CN110952540A - 一种水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置及安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置及安装方法，该安装装置包括吸力桶、通水/气孔和磁力安装顶帽；通水/气孔位于吸力桶顶部；磁力安装顶帽由环形顶帽和电磁铁组成；本发明采用吸力桶技术安装水下钻孔灌注桩的钢护筒，通过安装装置的吸力桶抽真空将钢护筒贯入土体，再由向吸力桶高压注气和吊机起吊的方法拆除安装装置，在安装过程中仅扰动钢护筒内侧待挖除土体，不干扰钢护筒外围的土体，有效地减小水下钻孔灌注桩基础周边土体在施工期间的液化风险；且安装装置的拆除过程中将破坏吸力桶内的土体，便于后续的钢护筒贯入，有利于缩短施工工期、节约施工成本。本发明安装方法安全可靠、方便快捷，具有广阔的工程应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及水下钻孔灌注桩基础技术领域，尤其涉及一种水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置及安装方法。
背景技术
随着我国城市化进程的快速推进，涌现出了大量跨江/河大桥、跨海大桥、沿江/河公路、沿海公路以及一系列水上(江/河上或海上)观景平台等工程项目，各类桩基础(特别是水下钻孔灌注桩基础)为上述工程的顺利建设和正常运营发挥了重要的作用。
在江河冲积平原、江河入海口以及大陆架上广泛分布着孔隙率大、抗剪强度低、灵敏度高、易受扰动的软土，在此类软土中的水下钻孔灌注桩施工时通常采用钢护筒护壁，即先安装钢护筒防止塌孔，而后钻孔修建水下灌注桩。目前常见的水下钻孔灌注桩钢护筒的安装是通过冲振或锤击的方式贯入水下软土中的，这类传统的钢护筒安装方式会扰动钢护筒周边的软土，破坏土体的微观结构，使其强度软化；另一方面，还将在钢护筒周边的软土中形成超静孔隙水压力，若累积的超静孔隙水压力没有及时消散，将使水下钻孔灌注桩基础周围的土体发生液化破坏，可能引起进而诱发水下钻孔灌注桩基础发生滑移或断裂，甚至导致水下钻孔灌注桩基础及其上部结构的整体倾覆破坏，从而造成人员伤亡并带来巨大的财产损失。
因此，避免传统水下钻孔灌注桩钢护筒的安装方法可能造成桩基础周围软土的液化灾变风险，保证水下钻孔灌注桩的钢护筒顺利安装的同时尽可能少得扰动周边土体，急需一种简便、有效的用于水下钻孔灌注桩钢护筒安装的装置及相应的安装方法。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置，及利用该安装装置将水下钻孔灌注桩钢护筒安装在孔隙率大、抗剪强度低、灵敏度高、易受扰动的江河冲积平原、江河入海口以及大陆架上的软土中的安装方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置，包括吸力桶、通水/气孔和磁力安装顶帽；所述吸力桶为底部开口的钢桶；所述通水/气孔位于吸力桶顶部，与吸力桶内部连通；所述磁力安装顶帽由环形顶帽和电磁铁组成；所述磁力安装顶帽通过环形顶帽与吸力桶顶部环向焊接的方式固定连接；所述环形顶帽的侧向内壁上安装若干成对且呈扇形的电磁铁；
所述吸力桶的外径小于待安装的水下钻孔灌注桩钢护筒的内径；所述电磁铁的尺寸根据环形顶帽侧向内壁直径和待安装的水下钻孔灌注桩钢护筒的外径确定，保证安装电磁铁后的磁力安装顶帽的内径与待安装的水下钻孔灌注桩钢护筒的外径一致，使得电磁铁与钢护筒紧密接触。
进一步地，所述吸力桶的高度满足使得该水下钻孔灌注桩待安装的钢护筒与已安装的钢护筒连接后，自重下沉停止时，吸力桶的底部能够进入土体中；若无已安装的钢护筒，所述吸力桶的高度满足待安装的钢护筒固定于安装装置，两者在安装区域自重下沉停止时，吸力桶的底部能够进入土体中。
进一步地，对称安装于环形顶帽侧向内壁上的一对电磁铁为一个电磁铁安装组，根据实际工程中水下钻孔灌注桩钢护筒的安装需要，多个电磁铁安装组等间距地安装在环形顶帽侧向内壁上；所述磁力安装顶帽内电磁铁的安装组总数量由一个电磁铁安装组的磁力大小和待安装的钢护筒的重量确定。
进一步地，所述吸力桶的内壁和外壁涂抹脱模油，便于其下沉和卸除，并有助于保证其下沉和卸除过程中的气密性。
本发明还提供了一种利用上述安装装置将水下钻孔灌注桩钢护筒安装在孔隙率大、抗剪强度低、灵敏度高、易受扰动的江河冲积平原、江河入海口以及大陆架上的水下软土中的安装方法，该方法包括以下步骤：
(1)将第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置插入第一节钢护筒，使得第一节钢护筒进入磁力安装顶帽内，顶紧环形顶帽并紧贴电磁铁，启动电磁铁，将第一节钢护筒固定于磁力安装顶帽内；使用吊机缓慢起吊第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置，通过钢护筒安装导向定位架将第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置和固定于其上的第一节钢护筒整体吊装至精确放样定位的安装区域后，缓慢将其浸入水中，并保持其竖直向下地插入水下软土中；在自重作用下第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置和固定于其上的第一节钢护筒将均匀下沉；在下沉过程中，始终保持第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置和固定于其上的第一节钢护筒竖直向下；
(2)待第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置和固定于其上的第一节钢护筒自重下沉停止后，关闭电磁铁，从吸力桶顶部的通水/气孔抽真空，吸力桶把其腔体内底部的土体吸入桶内，第一节钢护筒将随第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置均匀下沉；在下沉过程中，始终保持第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置和固定于其上的第一节钢护筒竖直向下；
(3)待第一节钢护筒的顶部距离水面为0.5m～1m时，停止从吸力桶顶部的通水/气孔抽真空，暂停第一节钢护筒和第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置贯入水下软土；通过吸力桶顶部的通水/气孔向吸力桶内高压注气，联合吊机缓慢向上起吊第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置；当吸力桶底面与海床或河床的表层距离一定高度时，停止向吸力桶内高压注气，并缓慢释放吸力桶内气压；至吸力桶内气压等于大气压时，继续通过吊机缓慢向上起吊第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置；
(4)待第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置完全起吊后，将其吊离施工现场备用；选择高度合适的第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置，使得第一节钢护筒和第二节钢护筒连接后，自重下沉停止时，第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置的底部进入土体中；将安装好电磁铁的第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置插入第二节钢护筒，使得第二节钢护筒进入磁力安装顶帽内，顶紧环形顶帽并紧贴电磁铁，启动电磁铁，将第二节钢护筒固定于磁力安装顶帽内；使用吊机缓慢起吊第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置，通过钢护筒安装导向定位架将第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置和固定于其上的第二节钢护筒整体吊装至第一节钢护筒上方，吊机缓慢下放过程中，保证第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置的中轴线与第一节钢护筒的中轴线重合；待第二节钢护筒的底部与第一节钢护筒顶部完全重合后，通过吊机悬停第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置，采用焊接的方式使得第二节钢护筒与第一节钢护筒密封连接；其后，第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置和固定于其上的第一节钢护筒、第二节钢护筒继续竖直向下地自重下沉；
(5)待第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置和固定于其上的第一节钢护筒、第二节钢护筒自重下沉停止后，关闭电磁铁，从吸力桶顶部的通水/气孔抽真空，吸力桶把其腔体内底部的土体吸入桶内，连接的第一节钢护筒和第二节钢护筒将随第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置均匀下沉；在下沉过程中，始终保持第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置和固定于其上的第一节钢护筒、第二节钢护筒竖直向下；
(6)待第二节钢护筒的顶部距离水面为0.5m～1m时，停止从吸力桶顶部的通水/气孔抽真空，暂停第一节钢护筒、第二节钢护筒和第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置贯入水下软土；通过吸力桶顶部的通水/气孔向吸力桶内高压注气，联合吊机缓慢向上起吊第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置；当吸力桶底面与海床或河床的表层距离一定高度时，停止向吸力桶内高压注气，并缓慢释放吸力桶内气压；至吸力桶内气压等于大气压时，继续通过吊机缓慢向上起吊第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置；
(7)重复上述步骤，直至将钢护筒下沉至设计标高处，完成水下钻孔灌注桩钢护筒的安装。
进一步地，所述步骤(2)、(5)中，从吸力桶顶部的通水/气孔抽真空时，水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置的吸力桶底部已完全进入水下软土中。
进一步地，所述步骤(3)、(6)中，所述吸力桶底面与海床或河床表层的距离a由水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置的总重量G、吸力桶内气压值P和吸力桶内土体与吸力桶内侧壁单位高度摩阻力f、吸力桶浮力F来确定，a＝(F+P-G)/f。
进一步地，当仅为单个水下钻孔灌注桩的钢护筒安装时，所述第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置可通过在第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置的吸力桶底部密封焊接一节与吸力桶内外径一致的钢筒实现；若为水下钻孔灌注群桩基础施工时，可采用所述第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置、第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置以及其他水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置轮换流水作业的方式安装钢护筒。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明中采用吸力桶技术安装水下钻孔灌注桩的钢护筒，通过水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置的吸力桶抽真空将钢护筒贯入土体，再经由向吸力桶高压注气和吊机起吊的方法拆除水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置，该方法的益处在于：(a)在水下钻孔灌注桩钢护筒的安装过程中，仅扰动钢护筒内侧待挖除的土体，不干扰钢护筒外围(即水下钻孔灌注桩的桩周)的土体，有效地减小水下钻孔灌注桩基础周边土体在施工期间的液化风险；(b)第一节钢护筒安装和第一钻孔灌注桩钢护筒安装装置的拆除过程中将破坏吸力桶内的土体，便于后续的钢护筒贯入，提高钢护筒贯入效率，有利于缩短基础的施工工期、节约施工成本。
2、本发明中采用吸力桶技术安装水下钻孔灌注桩的钢护筒，属于静力安装方法，保证水下钻孔灌注桩的钢护筒安装过程中尽可能少得扰动水下钻孔灌注桩外围的土体，有效避免传统动力方法安装水下钻孔灌注桩钢护筒可能造成桩基础周围软土的强度软化和液化灾变的风险。本发明提供的水下钻孔灌注桩钢护筒下沉安装施工方法安全可靠、方便快捷，具有广阔的工程应用前景。
3、本发明中水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置可反复使用，当有多组水下钻孔灌注桩钢护筒需要安装时，可进行轮换流水作业的方式安装钢护筒；当水下钻孔灌注桩钢护筒内径大于吸力桶内径，且钢护筒下沉至指定位置处的排土量小于水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置的吸力桶容积时，可重复用于该类相似水下钻孔灌注桩钢护筒的安装，将有效地节约施工成本。
4、本发明中钢护筒是通过水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置上的磁力安装顶帽与其固定后直接整体吊装的，无须像传统钢护筒安装过程中需要钢护筒吊环的安装，有效避免钢护筒吊环焊接工序以及其强度不够可能引发的吊装事故，节约吊装成本，提高钢护筒吊装安全性和吊装效率。
5、本发明中水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置的磁力安装顶帽内的电磁铁的型号和数量可根据待安装的钢护筒的尺寸和重量进行调整，可满足不同直径、厚度、高度以及重量的钢护筒的安装要求。
6、本发明中水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置的环形顶帽在水下钻孔灌注桩钢护筒的安装过程中顶紧钢护筒，可使钢护筒下沉过程中均匀受力，进而保证钢护筒平稳地贯入水下软土中。
附图说明
图1为本发明一种水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置俯视图；
图2为本发明一种水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置侧面图；
图3为图1的AA剖面；
图4(a)为水下钻孔灌注桩的第一节钢护筒吊装至安装位置的示意图；
图4(b)为水下钻孔灌注桩的第一节钢护筒安装示意图；
图4(c)为第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置的撤除示意图；
图4(d)为水下钻孔灌注桩的第二节钢护筒吊装至安装位置的示意图；
图4(e)为水下钻孔灌注桩的第二节钢护筒安装示意图；
图4(f)为第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置的撤除示意图；
图4(g)为水下钻孔灌注桩钢护筒安装完成的示意图；
图中，吸力桶1、通水/气孔2、磁力安装顶帽3、环形顶帽3-1、电磁铁3-2、钢护筒4、土体5。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1-3所示，本实施例提供的一种水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置，包括吸力桶1、通水/气孔2和磁力安装顶帽3；所述吸力桶1为底部开口的钢桶；所述通水/气孔2位于吸力桶1顶部，与吸力桶1内部连通；所述磁力安装顶帽3由环形顶帽3-1和电磁铁3-2组成；所述磁力安装顶帽3通过环形顶帽3-1与吸力桶1顶部环向焊接的方式固定连接；所述环形顶帽3-1的侧向内壁上安装若干成对且呈扇形的电磁铁3-2；
所述吸力桶1的外径小于待安装的水下钻孔灌注桩钢护筒的内径；所述电磁铁3-2的尺寸根据环形顶帽3-1侧向内壁直径和待安装的水下钻孔灌注桩钢护筒的外径确定，保证安装电磁铁3-2后的磁力安装顶帽3的内径与待安装的水下钻孔灌注桩钢护筒的外径一致，使得电磁铁3-2与钢护筒紧密接触。
具体地，所述吸力桶1的高度满足使得该水下钻孔灌注桩待安装的钢护筒与已安装的钢护筒连接后，自重下沉停止时，吸力桶1的底部能够进入土体中；若无已安装的钢护筒，所述吸力桶1的高度满足待安装的钢护筒固定于安装装置，两者在安装区域自重下沉停止时，吸力桶1的底部能够进入土体中。
具体地，对称安装于环形顶帽3-1侧向内壁上的一对电磁铁3-2为一个电磁铁安装组，根据实际工程中水下钻孔灌注桩钢护筒的安装需要，多个电磁铁安装组等间距地安装在环形顶帽3-1侧向内壁上；所述磁力安装顶帽3内电磁铁3-2的安装组总数量由一个电磁铁安装组的磁力大小和待安装的钢护筒的重量确定。
具体地，所述吸力桶1的内壁和外壁涂抹脱模油，便于其下沉和卸除，并有助于保证其下沉和卸除过程中的气密性。
本实施例还提供了一种利用上述安装装置将水下钻孔灌注桩钢护筒4安装在孔隙率大、抗剪强度低、灵敏度高、易受扰动的江河冲积平原、江河入海口以及大陆架上的水下软土中的安装方法，该方法包括以下步骤：
(1)根据水下钻孔灌注桩钢护筒的外径和单节钢护筒的最大重量，选择适当的电磁铁型号和数量对称等间距安装于环形顶帽3-1侧向内壁上，将组装完成的第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置插入第一节钢护筒，使得第一节钢护筒进入磁力安装顶帽3内，顶紧环形顶帽3-1并紧贴电磁铁3-2，启动电磁铁3-2，将第一节钢护筒固定于磁力安装顶帽3内；如图4(a)所示，使用吊机缓慢起吊第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置，通过钢护筒安装导向定位架将第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置和固定于其上的第一节钢护筒整体吊装至精确放样定位的安装区域后，缓慢将其浸入水中，并保持其竖直向下地插入水下软土中；在自重作用下第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置和固定于其上的第一节钢护筒将均匀下沉；在下沉过程中，始终保持第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置和固定于其上的第一节钢护筒竖直向下；
(2)待第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置和固定于其上的第一节钢护筒自重下沉停止后，关闭电磁铁3-2，如图4(b)所示，从吸力桶1顶部的通水/气孔2抽真空(抽真空时，第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置的吸力桶1底部已完全进入水下软土中)，吸力桶1把其腔体内底部的土体5吸入桶内，第一节钢护筒将随第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置均匀下沉；在下沉过程中，始终保持第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置和固定于其上的第一节钢护筒竖直向下；
(3)待第一节钢护筒的顶部距离水面为0.5m～1m时，停止从吸力桶1顶部的通水/气孔2抽真空，暂停第一节钢护筒和第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置贯入水下软土；如图4(c)所示，通过吸力桶1顶部的通水/气孔2向吸力桶1内高压注气，联合吊机缓慢向上起吊第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置；当吸力桶1底面与海床或河床的表层距离一定高度时，停止向吸力桶1内高压注气，并缓慢释放吸力桶1内气压；至吸力桶1内气压等于大气压时，继续通过吊机缓慢向上起吊第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置；
(4)待第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置完全起吊后，将其吊离施工现场备用；选择高度合适的第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置，将安装好电磁铁3-2的第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置插入第二节钢护筒，使得第二节钢护筒进入磁力安装顶帽3内，顶紧环形顶帽3-1并紧贴电磁铁3-2，启动电磁铁3-2，将第二节钢护筒固定于磁力安装顶帽3内；如图4(d)所示，使用吊机缓慢起吊第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置，通过钢护筒安装导向定位架将第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置和固定于其上的第二节钢护筒整体吊装至第一节钢护筒上方，吊机缓慢下放过程中，保证第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置的中轴线与第一节钢护筒的中轴线重合；待第二节钢护筒的底部与第一节钢护筒顶部完全重合后，通过吊机悬停第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置，采用焊接的方式使得第二节钢护筒与第一节钢护筒密封连接；其后，第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置和固定于其上的第一节钢护筒、第二节钢护筒继续竖直向下地自重下沉；
(5)待第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置和固定于其上的第一节钢护筒、第二节钢护筒自重下沉停止后，关闭电磁铁3-2，如图4(e)所示，从吸力桶1顶部的通水/气孔2抽真空(抽真空时，第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置的吸力桶1底部已完全进入水下软土中)，吸力桶1把其腔体内底部的土体5吸入桶内，连接的第一节钢护筒和第二节钢护筒将随第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置均匀下沉；在下沉过程中，始终保持第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置和固定于其上的第一节钢护筒、第二节钢护筒竖直向下；
(6)待第二节钢护筒的顶部距离水面为0.5m～1m时，停止从吸力桶1顶部的通水/气孔2抽真空，暂停第一节钢护筒、第二节钢护筒和第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置贯入水下软土；如图4(f)所示，通过吸力桶1顶部的通水/气孔2向吸力桶1内高压注气，联合吊机缓慢向上起吊第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置；当吸力桶1底面与海床或河床的表层距离一定高度时，停止向吸力桶1内高压注气，并缓慢释放吸力桶1内气压；至吸力桶1内气压等于大气压时，继续通过吊机缓慢向上起吊第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置；
(7)重复上述步骤，直至将钢护筒下沉至设计标高处，如图4(g)所示，完成水下钻孔灌注桩钢护筒的安装。
具体地，所述步骤(3)、(6)中，所述吸力桶1底面与海床或河床表层的距离a由水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置的总重量G、吸力桶1内气压值P和吸力桶1内土体5与吸力桶1内侧壁单位高度摩阻力f、吸力桶浮力F来确定，a＝(F+P-G)/f。
具体地，当仅为单个水下钻孔灌注桩的钢护筒安装时，所述第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置可通过在第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置的吸力桶1底部密封焊接一节与吸力桶1内外径一致的钢筒实现；若为水下钻孔灌注群桩基础施工时，可采用所述第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置、第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置以及其他水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置轮换流水作业的方式安装钢护筒。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置，其特征在于，包括吸力桶(1)、通水/气孔(2)和磁力安装顶帽(3)；所述吸力桶(1)为底部开口的钢桶；所述通水/气孔(2)位于吸力桶(1)顶部，与吸力桶(1)内部连通；所述磁力安装顶帽(3)由环形顶帽(3-1)和电磁铁(3-2)组成。所述磁力安装顶帽(3)通过环形顶帽(3-1)与吸力桶(1)顶部环向焊接的方式固定连接；所述环形顶帽(3-1)的侧向内壁上安装若干成对且呈扇形的电磁铁(3-2)。
所述吸力桶(1)的外径小于待安装的水下钻孔灌注桩钢护筒的内径。所述电磁铁(3-2)的尺寸保证安装电磁铁(3-2)后的磁力安装顶帽(3)的内径与待安装的水下钻孔灌注桩钢护筒的外径一致，使得电磁铁(3-2)与钢护筒紧密接触。
2.根据权利要求1所述的一种水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置，其特征在于，所述吸力桶(1)的高度满足使得该水下钻孔灌注桩待安装的钢护筒与已安装的钢护筒连接后，自重下沉停止时，吸力桶(1)的底部能够进入土体中；若无已安装的钢护筒，所述吸力桶(1)的高度满足待安装的钢护筒固定于安装装置，两者在安装区域自重下沉停止时，吸力桶(1)的底部能够进入土体中。
3.根据权利要求1所述的一种水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置，其特征在于，对称安装于环形顶帽(3-1)侧向内壁上的一对电磁铁(3-2)为一个电磁铁安装组，根据实际工程中水下钻孔灌注桩钢护筒的安装需要，多个电磁铁安装组等间距地安装在环形顶帽(3-1)侧向内壁上；所述磁力安装顶帽(3)内电磁铁(3-2)的安装组总数量由一个电磁铁安装组的磁力大小和待安装的钢护筒的重量确定。
4.根据权利要求1所述的一种水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置，其特征在于，所述吸力桶(1)的内壁和外壁涂抹脱模油，便于其下沉和卸除，并有助于保证其下沉和卸除过程中的气密性。
5.一种水下钻孔灌注桩钢护筒的安装方法，其特征在于，该方法利用权利要求1-4任一项所述的安装装置将水下钻孔灌注桩钢护筒安装在江河冲积平原、江河入海口以及大陆架上的水下软土中，该方法包括以下步骤：
(1)将第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置插入第一节钢护筒，使得第一节钢护筒进入磁力安装顶帽(3)内，顶紧环形顶帽(3-1)并紧贴电磁铁(3-2)，启动电磁铁(3-2)，将第一节钢护筒固定于磁力安装顶帽(3)内；使用吊机缓慢起吊第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置，通过钢护筒安装导向定位架将第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置和固定于其上的第一节钢护筒整体吊装至精确放样定位的安装区域后，缓慢将其浸入水中，并保持其竖直向下地插入水下软土中；在自重作用下第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置和固定于其上的第一节钢护筒将均匀下沉；
(2)待第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置和固定于其上的第一节钢护筒自重下沉停止后，关闭电磁铁(3-2)，从吸力桶(1)顶部的通水/气孔(2)抽真空，吸力桶(1)把其腔体内底部的土体(5)吸入桶内，第一节钢护筒将随第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置均匀下沉；
(3)待第一节钢护筒的顶部距离水面为0.5m～1m时，停止从吸力桶(1)顶部的通水/气孔(2)抽真空，暂停第一节钢护筒和第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置贯入水下软土；通过吸力桶(1)顶部的通水/气孔(2)向吸力桶(1)内高压注气，联合吊机缓慢向上起吊第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置；当吸力桶(1)底面与海床或河床的表层距离一定高度时，停止向吸力桶(1)内高压注气，并缓慢释放吸力桶(1)内气压；至吸力桶(1)内气压等于大气压时，继续通过吊机缓慢向上起吊第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置；
(4)待第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置完全起吊后，将其吊离施工现场备用；将安装好电磁铁(3-2)的第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置插入第二节钢护筒，使得第二节钢护筒进入磁力安装顶帽(3)内，顶紧环形顶帽(3-1)并紧贴电磁铁(3-2)，启动电磁铁(3-2)，将第二节钢护筒固定于磁力安装顶帽(3)内；使用吊机缓慢起吊第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置，通过钢护筒安装导向定位架将第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置和固定于其上的第二节钢护筒整体吊装至第一节钢护筒上方，吊机缓慢下放过程中，保证第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置的中轴线与第一节钢护筒的中轴线重合；待第二节钢护筒的底部与第一节钢护筒顶部完全重合后，通过吊机悬停第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置，将第二节钢护筒与第一节钢护筒密封连接；其后，第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置和固定于其上的第一节钢护筒、第二节钢护筒继续竖直向下地自重下沉；
(5)待第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置和固定于其上的第一节钢护筒、第二节钢护筒自重下沉停止后，关闭电磁铁(3-2)，从吸力桶(1)顶部的通水/气孔(2)抽真空，吸力桶(1)把其腔体内底部的土体(5)吸入桶内，连接的第一节钢护筒和第二节钢护筒将随第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置均匀下沉；
(6)待第二节钢护筒的顶部距离水面为0.5m～1m时，停止从吸力桶(1)顶部的通水/气孔(2)抽真空，暂停第一节钢护筒、第二节钢护筒和第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置贯入水下软土；通过吸力桶(1)顶部的通水/气孔(2)向吸力桶(1)内高压注气，联合吊机缓慢向上起吊第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置；当吸力桶(1)底面与海床或河床的表层距离一定高度时，停止向吸力桶(1)内高压注气，并缓慢释放吸力桶(1)内气压；至吸力桶(1)内气压等于大气压时，继续通过吊机缓慢向上起吊第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置；
(7)重复上述步骤，直至将钢护筒下沉至设计标高处，完成水下钻孔灌注桩钢护筒的安装。
6.根据权利要求5所述的水下钻孔灌注桩钢护筒的安装方法，其特征在于，所述步骤(2)、(5)中，从吸力桶(1)顶部的通水/气孔(2)抽真空时，水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置的吸力桶(1)底部已完全进入水下软土中。
7.根据权利要求5所述的水下钻孔灌注桩钢护筒的安装方法，其特征在于：所述步骤(3)、(6)中，所述吸力桶(1)底面与海床或河床表层的距离a由水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置的总重量G、吸力桶(1)内气压值P和吸力桶(1)内土体(5)与吸力桶(1)内侧壁单位高度摩阻力f、吸力桶浮力F来确定，a＝(F+P-G)/f。
8.根据权利要求5所述的水下钻孔灌注桩钢护筒的安装方法，其特征在于：所述步骤(1)、(2)中，在下沉过程中，始终保持第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置和固定于其上的第一节钢护筒竖直向下；所述步骤(5)中，在下沉过程中，始终保持第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置和固定于其上的第一节钢护筒、第二节钢护筒竖直向下。
9.根据权利要求5所述的水下钻孔灌注桩钢护筒的安装方法，其特征在于：所述步骤(4)中，选择的第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置满足：使得第一节钢护筒和第二节钢护筒密封连接后，自重下沉停止时，第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置的底部进入土体(5)中。
10.根据权利要求5所述的水下钻孔灌注桩钢护筒的安装方法，其特征在于：当仅为单个水下钻孔灌注桩的钢护筒安装时，所述第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置可通过在第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置的吸力桶(1)底部密封焊接一节与吸力桶(1)内外径一致的钢筒实现；若为水下钻孔灌注群桩基础施工时，可采用所述第一水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置、第二水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置以及其他水下钻孔灌注桩钢护筒安装装置轮换流水作业的方式安装钢护筒。
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