CN108239919A - 一种水下承台、构建水下承台的装置及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水下承台、构建水下承台的装置及施工方法，该水下承台包括承台钢箱和承台钢管桩(1)；其中，所述承台钢箱，位于海水(17)中，用作承载台面，以对置于水中的待承载物进行承载；所述承台钢管桩(1)，竖直对接于所述承台钢箱底部、且嵌入在海底岩石层(16)中，用于支撑并固定所述承台钢箱。本发明的方案，可以克服现有技术中施工难度大、定位精准性差和对航道干扰大等缺陷，实现施工难度小、定位精准性好和对航道干扰小的有益效果。
Description
技术领域
本发明属于水下施工技术领域(例如：水下承台的施工技术领域)，具体涉及一种水下承台、构建水下承台的装置及施工方法，尤其是涉及到水下一次性构建水下承台的装备制造和施工工艺方法。
背景技术
近年来，随着我国高铁和高速公路的飞速发展，各种跨越河道、湖泊、海峡等桥梁层出不穷。其中水中桥梁的施工至关重要，一般水中桥梁的基础采用多桩水下承台。对于大型水深、急河流中的桥梁高桩承台施工，在国内外的施工方法通常有两种：
一种为平台法，即先在墩位处建立固定平台进行钻孔桩施工，然后在墩位处现场组拼吊放钢吊箱，对钢吊箱围堰封底、抽水，进行承台施工。但平台法施工存在不少的问题，例如：
(1)工期长，在墩位处建立钻孔平台及组拼吊箱需要时间偏长；另外，对于钻孔平台的建立和吊箱围堰的组拼，均不能在枯水期进行充分作业。
(2)费用高，因为需要建立独立的钻孔平台，其施工工期延长及费用增加。
(3)由于现场施工环境相对较差，钢吊箱围堰现场拼装安全、质量保证难度加大。
另一种方法为浮运法，先整体制造钢吊箱围堰，浮运到墩位；再利用定位船、导向船抛锚定位，插打钢护筒，将钢护筒与钢吊箱围堰固结；之后，搭设钻孔平台，进行钻孔桩施工；然后进行承台施工。但浮运法施工存在不少的问题，例如：
(1)锚旋设备受力均匀性难以控制，使各锚旋受力不易同步，容易造成锚绳各个击破而绷断、或造成锚旋走锚现象而使得围堰定位不准或造成安全事故。
(2)水位的涨落对围堰的平面位置变化影响较大，尤其对于往复流影响更大。需要不定时的根据水位变化调整锚绳受力，对围堰平面位置的精确定位造成较大困难。
(3)锚旋及定位船、导向船太多，占位较大，并对航道干扰较大。影响航道正常通航，容易发生海损事故，施工造价高。
总之，现阶段多桩水下承台的施工方法，仍不能很好的解决大型吊箱围堰的精确定位问题、施工工序繁琐问题、航道干扰问题、以及枯水期或洪水期水位相差大而带来的施工困难的问题等等。
也就是说，现有技术中，存在施工难度大、定位精准性差和对航道干扰大等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述缺陷，提供一种水下承台、构建水下承台的装置及施工方法，以解决现有技术中构建水下承台时施工难度大的问题，达到减小施工难度的效果。
本发明提供一种水下承台，包括：承台钢箱和承台钢管桩；其中，所述承台钢箱，位于海水中，用作承载台面，以对置于水中的待承载物进行承载；所述承台钢管桩，竖直对接于所述承台钢箱底部、且嵌入在海底岩石层中，用于支撑并固定所述承台钢箱。
可选地，所述承台钢箱沿长度方向或宽度方向的横截面，具有凹形结构；和/或，所述承台钢管桩的低端，具有锥形结构。
可选地，所述凹形结构的内侧顶角处，具有倾斜面。
可选地，在所述承台钢管桩的外围，适配套设有弹性胶套与衬套。
可选地，与所述弹性胶套与衬套适配，还设置有滑轮和弹性胶套与衬套吊口；所述滑轮和所述弹性胶套与衬套吊口，用于通过钢丝调整所述弹性胶套与衬套的高度。
可选地，所述承台钢箱，由箱式钢筋笼和水泥筑成；和/或，所述承台钢管桩，包括：钢管，以及适配筑在所述钢管内部的圆柱钢筋笼和水泥。
本发明提供一种构建水下承台的装置，包括：用于构建如权利要求1-6中任一项所述的水下承台；所述构建水下承台的装置，包括：施工平台、平台钢管桩和构建设备；其中，所述施工平台，位于海面之上，用于作为施工现场，承载施工设备，并对所述水下承台的施工位置进行精确定位；所述平台钢管桩，位于所述施工平台底部、且嵌入在海底岩石层中，用于支撑并固定所述施工平台；所述构建设备，用于在所述施工平台上构建所述水下承台，并与所述承台钢箱一起构成承台箱装置。
可选地，所述构建设备，包括：模板和辅助通管口；其中，所述模板，位于所述承台钢箱的外围，用作所述承台钢箱浇筑成型时的模具；所述辅助通管口，位于所述承台钢箱与所述施工平台之间，并与所述承台钢管桩连通，用于对所述承台钢管桩、所述承台钢箱中的至少之一进行辅助清理杂质、辅助抽水、辅助浇筑中的至少一种操作。
可选地，所述模板，包括：位于所述承台钢箱底部的承台钢箱下板，位于所述承台钢箱两侧的承台钢箱侧板，以及位于所述承台钢箱顶部的承台钢箱上板；和/或，在所述辅助通管口靠近所述承台钢箱的一端，适配设置有承台箱吊口。
可选地，在所述承台钢箱下板、所述承台钢箱侧板、所述承台钢箱上板中的至少两个板之间，适配设置有第一液压缸，用于拉紧所述两个板；和/或，在所述承台钢箱下板上，适配设置有砼浇注口、通气口中的至少之一；和/或，在所述承台钢箱侧板上，适配设置有承台定位孔、抽水孔中的至少之一。
可选地，在所述施工平台的底部，适配设置有浮箱，用于将所述施工平台浮在海面。
可选地，与所述施工平台适配，还设置有升降机构，以及与所述升降机构适配设置的锁紧机构和/或固定机构；其中，所述升降机构，用于调节所述施工平台的高度；所述锁紧机构，用于当所述升降机构将所述施工平台的高度调节到设定高度时，将所述施工平台锁死在所述设定高度；所述固定机构，用于当所述锁紧机构将所述施工平台锁死在所述设定高度时，对所述施工平台进行固定。
可选地，所述施工设备，包括：液压站、卷扬机、吊装机、钻孔机、打桩机中的至少之一；和/或，所述升降机构，包括：适配设置的锚绳拉口、液压缸支撑座和第二液压缸；和/或，所述锁紧机构，包括：机械锁；和/或，所述固定机构，包括：锚绳。
本发明提供一种构建水下承台的施工方法，包括：用于使用以上所述的构建水下承台的装置，构建以上所述的水下承台；其施工方法包括：预制能够在水面浮动的所述施工平台；通过所述施工平台，承载所述施工设备，提供施工设备所需要的场地，并对所述水下承台的设定施工位置进行定位；所述定位完成后，通过施工设备，把每个所述承台钢管桩按照设定位置打入海底岩石层，将所述承台钢管桩内部包含泥沙、岩石的杂质清理掉，并将圆柱钢筋笼下放到所述承台钢管桩内；在所述设定施工位置处预制一个承台箱装置，将所述承台箱装置下放到设定的深度，并与所述承台钢管桩对接完成；将所述承台钢管桩与所述承台箱装置内部的海水抽空，对所述承台钢管桩与所述承台箱装置进行混凝土浇筑；所述混凝土浇筑完成后，将所述施工平台落到水面，拔出所述施工平台钢管桩，至此所述水下承台构建完成。
可选地，所述对所述水下承台的设定施工位置进行定位，包括：将所述施工平台托运到所述水下承台的设定施工位置处，用锚绳对所述施工平台进行初步定位；在所述施工平台四边分别配置所述平台钢管桩，通过打桩机将所述平台钢管桩打入海底岩石层；松开锚绳，矫正所述施工平台与所述平台钢管桩之间的位置间隙，通过四个第二液压缸将所述施工平台升高至高于海浪的位置；再拉紧锚绳，对所述施工平台进一步定位；和/或，在所述设定施工位置处预制一个承台箱装置，包括：所述承台箱装置18的结构由承台钢箱下板、承台钢箱侧板和承台钢箱上板组合而成，板与板之间通过第一液压缸拉紧；和/或，所述承台钢箱与承台钢管桩1之间接口通过设定的拔模密封连接；和/或，所述承台箱装置的上半部分设置水面定位装置，用于测量潜入海水的深度；和/或，所述承台箱装置在下水之前，将内部的箱式钢筋绑扎完成，且留出圆柱钢筋笼下放空间；和/或，对所述承台钢管桩与所述承台箱装置进行混凝土浇筑，包括：先对所述承台钢管桩进行浇筑，待混凝土到达承台箱装置18底部时，再对所述承台箱装置进行浇筑；等混凝土初凝固到设定程度后，将所述承台箱装置的承台钢箱上板和承台钢箱侧板吊出水面。
本发明的方案，通过整体式和浮箱托运式的施工平台(例如：施工平台21)；水下承台的施工过程全部在施工平台(例如：施工平台21)上，无人工潜水作业；承台柱(例如：承台钢管桩1)和水下承台采用一次浇筑完成的方法；整个施工工艺不采用围堰的方式进行，以此来确保水下承台的快速、高效、可靠、安全的完成。
进一步，本发明的方案，通提供稳定的施工平台、及可靠地施工工艺，同时对整个水下承台的施工速度和效率有很大的提高，施工安全得到很大保证。
进一步，本发明的方案，通过既舍去了围堰的施工，又舍去了固定平台的施工，大大地提高了水下承台的施工速度和效率，同时又降低了施工成本，保证了施工的安全；通过运用成熟的工程机械自动化技术手段，提供一种构建水下承台的施工方法；其施工成本低、效率高、时间短、无人工潜水作业安全可靠、标准统一等优势，可以解决现有水下承台施工工艺的不足。
由此，本发明的方案，通过整体式和浮箱托运式的构建水下平台的装置及施工方法，快速、高效地构建水下平台，解决现有技术中构建水下承台时施工难度大的问题，从而，克服现有技术中施工难度大、定位精准性差和对航道干扰大的缺陷，实现施工难度小、定位精准性好和对航道干扰小的有益效果。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的构建水下承台的装置中承台箱装置的一实施例的主视结构示意图；
图2为图1中承台箱装置的一实施例的左视结构示意图；
图3为图1中承台箱装置的一实施例的俯视结构示意图；
图4为图1中承台箱装置的一实施例的轴测结构示意图；
图5为本发明的构建水下平台的装置及水下承台的一实施例的主视结构示意图；
图6为本发明的构建水下平台的装置及水下承台的一实施例的左视结构示意图；
图7为本发明的构建水下平台的装置及水下承台的一实施例的俯视结构示意图；
图8为本发明的构建水下平台的装置及水下承台的一实施例的轴测结构示意图。
结合附图，本发明实施例中附图标记如下：
1-承台钢管桩；2-弹性胶套与衬套；3-滑轮；4-圆柱钢筋笼；5-承台钢箱下板；6-承台钢箱上板；7-抽水孔；8-辅助通管口；9-承台箱吊口；10-承台定位孔；11-弹性胶套与衬套吊口；12-砼浇筑口；13-通气口；14-第一液压缸；15-承台钢箱侧板；16-海底岩石层；17-海水；18-承台箱装置；19-平台钢管桩；20-浮箱；21-施工平台；22-锚绳拉口；23-液压缸支撑座；24-第二液压缸；25-液压站；26-卷扬机；27-吊装机；28-钻孔机；29-打桩机。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的实施例，提供了一种水下承台。参见图1至图4所示的例子。该水下承台可以包括：承台钢箱和承台钢管桩1。
在一个可选例子中，所述承台钢箱，位于海水17中，用作承载台面，以对置于水中的待承载物进行承载。
可选地，所述承台钢箱沿长度方向或宽度方向的横截面，具有凹形结构。通过凹形结构，可以容置待承载物，且稳固性好。
可选地，所述凹形结构的内侧顶角处，具有倾斜面。通过倾斜面，便于待承载物的下放或提出，使用便捷性好。
可选地，所述承台钢箱，由箱式钢筋笼和水泥筑成。通过钢筋与水泥浇筑成型，结构稳固，安全性好。
在一个可选例子中，所述承台钢管桩1，竖直对接于所述承台钢箱底部、且嵌入在海底岩石层16中，可以用于支撑并固定所述承台钢箱。通过嵌入海底岩石层、并与承台钢箱对接，自身稳固性好，对承载物承载的可靠性和安全性均可以得到保障。
例如：通过吊装机27、打桩机29等机械设备把每个承台钢管桩1按照指定的位置打入海底岩石基层。
例如：通过测量设备，定位好每个承台钢管桩1的具体位置，再通过吊装机27、打桩机29将承台钢管桩1打入海底岩石层16。
可选地，所述承台钢管桩1的低端，具有锥形结构。通过锥形结构，更便于嵌入海底岩石层，使得将承台钢桩打入海底岩石层更加方便。
可选地，在所述承台钢管桩1的外围，适配套设有弹性胶套与衬套2。通过弹性胶套与衬套，可以实现承台钢管桩与承台钢箱可靠、且密封地对接，还可以对二者的对接位置进行防护，进一步提升承台钢管桩与承台钢箱对接的可靠性与安全性。
可选地，与所述弹性胶套与衬套2适配，还设置有滑轮3和弹性胶套与衬套吊口11。
其中，所述滑轮3和所述弹性胶套与衬套吊口11，可以用于通过钢丝调整所述弹性胶套与衬套2的高度。
由此，通过设置滑轮和弹性胶套与衬套吊口，可以更加方便、更加灵活地调整弹性胶套与衬套的套接位置和长度。
例如：将承台钢管桩1与弹性胶套与衬套2连接固定好，并通过滑轮3、弹性胶套与衬套吊口11与钢丝来调整弹性胶套与衬套2的长短。
可选地，所述承台钢管桩1，可以包括：钢管，以及适配筑在所述钢管内部的圆柱钢筋笼4和水泥。通过钢管、钢筋笼和水泥的适配设置，可以更加方便、更加可靠地进行支撑和承载。
例如：将圆柱钢筋笼4下放到承台钢管桩1内。
例如：将圆柱钢筋笼4通过卷扬机26下放到承台钢管桩1内，并达到指定的深度要求。
经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过整体式和浮箱托运式的施工平台(例如：施工平台21)。水下承台的施工过程全部在施工平台(例如：施工平台21)上，无人工潜水作业。承台柱(例如：承台钢管桩1)和水下承台采用一次浇筑完成的方法。整个施工工艺不采用围堰的方式进行，以此来确保水下承台的快速、高效、可靠、安全的完成。
根据本发明的实施例，还提供了对应于水下承台的一种构建水下承台的装置。参见图5至图8所示的例子。该构建水下承台的装置可以包括：可以用于构建以上所述的水下承台；所述构建水下承台的装置，可以包括：施工平台21、平台钢管桩19和构建设备。
在一个可选例子中，所述施工平台21，位于海面之上，可以用于作为施工现场，承载施工设备，并对所述水下承台的施工位置进行精确定位。通过施工平台提供施工现场、承载施工设备、进行精确定位，可以避免围堰方式对航道的干扰，提升构建水下承台的便捷性和可靠性，施工灵活性高、施工效率高。
例如：制造一个可以在水面上浮动的施工平台21。其主要作用为：首先承载吊装机、钻孔机、打桩机等必要的施工设备以及提供施工设备所需要的场地，其次对承台施工位置的精确定位。施工平台具备自升降功能。
例如：将施工平台21托运到承台施工的大致位置处，用锚绳对施工平台进行初步定位。
可选地，所述施工设备，可以包括：液压站25、卷扬机26、吊装机27、钻孔机28、打桩机29中的至少之一。通过将施工平台承载各施工设备，使用便捷性好，可靠性高。
在一个可选例子中，所述平台钢管桩19，位于所述施工平台21底部、且嵌入在海底岩石层16中，可以用于支撑并固定所述施工平台21。通过将平台钢管桩打入海底岩石层中，可靠支撑并定位施工平台，使得构建水下承台的施工稳定性好、安全性强。
例如：在施工平台四边添加平台钢管桩19，通过打桩机29将平台钢管桩19打入海底岩石层。松开锚绳，矫正平台(例如：施工平台21)与支腿(例如：平台钢管桩19)之间的位置间隙，通过四个液压缸(例如：第二液压缸24)将整个施工平台升高，且高于海浪的位置，再拉紧锚绳，施工平台21精确定位。形成一个水上的板凳支撑结构式的施工平台21。
例如：将水上施工平台21托运到承台施工的大致位置处，将锚绳与锚绳拉口22连接好，实现施工平台21的初步定位。在施工平台21四边设置施工平台钢管桩19，通过吊装机27、打桩机29将平台钢管桩19打入海底岩石层16，将施工平台的钢管桩孔与平台钢管桩19套好，定好位置。
在一个可选例子中，所述构建设备，可以用于在所述施工平台21上构建所述水下承台，并与所述承台钢箱一起构成承台箱装置18。通过构建设备，可以重复利用构建水下承台，施工便捷性好、可靠性高。
例如：按照水下承台的结构和外形要求，在施工作业处预制一个承台箱装置18。其具体要求如下：
A、承台箱装置18的结构及功能必须符合设计要求，能够承受海水的压力及腐蚀。
B、承台箱装置18的结构由上下模板(例如：承台钢箱下板5、承台钢箱上板6)、两侧模板(例如：两侧承台钢箱侧板15)组合而成，板与板之间通过液压缸(例如：第一液压缸14)拉紧。
C、接口密封处不能漏水且满足对抗水下压力的强度要求。
D、承台箱装置施工完成后，上半部分(例如：承台钢箱上板6)及两侧部分(例如：承台钢箱侧板15)吊装出水，重复使用。
E、承台箱装置18的上半部分设置水面定位装置，以便测量潜入深度。
F、承台箱装置18在下水之前，将内部钢筋绑扎完成，且留出圆柱钢筋笼下放空间。
其中，施工作业处，可以由工程设计人员，按照施工工艺流程，在近海岸处选择的一块提供施工设备所需要的场地，主要是进行钢筋笼的预制、钢管桩的预制、水下承台机械结构的预制等，是按照施工工艺流程而制定的施工作业处。例如：施工作业处，可以是海岸边上的预制工厂，随机确定的，一般在工程附近。
例如：通过吊装机27、卷扬机26将承台箱装置18(已完成钢筋笼的布置)，通过承台箱吊口9缓慢的下降到指定的深度，并进行准确对接，并通过钢丝的拉伸，来调整弹性胶套与衬套2的长短，最终与承台箱装置18下面对接固定。
其中，所述构建设备，可以包括：模板和辅助通管口8。
在一个可选具体例子中，所述模板，位于所述承台钢箱的外围，用作所述承台钢箱浇筑成型时的模具。
在一个可选具体例子中，所述辅助通管口8，位于所述承台钢箱与所述施工平台21之间，并与所述承台钢管桩1连通，可以用于对所述承台钢管桩1、所述承台钢箱中的至少之一进行辅助清理杂质、辅助抽水、辅助浇筑中的至少一种操作。
例如：将承台箱装置18下放到指定的深度，并与承台钢管桩1对接完成。承台钢箱与承台钢管桩1之间接口通过拔模连接，密封良好。
例如：将抽水孔7、通气口13、砼浇筑孔12的连接管都连接到水面之上，将辅助通管口8与承台箱装置18连接固定好，并使连接长度高于水面之上，通过水泵对抽水孔7及辅助通管口8内下伸的水管进行抽水作业。例如：采用钻孔机28将承台钢管桩1内部的泥沙、岩石等杂质清理掉。即，通过钻孔机28，对承台钢管桩1内的岩石、泥土等杂质进行清理处置。
例如：通过承台箱装置18两侧下部的抽水孔(例如：抽水孔7)，在施工平台21上将承台钢管桩1与承台箱装置18内部的海水抽空，待混凝土浇筑。其中，先对承台钢管桩1进行浇筑，待混凝土到达承台箱装置18底部时，再对承台箱装置18进行浇筑。按照混凝土的养护要求，等混凝土初凝固后，将承台箱装置18的上半部分和两侧部分吊出水面。
由此，通过模板和辅助通管口，方便构建水下承台，且可重复使用，施工便捷性好、且成本低。
可选地，所述模板，可以包括：位于所述承台钢箱底部的承台钢箱下板5，位于所述承台钢箱两侧的承台钢箱侧板15，以及位于所述承台钢箱顶部的承台钢箱上板6。通过可拆卸式设置的各板作为模具，便于浇筑和脱模，使用便捷性好，可靠性高。
例如：通过辅助通管口8内的水泥浇口管，将承台钢管桩1浇满水泥，并达到承台箱装置18的底部位置时停止，再通过砼浇筑孔12的连接管对承台箱18进行水泥浇筑，直至浇满整个承台箱装置18的空间。按照混凝土的养护要求，等混凝土初凝固后，通过第一液压缸14的伸长，将承台箱装置18的两侧承台钢箱侧板15、承台钢箱上板6与承台钢箱下板5进行分离开来(部分水进入)。
例如：施工完成时，整个施工平台21落到水面，拔出施工平台钢管桩19，结束整个作业过程。通过卷扬机26将承台钢箱上板6与承台钢箱侧板15吊离水面，并放置在施工平台21上，承台钢箱下板5则留在海底。
例如：将施工平台21的机械锁死装置拆除掉，打开液压站25，液压缸24缓慢伸缩，使整个施工平台21落回至水面，再通过机械装置，将平台钢管桩19拔出海底岩石层16，并放置到施工平台21上，然后进行下一个水下承台的施工。
可选地，在所述承台钢箱下板5、所述承台钢箱侧板15、所述承台钢箱上板6中的至少两个板之间，适配设置有第一液压缸14，可以用于拉紧所述两个板。通过第一液压缸拉紧各板，使得其安装可靠性高，进而可以提升浇筑可靠性和浇筑效果。
可选地，在所述承台钢箱下板5上，适配设置有砼浇注口12、通气口13中的至少之一。通过砼浇注口、通气口的适配设置，方便浇筑和通气，可以提升浇筑质量和施工便捷性。
可选地，在所述承台钢箱侧板15上，适配设置有承台定位孔10、抽水孔7中的至少之一。通过承台定位孔、抽水孔的适配设置，可以提升定位便捷性和精准性，也可以提升抽水便捷性和可靠性。
例如：该构建水下承台的装置，主要可以由施工平台21、承台箱装置18、平台钢管桩19、承台钢管桩1、第一液压缸14、圆柱钢筋笼4、卷扬机26、吊装机27、钻孔机28、打桩机29等设备组成。
在一个可选具体例子中，在所述辅助通管口8靠近所述承台钢箱的一端，适配设置有承台箱吊口9。通过承台箱吊口，方便吊装，使得施工的便捷性更好、可靠性更高。
在一个可选实施方式中，在所述施工平台21的底部，适配设置有浮箱20，可以用于将所述施工平台21浮在海面。通过浮箱进行辅助托运，可以提升施工便捷性和可靠性。
在一个可选实施方式中，与所述施工平台21适配，还设置有升降机构，以及与所述升降机构适配设置的锁紧机构和/或固定机构。通过升降机构、锁紧机构、固定机构的适配设置，可以提升施工便捷性和灵活性，还可以提升施工稳定性和安全性，还可以使得施工场合和施工对象更广泛。
在一个可选例子中，所述升降机构，可以用于调节所述施工平台21的高度。
可选地，所述升降机构，可以包括：适配设置的锚绳拉口22、液压缸支撑座23和第二液压缸24。通过锚绳拉口、液压缸支撑座和第二液压缸的适配设置，更方便升降，且可靠性高。
例如：将第二液压缸24与平台钢管桩19连接固定好，再将液压缸支撑座23与第二液压缸24连接固定，同时液压缸支撑座23与施工平台21连接固定。打开液压站25，第二液压缸24慢慢拉伸，同时施工平台21慢慢离开水面升高，达到所要求的高度后，第二液压缸24停止，并通过机械装置锁死施工平台21的高度位置。
在一个可选例子中，所述锁紧机构，可以用于当所述升降机构将所述施工平台21的高度调节到设定高度时，将所述施工平台21锁死在所述设定高度。
可选地，所述锁紧机构，可以包括：机械锁。通过机械锁进行锁紧，可靠性高，安全性好。
在一个可选例子中，所述固定机构，可以用于当所述锁紧机构将所述施工平台21锁死在所述设定高度时，对所述施工平台21进行固定。
可选地，所述固定机构，可以包括：锚绳。通过锚绳进行紧固，施工便捷性好，紧固可靠性高。
例如：再次调整锚绳的长短及张紧度，将施工平台21完全固定好。
由于本实施例的构建水下承台的装置可以用于前述图1至图4所示的水下承台的构建，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通提供稳定的施工平台、及可靠地施工工艺，同时对整个水下承台的施工速度和效率有很大的提高，施工安全得到很大保证。
根据本发明的实施例，还提供了对应于构建水下承台的装置的一种构建水下承台的施工方法。该构建水下承台的施工方法可以包括：可以用于使用以上所述的构建水下承台的装置，构建以上所述的水下承台；其施工方法可以包括：
步骤S110：预制能够在水面浮动的所述施工平台21；通过所述施工平台21，承载所述施工设备，提供提供施工设备所需要的场地，并对所述水下承台的设定施工位置进行定位。
可选地，步骤S110中所述对所述水下承台的设定施工位置进行定位，可以包括：
步骤S1101：将所述施工平台21托运到所述水下承台的设定施工位置处，用锚绳对所述施工平台21进行初步定位。
步骤S1102：在所述施工平台21四边分别配置所述平台钢管桩19，通过打桩机29将所述平台钢管桩19打入海底岩石层16。
步骤S1103：松开锚绳，矫正所述施工平台21与所述平台钢管桩19之间的位置间隙，通过四个第二液压缸24将所述施工平台21升高至高于海浪的位置。
步骤S1104：再拉紧锚绳，对所述施工平台21进一步定位。
步骤S120：所述定位完成后，通过施工设备，把每个所述承台钢管桩1按照设定位置打入海底岩石层16，将所述承台钢管桩1内部包含泥沙、岩石的杂质清理掉，并将圆柱钢筋笼4下放到所述承台钢管桩1内。
步骤S130：在所述设定施工位置处预制一个承台箱装置18，将所述承台箱装置18下放到设定的深度，并与所述承台钢管桩1对接完成。
可选地，步骤S130中在所述设定施工位置处预制一个承台箱装置18，可以包括：所述承台箱装置18的结构由承台钢箱下板5、承台钢箱侧板15和承台钢箱上板6组合而成，板与板之间通过第一液压缸14拉紧。
可选地，步骤S130中在所述设定施工位置处预制一个承台箱装置18，可以包括：所述承台钢箱与承台钢管桩1之间接口通过设定的拔模密封连接。
可选地，步骤S130中在所述设定施工位置处预制一个承台箱装置18，可以包括：所述承台箱装置18的上半部分设置水面定位装置，可以用于测量潜入海水的深度。
可选地，步骤S130中在所述设定施工位置处预制一个承台箱装置18，可以包括：所述承台箱装置18在下水之前，将内部的箱式钢筋绑扎完成，且留出圆柱钢筋笼下放空间。
步骤S140：将所述承台钢管桩1与所述承台箱装置18内部的海水抽空，对所述承台钢管桩1与所述承台箱装置18进行混凝土浇筑。
可选地，对步骤S140中对所述承台钢管桩1与所述承台箱装置18进行混凝土浇筑，可以包括：
步骤S1401：先对所述承台钢管桩1进行浇筑，待混凝土到达承台箱装置18底部时，再对所述承台箱装置18进行浇筑。
步骤S1402：等混凝土初凝固到设定程度后，将所述承台箱装置18的承台钢箱上板6和承台钢箱侧板15吊出水面。
步骤S150：所述混凝土浇筑完成后，将所述施工平台21落到水面，拔出所述施工平台钢管桩19，至此所述水下承台构建完成。
在一个可选例子中，本实施例的构建水下承台的装置，主要可以由施工平台21、承台箱装置18、平台钢管桩19、承台钢管桩1、第一液压缸14、圆柱钢筋笼4、卷扬机26、吊装机27、钻孔机28、打桩机29等设备组成。
在一个可选例子中，本实施例中，利用构建水下承台的装置构建水下承台的施工方法，具体施工步骤如下：
(1)制造一个可以在水面上浮动的施工平台21。其主要作用为：首先承载吊装机、钻孔机、打桩机等必要的施工设备以及提供施工设备所需要的场地，其次对承台施工位置的精确定位。施工平台具备自升降功能。
其中，提供施工设备所需要的场地即施工平台21，以方便吊装机、钻孔机、打桩机等设备进行施工活动所需要的空间。例如：施工平台21，可以是提供施工设备以及施工工作时所需要的场地，不是承载提供施工设备所需要的场地，它本身就是提供施工设备所需要的场地。
(2)将施工平台21托运到承台施工的大致位置处，用锚绳对施工平台进行初步定位。
(3)在施工平台四边添加平台钢管桩19，通过打桩机29将平台钢管桩19打入海底岩石层。松开锚绳，矫正平台(例如：施工平台21)与支腿(例如：平台钢管桩19)之间的位置间隙，通过四个液压缸(例如：第二液压缸24)将整个施工平台升高，且高于海浪的位置，再拉紧锚绳，施工平台21精确定位。形成一个水上的板凳支撑结构式的施工平台21。
例如：矫正平台与支腿之间的位置间隙时，可以通过机械装置，来调整各个锚绳力的大小，以调整施工平台上的四个孔与四个支腿柱的同心度，因为孔的直径要稍大于柱的直径，所以通过调整锚绳力的大小，来实现孔柱的同心度，进而实现平台与支腿的矫正。
例如：对施工平台21精确定位，即整个施工平台21高度的精确定位是通过液压缸和机械锁死装置来实现的，施工平台21与支腿的同心定位是靠四个锚绳的拉力实现的，因此可以实现施工平台21的精确定位。
(4)通过吊装机27、打桩机29等机械设备把每个承台钢管桩1按照指定的位置打入海底岩石基层。
例如：指定的位置，可以是按照施工图纸要求，通过测量装置，来获得海上图纸所指定的位置，并在此位置处进行施工。
(5)采用钻孔机28将承台钢管桩1内部的泥沙、岩石等杂质清理掉。
(6)将圆柱钢筋笼4下放到承台钢管桩1内。
(7)按照水下承台的结构和外形要求，在施工作业处(例如：由工程设计人员，按照施工工艺流程，在近海岸处选择的一块提供施工设备所需要的场地，主要是进行钢筋笼的预制、钢管桩的预制、水下承台机械结构的预制等，是按照施工工艺流程而制定的施工作业处)预制一个承台箱装置18。其具体要求如下：
A、承台箱装置18的结构及功能必须符合设计要求，能够承受海水的压力及腐蚀；
B、承台箱装置18的结构由上下模板(例如：承台钢箱下板5、承台钢箱上板6)、两侧模板(例如：两侧承台钢箱侧板15)组合而成，板与板之间通过液压缸(例如：第一液压缸14)拉紧。
C、接口密封处不能漏水且满足对抗水下压力的强度要求。
D、承台箱装置施工完成后，上半部分(例如：承台钢箱上板6)及两侧部分(例如：承台钢箱侧板15)吊装出水，重复使用。
E、承台箱装置18的上半部分设置水面定位装置，以便测量潜入深度。
F、承台箱装置18在下水之前，将内部钢筋绑扎完成，且留出圆柱钢筋笼下放空间。
(8)将承台箱装置18下放到指定的深度(例如：此深度为承台钢管桩的上平面，让承台箱装置的下平面与钢管桩的上平面进行对接，此承台钢管桩与海平面的高度由勘测设计人员依据海底地形及设计书要求确定)，并与承台钢管桩1对接完成。承台钢箱与承台钢管桩1之间接口通过拔模的工艺进行锥口连接(例如：承台钢箱的孔具有锥度，并与承台钢管桩外圆的锥度相匹配，从而实现良好的密封)，密封良好。
(9)通过承台箱装置18两侧下部的抽水孔(例如：抽水孔7)，在施工平台21上将承台钢管桩1与承台箱装置18内部的海水抽空，待混凝土浇筑。
(10)先对承台钢管桩1进行浇筑，待混凝土到达承台箱装置18底部时，再对承台箱装置18进行浇筑。
(11)按照混凝土的养护要求，等混凝土初凝固(例如：可以根据混凝土工艺来保证，有固定的参数、步骤以及过程)后，将承台箱装置18的上半部分和两侧部分吊出水面。
例如：初凝固时，一方面可以从混凝土的凝固时间上来确定混凝土的凝固状态，另一方面可以从添加的混凝土传感器中来得到数据，然后确定其凝固状态。
(12)整个施工平台21落到水面，拔出(例如：通过将打桩机换机头，来实现机头的旋转，以此实现平台钢管桩的旋转拔出)施工平台钢管桩19，结束整个作业过程。
在一个可选具体例子中，参见图1至图8所示的例子，本实施例的构建水下承台的施工方法，更具体地可以包括：
(1)将水上施工平台21托运到承台施工的大致位置处，将锚绳与锚绳拉口22连接好，实现施工平台21的初步定位。
(2)在施工平台21四边设置施工平台钢管桩19，通过吊装机27、打桩机29将平台钢管桩19打入海底岩石层16，将施工平台的钢管桩孔与平台钢管桩19套好，定好位置。
(3)将第二液压缸24与平台钢管桩19连接固定好，再将液压缸支撑座23与第二液压缸24连接固定，同时液压缸支撑座23与施工平台21连接固定。
(4)打开液压站25，第二液压缸24慢慢拉伸，同时施工平台21慢慢离开水面升高，达到所要求的高度后，第二液压缸24停止，并通过机械装置锁死施工平台21的高度位置。
(5)再次调整锚绳的长短及张紧度，将施工平台21完全固定好。
(6)将承台钢管桩1与弹性胶套与衬套2连接固定好，并通过滑轮3、弹性胶套与衬套吊口11与钢丝来调整弹性胶套与衬套2的长短。
例如：弹性胶套与衬套2的作用主要是对承台钢管桩的防锈、防腐蚀保护，调整其长短主要是依据承台钢管桩的高度来匹配，实现全承台钢管桩保护。
(7)通过测量设备，定位好每个承台钢管桩1的具体位置(例如：其主要是勘测设计人员依据施工图纸，并通过水平仪，垂直仪，尺寸测量仪等测量设备，来测量出海上所需的坐标位置)，再通过吊装机27、打桩机29将承台钢管桩1打入海底岩石层16。
(8)通过钻孔机28，对承台钢管桩1内的岩石、泥土等杂质进行清理处置。
(9)通过吊装机27、卷扬机26将承台箱装置18(已完成钢筋笼的布置)，通过承台箱吊口9缓慢的下降到指定的深度，并进行准确对接，并通过钢丝的拉伸，来调整弹性胶套与衬套2的长短，最终与承台箱装置18下面对接固定。
(10)将抽水孔7、通气口13、砼浇筑孔12的连接管都连接到水面之上，将辅助通管口8与承台箱装置18连接固定好，并使连接长度高于水面之上，通过水泵对抽水孔7及辅助通管口8内下伸的水管进行抽水作业。
(11)将圆柱钢筋笼4通过卷扬机26下放到承台钢管桩1内，并达到指定的深度要求。
(12)通过辅助通管口8内的水泥浇口管，将承台钢管桩1浇满水泥，并达到承台箱装置18的底部位置时停止，再通过砼浇筑孔12的连接管对承台箱18进行水泥浇筑，直至浇满整个承台箱装置18的空间。
(13)按照混凝土的养护要求，等混凝土初凝固后，通过第一液压缸14的伸长，将承台箱装置18的两侧承台钢箱侧板15、承台钢箱上板6与承台钢箱下板5进行分离开来(部分水进入，主要是为了让钢板与混凝土结合的一侧有水进去，对于后面的拆卸方便，也可以说是为了方便脱模)。
(14)将辅助通管口8与承台箱装置18进行拆装分离，并将其放置在施工平台21上。
(15)通过卷扬机26将承台钢箱上板6与承台钢箱侧板15吊离水面，并放置在施工平台21上，承台钢箱下板5则留在海底。
(16)将施工平台21的机械锁死装置拆除掉，打开液压站25，液压缸24缓慢伸缩，使整个施工平台21落回至水面，再通过机械装置，将平台钢管桩19拔出海底岩石层16，并放置到施工平台21上，然后进行下一个水下承台的施工。
与现有的技术相比，本实施例的有益效果至少可以包括：
(1)由于施工平台采用了整体式和浮箱托运式，所以其施工的灵活度更高，效率更大。
例如：整体式：具体说就是钢管桩的浇筑与承台的浇筑一次性完成，而且不需要进行围堰，并实现模块化施工，标准化作业；而传统的施工方式主要是钢管桩混凝土施工完成后，再进行承台的混凝土施工，而且主要需要进行围堰，施工周期长。
例如：浮箱托运式：主要是整个施工作业平台不是固定式的，而是可以浮动的，当施工作业时，将整个施工作业平台进行固定，当完成后并且进行下一个作业场地时，可以通过浮运的方式，将整个平台进行移动。
(2)整个施工工艺不采用围堰的方式进行，使得其施工效率提高，成本下降。
(3)整个水下承台施工过程全在平台上施工，人工潜水作业施工，使得其安全性提高。
(4)承台桩和承台采用一次性浇筑完成的方法，使其工艺更为简单。
(5)流水线的施工方式，使得每个承台的施工时间大大减少，施工质量更容易保证一致。
由于本实施例的构建水下承台的施工方法所实现的处理及功能基本相应于前述图5至图8所示的构建水下承台的装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过既舍去了围堰的施工，又舍去了固定平台的施工，大大地提高了水下承台的施工速度和效率，同时又降低了施工成本，保证了施工的安全；通过运用成熟的工程机械自动化技术手段，提供一种构建水下承台的施工方法；其施工成本低、效率高、时间短、无人工潜水作业安全可靠、标准统一等优势，可以解决现有水下承台施工工艺的不足。
综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (15)
1.一种水下承台，其特征在于，包括：承台钢箱和承台钢管桩(1)；其中，
所述承台钢箱，位于海水(17)中，用作承载台面，以对置于水中的待承载物进行承载；
所述承台钢管桩(1)，竖直对接于所述承台钢箱底部、且嵌入在海底岩石层(16)中，用于支撑并固定所述承台钢箱。
2.根据权利要求1所述的水下承台，其特征在于，所述承台钢箱沿长度方向或宽度方向的横截面，具有凹形结构；
和/或，
所述承台钢管桩(1)的低端，具有锥形结构。
3.根据权利要求2所述的水下承台，其特征在于，所述凹形结构的内侧顶角处，具有倾斜面。
4.根据权利要求1-3之一所述的水下承台，其特征在于，在所述承台钢管桩(1)的外围，适配套设有弹性胶套与衬套(2)。
5.根据权利要求4所述的水下承台，其特征在于，与所述弹性胶套与衬套(2)适配，还设置有滑轮(3)和弹性胶套与衬套吊口(11)；
所述滑轮(3)和所述弹性胶套与衬套吊口(11)，用于通过钢丝调整所述弹性胶套与衬套(2)的高度。
6.根据权利要求1-4之一所述的水下承台，其特征在于，所述承台钢箱，由箱式钢筋笼和水泥筑成；
和/或，
所述承台钢管桩(1)，包括：钢管，以及适配筑在所述钢管内部的圆柱钢筋笼(4)和水泥。
7.一种构建水下承台的装置，其特征在于，用于构建如权利要求1-6中任一项所述的水下承台；所述构建水下承台的装置，包括：施工平台(21)、平台钢管桩(19)和构建设备；其中，
所述施工平台(21)，位于海面之上，用于作为施工现场，承载施工设备，并对所述水下承台的施工位置进行精确定位；
所述平台钢管桩(19)，位于所述施工平台(21)底部、且嵌入在海底岩石层(16)中，用于支撑并固定所述施工平台(21)；
所述构建设备，用于在所述施工平台(21)上构建所述水下承台，并与所述承台钢箱一起构成承台箱装置(18)。
8.根据权利要求7所述的构建水下承台的装置，其特征在于，所述构建设备，包括：模板和辅助通管口(8)；其中，
所述模板，位于所述承台钢箱的外围，用作所述承台钢箱浇筑成型时的模具；
所述辅助通管口(8)，位于所述承台钢箱与所述施工平台(21)之间，并与所述承台钢管桩(1)连通，用于对所述承台钢管桩(1)、所述承台钢箱中的至少之一进行辅助清理杂质、辅助抽水、辅助浇筑中的至少一种操作。
9.根据权利要求8所述的构建水下承台的装置，其特征在于，
所述模板，包括：位于所述承台钢箱底部的承台钢箱下板(5)，位于所述承台钢箱两侧的承台钢箱侧板(15)，以及位于所述承台钢箱顶部的承台钢箱上板(6)；
和/或，
在所述辅助通管口(8)靠近所述承台钢箱的一端，适配设置有承台箱吊口(9)。
10.根据权利要求9所述的构建水下承台的装置，其特征在于，
在所述承台钢箱下板(5)、所述承台钢箱侧板(15)、所述承台钢箱上板(6)中的至少两个板之间，适配设置有第一液压缸(14)，用于拉紧所述两个板；
和/或，
在所述承台钢箱下板(5)上，适配设置有砼浇注口(12)、通气口(13)中的至少之一；
和/或，
在所述承台钢箱侧板(15)上，适配设置有承台定位孔(10)、抽水孔(7)中的至少之一。
11.根据权利要求7-9之一所述的构建水下承台的装置，其特征在于，在所述施工平台(21)的底部，适配设置有浮箱(20)，用于将所述施工平台(21)浮在海面。
12.根据权利要求7-11之一所述的构建水下承台的装置，其特征在于，与所述施工平台(21)适配，还设置有升降机构，以及与所述升降机构适配设置的锁紧机构和/或固定机构；其中，
所述升降机构，用于调节所述施工平台(21)的高度；
所述锁紧机构，用于当所述升降机构将所述施工平台(21)的高度调节到设定高度时，将所述施工平台(21)锁死在所述设定高度；
所述固定机构，用于当所述锁紧机构将所述施工平台(21)锁死在所述设定高度时，对所述施工平台(21)进行固定。
13.根据权利要求12所述的构建水下承台的装置，其特征在于，
所述施工设备，包括：液压站(25)、卷扬机(26)、吊装机(27)、钻孔机(28)、打桩机(29)中的至少之一；
和/或，
所述升降机构，包括：适配设置的锚绳拉口(22)、液压缸支撑座(23)和第二液压缸(24)；
和/或，
所述锁紧机构，包括：机械锁；
和/或，
所述固定机构，包括：锚绳。
14.一种构建水下承台的施工方法，其特征在于，用于使用如权利要求7-13中任一项所述的构建水下承台的装置，构建如权利要求1-6中任一项所述的水下承台；其施工方法包括：
预制能够在水面浮动的所述施工平台(21)；通过所述施工平台(21)，承载所述施工设备，提供施工设备所需要的场地，并对所述水下承台的设定施工位置进行定位；
所述定位完成后，通过施工设备，把每个所述承台钢管桩(1)按照设定位置打入海底岩石层(16)，将所述承台钢管桩(1)内部包含泥沙、岩石的杂质清理掉，并将圆柱钢筋笼(4)下放到所述承台钢管桩(1)内；
在所述设定施工位置处预制一个承台箱装置(18)，将所述承台箱装置(18)下放到设定的深度，并与所述承台钢管桩(1)对接完成；
将所述承台钢管桩(1)与所述承台箱装置(18)内部的海水抽空，对所述承台钢管桩(1)与所述承台箱装置(18)进行混凝土浇筑；
所述混凝土浇筑完成后，将所述施工平台(21)落到水面，拔出所述施工平台钢管桩(19)，至此所述水下承台构建完成。
15.根据权利要求14所述的构建水下承台的施工方法，其特征在于，
所述对所述水下承台的设定施工位置进行定位，包括：
将所述施工平台(21)托运到所述水下承台的设定施工位置处，用锚绳对所述施工平台(21)进行初步定位；
在所述施工平台(21)四边分别配置所述平台钢管桩(19)，通过打桩机(29)将所述平台钢管桩(19)打入海底岩石层(16)；
松开锚绳，矫正所述施工平台(21)与所述平台钢管桩(19)之间的位置间隙，通过四个第二液压缸(24)将所述施工平台(21)升高至高于海浪的位置；
再拉紧锚绳，对所述施工平台(21)进一步定位；
和/或，
在所述设定施工位置处预制一个承台箱装置(18)，包括：
所述承台箱装置18的结构由承台钢箱下板(5)、承台钢箱侧板(15)和承台钢箱上板(6)组合而成，板与板之间通过第一液压缸(14)拉紧；和/或，
所述承台钢箱与承台钢管桩1之间接口通过设定的拔模密封连接；和/或，
所述承台箱装置(18)的上半部分设置水面定位装置，用于测量潜入海水的深度；和/或，
所述承台箱装置(18)在下水之前，将内部的箱式钢筋绑扎完成，且留出圆柱钢筋笼下放空间；
和/或，
对所述承台钢管桩(1)与所述承台箱装置(18)进行混凝土浇筑，包括：
先对所述承台钢管桩(1)进行浇筑，待混凝土到达承台箱装置18底部时，再对所述承台箱装置(18)进行浇筑；
等混凝土初凝固到设定程度后，将所述承台箱装置(18)的承台钢箱上板(6)和承台钢箱侧板(15)吊出水面。
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