CN1131356C - 海底打桩装置 - Google Patents

Abstract

一种海底打桩装置，可360度回转的吊车固定在施工船上，与船体刚性连接的支架通过吊放系统连接筒型基础平台，平台顶部有液压驱动的夹桩装置，平台内有加压系统和测量系统，加压系统通过可逆转水泵向平台筒体内灌水以形成筒内过压或向筒体外排水以形成筒体内负压，从而驱动平台上升或带桩下沉，完成打桩功能，测量系统用以测量水深和筒体内压力。本发明结构紧凑，适用于粘土、沙质海底，将成为深海桩基工程中的一项重大专用设备得到广泛的应用。

Description

海底打桩装置

技术领域：

本发明是一种海底打桩装置，应用于深海地基处理，属于作业技术领域。

背景技术：

水工作业中的打桩作业一般采用打桩船。在各种型式的码头建设中，大多需要打桩，特别是国外在近几年的海上码头施工中桩结构更为增多，并向外海、深水发展，从而对打桩船提出了更新的要求。目前，国内外的打桩船中最常见的是内燃桩锤，重量已超过7吨，而超过10吨的仍多数采用蒸汽锤或空气锤。如王忠复等著《工程船》(国防工业出版社，P75～77)介绍的国内外几种打桩船均采用重锤方式。而在海底资源及海洋空间利用开发过程中，地基处理是十分重要、十分关键的一环。打桩是地基处理的一种有效措施，但在深海打桩却无法沿用重力锤式的打桩方式。

GB1511829A提出了一种陆上净力压桩装置，可用于压入桩和测试桩的效能，该装置使用筒型基础，其功能是克服压桩反力，本身并不上下移动，压桩力由液压系统提供，由于受液压驱动装置本身行程的限制，使得采用此装置压桩时需要接桩，不适用于海底打桩。

专利GB2104137A提出了一种海底打桩装置，采用普通水下液压系统作为压桩动力，适用于完成压入群桩，群桩的下压分组往复实现，每次把群桩中的一部分桩下压一定行程，压桩的反力由其它桩、液压模块和混凝土模块的重量以及其它桩抗拔能力等提供，这种装置所需的配套设备较多，成本相对也较高，不适用于打单桩。

发明内容：

本发明的目的在于针对现有技术的上述局限性，根据实际需要和深海地基处理的特殊性，提出一种海底打桩装置，使深海打桩可以方便地实现。

为实现这样的目的，本发明的技术方案中，设计的深海打桩装置主要由施工船、吊车及吊放系统、加压系统、测量系统、特制的夹桩装置以及筒型基础平台等构成。施工船依靠自身的卫星定位系统(GPS)在海上准确定位，并作为水下打桩装置的母船，为打桩装置提供能源和进行控制。吊车能够360度回转，其底座固定在施工船甲板上，主要功能有二：其一是将放置在施工船上的桩垂直吊放到海底，二是辅助潜水筒型基础平台就位和回收。一个向外延伸的刚性支架与船体连接，用来布置有关设备。吊放系统由固定在支架上的绞车、固定在支架上的滑轮组、固定在筒型基础平台上的滑轮组以及钢索组成。该吊放系统根据施工的需要共有3套或4套，它们同时运作，可将筒型基础平台吊放在海底或提升到水面。筒型基础平台是一个主体由3～4个筒体组成的简易平台，筒型基础平台顶部的夹桩装置是一套由液压驱动的四杆夹紧装置，用以完成对桩的夹紧或松开。筒型基础平台上安有加压系统和测量系统，加压系统用以产生负压或过压，通过可逆转水泵向筒体内灌水以形成筒内过压或向筒体外排水以形成筒体内负压，从而驱动筒型基础平台上升或下沉，测量系统用以测量水深和筒体内压力。

本发明的深海打桩装置的工作步骤如下：

施工船由GPS系统和定位设备准确定位后，利用吊放系统将筒型基础平台吊放到海底，平台依靠重量下沉一定深度，保证平台的筒体密封；利用水深测量系统测量各个筒体的海中深度，然后利用吊放系统将平台调平；夹桩装置将桩夹紧，加压系统将平台的筒体内水抽出，使筒体内产生负压，平台开始带桩下沉，下沉过程中随时通过水深、压力测量系统观察平台各筒体水深位置和筒体内压力，并控制系统的排水速度，保持平台垂直下沉。当平台下沉到最大许可下沉深度后，加压系统停止工作，同时松开夹桩装置，然后加压系统开始工作，向平台筒体内灌水，使筒体内压强升高，驱动平台上升，桩仍然留在原来的打入深度。

当平台上升到一定高度后，保证筒体的密封状态，加压系统停止工作，夹桩装置夹紧，将桩抱住。加压系统开始工作，使平台内压强降低，使平台带着桩再次下沉。平台如此反复上升、下沉，直到把桩打入要求的深度。

本发明设计合理，结构紧凑，提供了一种安全可靠的深海打桩装置，适用于粘土、沙质海底。随着国内外的海上码头施工中桩结构增多，并向外海、深水发展，以及海底资源及海洋空间利用的开发，本发明将成为深海桩基工程中的一项重大专用设备，得到广泛的应用。

附图说明：

图1为本发明的深海打桩装置的构成图。

图1中，施工船1、吊车2、刚性支架3、吊放系统4、夹桩装置5、加压系统6、测量系统7，筒型基础平台8、桩9。

图2为夹桩装置结构示意图。

图2中，桩9、液压缸10、肘杆11、钳臂12、销钉13、夹紧楔块14。

图3为加压系统示意图。

图3中，管道15、可逆转水泵16、多孔过滤板17、平台筒体18。

图4测量系统结构示意图。

图4中，筒体18、数值显示器19、传输电缆20、液位计21、传输电缆22、压力传感器23、、测压管道24。

图5为筒型基础平台结构示意图。

图6为筒型基础平台俯视结构示意图。

图5、图6中，筒体18、通桩孔25、通水孔26。

具体实施方式：

以下通过附图对本发明的技术方案作进一步详细描述。

图1为本发明的深海打桩装置的构成图。

如图所示，本发明的深海打桩装置主要由施工船1、吊车2、刚性支架3、吊放系统4、夹桩装置5、加压系统6、测量系统7以及筒型基础平台8构成。吊车2固定在施工船1上，支架3与船体刚性连接，吊放系统4由固定在支架3上的绞车、滑轮组、固定在筒型基础平台上的滑轮组以及钢索组成，吊放系统4通过滑轮组连接支架3和筒型基础平台8，筒型基础平台8的顶部有夹桩装置5，平台内有加压系统6和测量系统7。

施工船1配备有定位系统，为打桩装置提供能源和进行控制，吊车2可360度回转，其功能是将放置在施工船上的桩9垂直吊放到海底，辅助潜水筒型基础平台8的就位和回收。吊放系统4根据施工的需要可设3套或4套，它们同时运作，可将筒型基础平台8吊放在海底或提升到水面。

图2为夹桩装置结构示意图。

如图所示，夹桩装置是一套由液压驱动的四杆夹紧装置，主要由液压缸10、肘杆11、钳臂12、销钉13、和夹紧楔块14组成，整个装置布置在筒型基础平台8的顶部，钳臂12与楔块14固定为一体，肘杆11与钳臂12、液压缸10的活塞杆头铰接，液压缸10的缸体和销钉13均固定在筒型基础平台8上，主要功能是液压缸10用活塞驱动肘杆11和钳臂12完成对桩9的夹紧或松开。

图3为加压系统示意图。

如图所示，加压系统主要由与平台筒体18通过孔相接的管道15、可逆转水泵16及固定在筒体内的多孔过滤板17组成。每一筒体上均有这一系统。过滤板17的功能是过滤泥沙。管道15和泵16的功能是向筒体18内灌水以形成筒内过压或向筒体18外排水以形成筒体内负压，从而驱动筒型基础平台8上升或下沉。

图4测量系统结构示意图。

如图所示，测量系统对水深和筒体内压力进行监测，测压管道24与筒体18内腔连通，其端部为压力传感器23，压力信号通过传输电缆22及有关器件输送给数值显示器19显示，数值显示器19放置在施工船上。液位计21固定在平台顶部8，它把水深信号通过传输电缆20及有关器件输送给数值显示器19显示。此系统中测量和输送设备每一个筒体设置一套，数值显示器19供所有系统公用。

图5为筒型基础平台结构示意图。

图6为筒型基础平台俯视结构示意图。

如图5、图6所示，筒型基础平台是由四个筒体18为主体组成的简易平台，每一个筒体的下端敞开，顶端有盖，且顶盖上开有通水孔26，平台中央有一个通桩孔25。

筒型基础平台的功能有二，一是作为夹桩装置、加压系统、测量系统的载体；二是将桩压入海底的主要受力和运动部件。当筒内为负压时，筒型基础平台能带桩一起下沉，即将桩压入海底，当筒内为过压时，筒型基础平台能与桩脱开，自己上升。

Claims (3)

1、一种海底打桩装置，可360度回转的吊车(2)固定在施工船(1)上，支架(3)与船体刚性连接，支架(3)通过吊放系统(4)连接筒型基础平台(8)，筒型基础平台(8)的顶部有液压驱动的四杆夹紧的夹桩装置(5)，筒型基础平台(8)内有加压系统(6)和测量系统(7)，其特征在于夹桩装置(5)中钳臂(12)与楔块(14)固定为一体，肘杆(11)与钳臂(12)、液压缸(10)的活塞杆头铰接，液压缸(10)的缸体和销钉(13)均固定在筒型基础平台(8)上，加压系统(6)由与平台筒体(18)通过孔相接的管道(15)、可逆转水泵(16)及固定在筒体内的多孔过滤板(17)组成。

2、如权利要求1所说的海底打桩装置，其特征在于测量系统(7)中，测压管道(24)与筒体(18)内腔连通，其端部有压力传感器(23)，液位计(21)固定在平台顶部(8)，压力信号和水深信号均通过传输电缆(22)连接到数值显示器(19)。

3、如权利要求1所说的海底打桩装置，其特征在于筒型基础平台(8)由四个筒体(18)为主体组成，筒体下端敞开，顶盖上开有通水孔(26)，平台中央有通桩孔(25)。

Images