一种负压桶基础渗流通道的堵塞方法
技术领域
本发明涉及一种负压桶基础渗流通道的堵塞方法。
背景技术
在海洋工程中，相比于传统桩基础，负压桶基础具有几个显著特点：材料和制造成本低、海上安装工期短、不需要打桩设备、抗拔性能卓越、就位准确等，因此负压桶基础近年来受到海洋界的青睐。但负压桶的安装过程控制是目前困扰海洋工程的主要难题。
我国的近海海域表层分布着高含水量、高压缩性、低强度的深厚软粘土，在这种软黏土海底地基上，桩基础需要穿透软土层进入较深的持力层，投资巨大、施工时间长。
国内负压桶基础结构的工程实践较少，关于此方面的研究也才刚刚起步。在负压桶在安装贯入过程中，需要解决的关键问题是负压桶基础能否快速有效沉入到预定的设计深度。负压桶下沉时，首先靠其结构的自重下沉，在桶体内形成封闭空间，然后用桶顶的泵向外抽水，使桶内形成负压，使桶体在内、外压差的作用下沉贯，直至达到预定深度。此压差会在负压桶基础地基一定范围内产生渗流，若抽吸负压过大，易造成桶壁周围土体的渗流破坏。桶壁周围土体的扰动，也会引起桶壁外侧土体向桶内产生流土破坏。当渗流破坏通道将负压桶内外联通，会影响桶内、外压差的形成，进而出现桶体既无法继续下沉，也不能通过注水顶出桶体，从而影响沉贯作业的顺利进行，严重时可造成负压桶报废。近年来许多国外研究机构对负压桶进行了研究，取得了有不少有实用价值的定性规律，然而依然缺少实践中的检验，尤其还没有针对负压桶下沉时地基出现渗流破坏的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种负压桶基础渗流通道的堵塞方法，它无需查找负压桶基础的渗流通道，方法简单，成本低，能有效提高负压桶基础的沉贯进度。
本发明的目的是这样实现的：一种负压桶基础渗流通道的堵塞方法，是在负压桶沉贯时进行的；所述负压桶的桶盖上设有排气阀、连接潜水泵的泵口和注浆口；所述堵塞方法包括以下步骤：
步骤一，先由吊机将负压桶下放入水，下放过程中利用预先打开的排气阀缓慢释放负压桶内的气体，待整个负压桶入水后，关闭排气阀；当负压桶的底部距离海底1m时，停止下放，负压桶靠自重下沉，直至负压桶的底部嵌入海底泥面后，开始由潜水泵抽负压桶内的水，直至负压桶内的水压小于负压桶外的水压，形成内外水压差，负压桶依靠内外水压差贯入海底泥土中；
步骤二，当负压桶遭遇渗流破坏，使负压桶外的水通过渗流通道向负压桶内渗流时，即渗水量大于抽水量，造成内外水压差消失，使负压桶不能继续下沉，这时潜水泵先停止抽水，再通过注浆口向负压桶内注水，使负压桶内的水压与负压桶外的水压平衡；
步骤三，当负压桶内的水压与负压桶外的水压平衡时，先停止注浆口向负压桶内注水，再将注浆口连接灌浆设备；
步骤四，通过灌浆设备向负压桶内灌浆，灌浆过程中，负压桶内的水压要大于负压桶外的水压，形成反向的内外水压差，实时观测反向的内外水压差，当反向的内外水压差稳定时，即灌入的浆液通过渗流通道由负压桶内向负压桶外排出时，记录此时反向的内外水压差P1；
步骤五，停歇灌浆一段时间t，让渗流通道内的浆液凝固，时间t依据通道内浆液的初凝时间计算；
步骤六，开启潜水泵向负压桶内注水，同时保持注浆口开启，通过注水将负压桶内残留的浆液通过注浆口排向负压桶外，注水过程中要保持反向的内外水压差小于P1；
步骤七，重复上述步骤四至步骤六n次，使反向的内外水压差随着n次灌入的浆液在渗流通道内凝固后依次增大为P2、P3、……Pn，直至反向的内外水压差Pn＞k×Pcr，其中，Pcr为负压桶克服摩擦阻力下沉所需的最大内外水压差，k为安全系数，取1.2～1.5；
步骤八，重新开始由潜水泵抽负压桶内的水，直至负压桶内的水压小于负压桶外的水压，使负压桶内形成负压，负压桶依靠负压继续沉贯至设计深度；负压桶沉贯的全过程要保持内外水压差小于Pcr。
本发明的负压桶基础渗流通道的堵塞方法具有以下特点：
1、采用在水下固化时间长的灌浆液，能在负压桶内的高水压下以浆赶水，使灌入的浆液随着水流渗入负压桶外的渗流通道，多次灌浆使负压桶内的水压不断降低，并且多次灌入的浆液由渗流通道的起始点逐渐向终点渗入并凝固，达到封堵渗流通道的目的；
2、本发明无需查找负压桶基础的渗流通道，施工技术装备少，方法简单，成本低，适用于渗透通道隐蔽的地水下基础；
3、能有效提高负压桶基础的沉贯进度，保证施工顺利进行，并对周围环境几乎没有影响。
附图说明
图1是本发明的负压桶基础渗流通道的堵塞方法的原理结构图；
图2是本发明在进行步骤七时内外水压差随时间变化的关系图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
本发明的负压桶基础渗流通道的堵塞方法，是在负压桶沉贯时进行的；负压桶1的桶盖上设有排气阀、连接潜水泵的泵口2和注浆口3(见图1)；
本发明的负压桶基础渗流通道的堵塞方法，包括以下步骤：
步骤一，先由吊机将负压桶下放入水，下放过程中利用预先打开的排气阀缓慢释放负压桶内的气体，待整个负压桶入水后，关闭排气阀；当负压桶的底部距离海底1m时，停止下放，负压桶靠自重下沉，直至负压桶的底部嵌入海底泥面后，开始由潜水泵抽负压桶内的水，直至负压桶内的水压小于负压桶外的水压，形成内外水压差，即为桶内为负压，负压桶依靠内外水压差贯入海底泥土中；
步骤二，当负压桶遭遇渗流破坏，使负压桶外的水通过渗流通道向负压桶内渗流时，即渗水量大于抽水量，造成内外水压差消失，使负压桶不能继续下沉，这时潜水泵先停止抽水，再通过注浆口向负压桶内注水，使负压桶内的水压与负压桶外的水压平衡；
步骤三，当负压桶内的水压与负压桶外的水压平衡时，先停止注浆口向负压桶内注水，再将注浆口连接灌浆设备；
步骤四，通过灌浆设备向负压桶内灌浆，灌浆过程中，负压桶内的水压要大于负压桶外的水压，形成反向的内外水压差，并实时观测反向的内外水压差，当反向的内外水压差稳定时，即灌入的浆液通过渗流通道由负压桶内向负压桶外排出时，记录此时反向的内外水压差P1；
步骤五，停歇灌浆一段时间t，让渗流通道内的浆液凝固，该时间t依据浆液的初凝时间计算；由于灌入的浆液由液态到失去流动性，再到强度逐渐增加的凝固过程需要时间t，普通水泥浆液的凝固过程需要几个小时，若添加外加剂可加快凝固过程，具体的凝固时间根据作业条件进行调整；
步骤六，为了清除负压桶内残留的浆液，开启潜水泵向负压桶内注水，同时保持注浆口开启，作为负压桶内残留浆液的排出通道，通过注水将负压桶内残留的浆液通过注浆口排向负压桶外，注水过程中要保持反向的内外水压差小于P1，保证不会因为向负压桶内注水而导致渗流通道被再次击穿；
步骤七，重复上述步骤四至步骤六n次，使反向的内外水压差随着n次灌入的浆液在渗流通道内凝固后依次增大为P2、P3、……Pn(见图2)，直至反向的内外水压差Pn＞k×Pcr，其中，Pcr是由负压桶负压下沉静力分析理论计算得到的负压桶克服摩擦阻力下沉所需的最大内外水压差，k为安全系数，根据海底的地质条件选取，一般取1.2～1.5；
步骤八，重新开始由潜水泵抽负压桶内的水，直至负压桶内的水压小于负压桶外的水压，使负压桶内形成负压，负压桶依靠负压继续沉贯至设计深度；负压桶沉贯的全过程要保持内外水压差小于Pcr。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。
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