按照***设计在基坑预定位置钻设轮廓孔、辅助孔和掏槽孔至指定高程，并使用套管护孔；

S2、按照***设计进行装***，中心空孔不装***，轮廓孔内连续装***，辅助孔及掏槽孔采用分段间隔装***并在掏槽孔每段间隔处放置聚能装置，聚能装置可以加强***效果，使***后形成较小的***块度；

S3、联网起爆，按照***设计及***方法采用分层分段起爆方式进行起爆，孔内由下至上分段起爆，孔间逐层起爆；

S4、将组合嵌岩桩钢管定位下沉至指定位置，并将钢管内风化层的淤泥与风化砂清出；

S5、使用混凝土进行灌注；

所述***开挖方法可以采用预裂***或光面***，当采用预裂***时，S2中所述轮廓孔即为预裂孔；当采用光面***时，S2中所述轮廓孔即为光爆孔。

作为优选方案，所述步骤S2中所述外部掏槽孔距中心空孔R₁为0.3～0.5m；辅助孔距中心空孔距离R₂为1.5～2.0m；轮廓孔距中心空孔距离R₃为2.5～4.2m；

进一步地，所述步骤S2中掏槽孔及辅助孔孔径不小于140mm，超深0.1倍桩井深度；轮廓孔孔径不小于100mm；中心空孔孔径210～250mm，超深0.1～0.15倍桩井深度；

更进一步地，所述步骤S3中掏槽孔及辅助孔内***药径不小于100mm，轮廓孔内***药径不小于70mm；中心空孔不装***，为掏槽孔创造临空面；

更进一步地，所述步骤S3中，轮廓孔采用连续装***，其余炮孔采用间隔装***；掏槽孔中在间隔处放置铁球作为聚能装置，形成局部聚能***，提高***效果；

更进一步地，所述步骤S3中塞段堵塞物可采用级配砂，将适当粗砂和细砂混合后直接倒入炮孔中；

更进一步地，所述步骤S4中，起爆方式采用分层分段起爆，每段3～5m，分2～3级掏槽，自上而下按照一定的时差依次起爆；同层不同孔之间，当采用预裂***时，预裂孔先起爆，掏槽孔辅助孔逐层起爆；当采用光面***时，掏槽孔先逐层起爆，随后起爆光爆孔，最后起爆辅助孔。

与现有技术相比，本发明的创新点及优点如下：

(1)本发明采用***开挖的方式，施工工艺简单，操作简便；

(2)使用机械常规，与传统的海上嵌岩桩基坑开挖方式不同，本发明不依赖于大直径钻机，可以避免因大钻机难以及时就位而出现的延误与不便，同时可以适应满足各种不同直径基坑开挖的需求，适用性强；

(3)本发明使用大直径炮孔分段掏槽的方法，在掏槽孔内使用聚能***，可以提高***开挖效率与效果，同时轮廓孔定向成缝，可以使***开挖一次成型，提高开挖效率。中心大直径空孔可以为***创造临空面，起到推渣作用，确保***开挖后不留根底。

综上，本发明可有效进行任何直径海上嵌岩桩基坑开挖，大幅降低对大孔径钻机的依赖性，加快施工进度，降低机械设备的磨损以及工人的劳动强度，经济效益高，可在海上基坑开挖等相关领域推广应用。

附图说明

图1为本发明***开挖成型方法的施工截面示意图；

图2为本发明***开挖成型方法的施工剖面示意图；

图中：1、中心空孔；2、掏槽孔；3、辅助孔；4、轮廓孔；5、***；6、内圈堵塞段；7、铁 球。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐释本发明是如何实施的。

某大直径海上嵌岩桩基坑开挖工程，基坑直径8m，深度20m，覆盖层较薄，基岩主要为中、强风化岩石；该工程施工环境潮差风浪大，施工需要速度快，造价低，给施工带来较大的困难，由于大直径转机对使用环境的要求以及难以调配的问题，故采用本发明一种海上嵌岩桩基坑***开挖方法，具体采用预裂***开挖方法。

本发明的海上嵌岩桩基坑***开挖方法，具体开挖步骤如下：

S1、架设钻机平台，按照***设计在基坑预定位置钻设轮廓孔4、辅助孔3和掏槽孔2至指定高程，并使用套管护孔；

S2、按照***设计进行装***5，中心空孔1(中间大直径空孔)不装***5，轮廓孔4内连续装***5，辅助孔3及掏槽孔2采用分段间隔装***5并在掏槽孔2每段间隔处放置聚能装置，聚能装置可以加强***效果，使***后形成较小的***块度；

S3、联网起爆，按照***设计及***方法采用分层分段起爆方式进行起爆，孔内由下至上分段起爆，孔间逐层起爆；

S4、将组合嵌岩桩钢管定位下沉至指定位置，并将钢管内风化层的淤泥与风化砂清出；

S5、使用混凝土进行灌注。

其中，步骤S2中外部掏槽孔2距中心掏槽孔2R₁为0.5m；辅助孔3距中心掏槽孔2距离R₂为2.0m；轮廓孔4距中心掏槽孔2距离R₃为4.0m；

其中，步骤S2中掏槽孔2及辅助孔3孔径为140mm，超深2m；轮廓孔4孔径为110mm；中心空孔1孔径250mm，超深2m，确保不残留根底；

其中，步骤S3中掏槽孔2内***药径为100mm，辅助孔3内***药径为100mm，轮廓孔4内***药径为70mm；

其中，步骤S3中，轮廓孔4采用连续装***5，其余炮孔采用间隔装***5；掏槽孔2中在间隔处放置铁球7作为聚能装置，形成局部聚能***，提高***效果；

其中，步骤S3中内圈堵塞段6堵塞物可采用级配砂，将适当粗砂和细砂混合后直接倒入炮孔中；

其中，步骤S4中，自上而下分3级掏槽，起爆方式采用分层分段起爆，每段5m，自上而下按照一定的时差依次起爆；同层不同孔之间，预裂孔先起爆，掏槽孔2、辅助孔3逐层起爆；

最后说明，以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。