CN106088087B - 一种嵌岩单桩双筒施工辅助装置及其施工方法 - Google Patents

一种嵌岩单桩双筒施工辅助装置及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种嵌岩单桩双筒施工辅助装置及其施工方法。本发明的目的是提供一种嵌岩单桩双筒施工辅助装置及其施工方法，解决浅覆盖层大直径单桩嵌岩施工等问题。本发明的技术方案是：一种嵌岩单桩双筒施工辅助装置，其特征在于：该装置具有沉放至海床面的圆锥形柱状外护筒和沉入外护筒中的圆柱形内护筒，所述内护筒上端露出外护筒一定距离、并设有环状辅助平台，平台底部与外护筒底部之间通过若干根环向对称分布的斜撑杆焊接连接；所述斜撑杆与外护筒上部之间焊接有撑杆支撑；所述辅助平台上固定有若干环向对称布置的千斤顶、穿过辅助平台与外护筒内壁连接的输砂管。本发明适用于海上风电工程技术领域，特别是浅覆盖层地基条件下嵌岩单桩施工。

Description

一种嵌岩单桩双筒施工辅助装置及其施工方法
技术领域
本发明涉及一种嵌岩单桩双筒施工辅助装置及其施工方法。适用于海上风电工程技术领域，特别是浅覆盖层地基条件下嵌岩单桩施工。
背景技术
目前随着全球对于能源开发方式和环境保护关注度的提升，国内海上风电迎来了大的发展。福建、广东等地作为经济发达地区，对能源需求较高且风资源条件优异，理所应当成为了国内海上风电发展的前沿阵地。福建等东南沿海地区部分区域覆盖层较浅，地基刚度较大，大直径单桩在该类型地质的应用只需采用刚性嵌岩短桩，桩入土深度较浅，基础造价低，从结构上考虑具有较大优势。但由于桩可打入段较短，钻岩施工时，将钻机直接架设在桩顶部，基础不能自稳，同时桩周边覆土压力较小，容易被护筒内的液柱压力击穿，导致气举扬程增高，直接影响钻进效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种嵌岩单桩双筒施工辅助装置及其施工方法，解决浅覆盖层大直径单桩嵌岩施工等问题。
本发明所采用的技术方案是：一种嵌岩单桩双筒施工辅助装置，其特征在于：该装置具有沉放至海床面的圆锥形柱状外护筒和沉入外护筒中的圆柱形内护筒，所述内护筒上端露出外护筒一定距离、并设有环状辅助平台，平台底部与外护筒底部之间通过若干根环向对称分布的斜撑杆焊接连接；所述斜撑杆与外护筒上部之间焊接有撑杆支撑；所述辅助平台上固定有若干环向对称布置的千斤顶、穿过辅助平台与外护筒内壁连接的输砂管。
所述外护筒的外侧壁由不同斜率的钢板焊接成折面形，钢板内侧竖向焊接有若干竖向肋板，钢板内侧环向不同高程上焊接有环向肋板。
所述输砂管下端固定于竖向肋板上，输砂管直径为400～800mm，壁厚为10～25mm。
所述斜撑杆的直径为1000～2000mm，壁厚为50～80mm；所述撑杆支撑直径为500～800mm，壁厚为20～40mm。
所述的竖向肋板和环向肋板的厚度为20～50mm；所述辅助平台的厚度为40～70mm。
一种嵌岩单桩双筒施工辅助装置的施工方法，其特征在于步骤如下：
1、将外护筒、斜撑杆、撑杆支撑和辅助平台在地面焊接为整体，对海底简单整平后将其沉放至海床面；
2、将输砂管上端穿过辅助平台并与之固定，下端固定于竖向肋板上，通过输砂管对外护筒内部进行灌砂；
3、灌砂结束后，在外护筒中沉入内护筒，并用振动锤打入表层覆盖层至岩层表面；
4、内护筒振入过程中，利用辅助平台上的千斤顶对内护筒进行调平；
5、在内护筒上部架设钻机，并钻孔至桩基设计高程；
6、植入单桩基础，并在单桩基础的桩壁与岩层之间的孔隙进行灌浆；
7、回收内护筒和外护筒进行重复利用。
本发明的有益效果是：本发明提供一种适用于海上浅覆盖层地质条件的嵌岩单桩双筒施工辅助装置及其施工方法，在保证自身结构稳定的基础上提供钻机施工的操作平台，减少了海洋自由面附近结构的截面面积和所受波浪力，同时通过在钢护筒周围增加压载物减小了被钢护筒内的液柱压力击穿的可能；解决了福建等地浅覆盖层大直径单桩嵌岩施工等问题。
附图说明
图1是本发明的立面图。
图2是本发明的平面布置图。
图3是图1的I-I视图。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本实施例为一种嵌岩单桩双筒施工辅助装置，应用于海上风机大直径嵌岩单桩的钻机施工。该装置具有沉放至海床面的圆锥形柱状(具有一定壁厚)外护筒6和打入外护筒中至海床面以下的圆柱形(具有一定壁厚)内护筒1，内护筒顶部高程高于外护筒顶部；内护筒1上端部位设有辅助平台4，并通过6根环向对称分布的斜撑杆2与外护筒6的底部焊接；斜撑杆2与外护筒6上部之间焊接有撑杆支撑3以提高整体结构的稳定性；内护筒1和外护筒6之间没有直接连接。其中，外护筒6的外侧壁由不同斜率的钢板6—1焊接成折面形，钢板内侧竖向焊接有若干竖向肋板6—2、环向不同高程上焊接有一定数量(视具体工程的大小而定)的环向肋板6—3以提高外护筒6的整体结构的刚度；输砂管5下端固定于竖向肋板6—2上，上端穿过辅助平台4并与之固定；辅助平台4环向对称布置一定数量的千斤顶7，千斤顶基座可与辅助平台4上表面焊接或机械连接。
本实施例中各部件的设计尺寸为：内护筒1直径比需要施工的单桩直径大40～80mm，外护筒6的直径在内护筒1的基础上进行相应调整，斜撑杆2的直径为1000～2000mm，壁厚为50～80mm；撑杆支撑3的直径为500～800mm，壁厚为20～40mm；输砂管5的直径为400～800mm，壁厚为10～25mm；竖向肋板6—2和环向肋板6—3的厚度为20～50mm，辅助平台4的厚度为40～70mm。
本实施例的施工方法如下：
1、将外护筒6、斜撑杆2、撑杆支撑3和辅助平台4在地面焊接成整体的桁架结构，对海底简单整平后将其沉放至海床面；
2、将输砂管5上端穿过辅助平台4并与之固定，下端固定于竖向肋板6—2上，然后通过输砂管5对外护筒6内部进行灌砂；
3、灌砂结束后，在外护筒6中沉入内护筒1，并用振动锤打入海床面表层覆盖层至岩层表面；
4、内护筒1振入过程中，利用辅助平台4上的千斤顶7对内护筒1进行调平以保证内护筒1的垂直度；
5、辅助平台4可作为后期施工的辅助作业平台，在内护筒1上部架设钻机、并钻孔至桩基设计高程；
6、植入单桩基础，并在基础桩壁与岩层之间的孔隙进行灌浆；
7、回收内外护筒进行重复利用。

Claims (4)

1.一种嵌岩单桩双筒施工辅助装置的施工方法，其特征在于：该装置具有沉放至海床面的圆锥形柱状外护筒(6)和沉入外护筒中的圆柱形内护筒(1)，所述内护筒(1)上端露出外护筒一定距离、并设有环状辅助平台(4)，平台底部与外护筒(6)底部之间通过若干根环向对称分布的斜撑杆(2)焊接连接；所述斜撑杆(2)与外护筒(6)上部之间焊接有撑杆支撑(3)；所述辅助平台(4)上固定有若干环向对称布置的千斤顶(7)、穿过辅助平台(4)与外护筒(6)内壁连接的输砂管(5)；
所述外护筒(6)的外侧壁由不同斜率的钢板(6—1)焊接成折面形，钢板内侧竖向焊接有若干竖向肋板(6—2)，钢板内侧环向不同高程上焊接有环向肋板(6—3)；
该装置的施工步骤如下：
1.1、将外护筒(6)、斜撑杆(2)、撑杆支撑(3)和辅助平台(4)在地面焊接为整体，对海底简单整平后将其沉放至海床面；
1.2、将输砂管(5)上端穿过辅助平台(4)并与之固定，下端固定于竖向肋板(6—2)上，通过输砂管(5)对外护筒(6)内部进行灌砂；
1.3、灌砂结束后，在外护筒(6)中沉入内护筒(1)，并用振动锤打入表层覆盖层至岩层表面；
1.4、内护筒(1)振入过程中，利用辅助平台(4)上的千斤顶(7)对内护筒(1)进行调平；
1.5、在内护筒(1)上部架设钻机，并钻孔至桩基设计高程；
1.6、植入单桩基础，并在单桩基础的桩壁与岩层之间的孔隙进行灌浆；
1.7、回收内护筒(1)和外护筒(6)进行重复利用。
2.根据权利要求1所述的一种嵌岩单桩双筒施工辅助装置的施工方法，其特征在于：所述输砂管(5)下端固定于竖向肋板(6—2)上，输砂管(5)直径为400～800mm，壁厚为10～25mm。
3.根据权利要求2所述的一种嵌岩单桩双筒施工辅助装置的施工方法，其特征在于：所述斜撑杆(2)的直径为1000～2000mm，壁厚为50～80mm；所述撑杆支撑(3)直径为500～800mm，壁厚为20～40mm。
4.根据权利要求2所述的一种嵌岩单桩双筒施工辅助装置的施工方法，其特征在于：所述的竖向肋板(6—2)和环向肋板(6—3)的厚度为20～50mm；所述辅助平台(4)的厚度为40～70mm。
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