CN114277835B - 加固海床的抗拔灌注桩及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了加固海床的抗拔灌注桩及其施工方法，属于水下基础建设技术领域。包括桩体、凸刺和第一管道。桩体为上下端开口的柱形筒体，其侧壁开设有多个伸出孔；凸刺为锥形伸缩结构且内部设空腔，其侧壁开设多个出水孔，凸刺固定安装在与之一一对应的伸出孔上，凸刺可伸出桩体或收缩至桩体内；第一管道对应连接凸刺，穿入所述桩体内用于连接与之对应的凸刺的最大口径端和泵机。本发明通过向凸刺内充、排水、灌浆等方法使凸刺贯入桩周海床并增强桩体与桩周海床土体的侧摩阻力，由此提高桩基抗拔力和稳定性，并通过灌浆加强了桩基抗冲刷能力与承载力，施工方法灵活简便，尤其适用于海床基础软弱的施工环境。

Description

加固海床的抗拔灌注桩及其施工方法

技术领域

本发明涉及水下基础建设技术领域，具体涉及加固海床的抗拔灌注桩及其施工方法。

背景技术

随着我国资源消耗的逐年提升，海洋资源开发成为我国重点发展的领域，尤其是海上风能资源作为清洁无害的可再生能源，日益受到人类重视。资源的开采离不开基础工程的建设，桩基础常作为海上风电结构及海上平台等海洋结构物的基础，随着海上结构物朝着大型化的发展，对桩基础的承载能力和抗冲刷性能的要求越来越高。

一方面，由于海底环境特殊，海床土体处于饱和态且含水量极高，在外荷载作用下的地基承载力低、地基变形大，我国目前海上风电灌注桩桩基础一般通过增加桩入土深度或增加桩直径以提高抗拔性能和承载力，但这种施工方式会大幅度增加灌注桩的工程造价，同时加大施工难度。另一方面，海床长期受浪流循环作用，桩周土体易冲刷，严重时可威胁桩体稳定性，以往常采用抛石防护、护圈防护、牺牲桩防护等手段增强海床抗冲刷性能，但往往面临时效短、实用性差等问题，造成材料的浪费。

因此，亟需一种有效提高海底软弱土抗拔承载力和抗冲刷性能的桩基础结构及施工方法，以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

针对现有技术不足，本发明要解决的技术问题是，提供加固海床的抗拔灌注桩及其施工方法，能够提高灌注桩与海床土体的侧摩阻力，从而提高灌注桩的抗冲刷能力、承载力和抗拔性能，尤其适用于海床基础软弱的施工环境。

为了达到上述目的，本发明一方面公开了一种加固海床的抗拔灌注桩，包括：

一桩体，为柱形筒体，所述桩体的上端部开设上端口，所述桩体竖直设置，所述桩体的侧壁开设有多个伸出孔；

凸刺，与所述伸出孔一一对应设置，所述凸刺为锥形伸缩结构，且所述凸刺的内部为空腔结构，所述凸刺固定安装在与之对应设置的伸缩孔上，所述凸刺的侧壁上开设有多个出水孔；所述凸刺收缩至最小长度时，所述凸刺位于所述桩体内，所述凸刺伸长至最大长度时，所述凸刺的尖端伸出所述桩体外；及第一管道，与所述凸刺一一对应设置，所述第一管道的一端自所述桩体的上端口穿入所述桩体内，用于连接与之对应的所述凸刺的最大口径端和泵机，以向所述凸刺中充、排水，或灌注水泥浆液。

作为优选，包括设于不同竖直高度的多个凸刺组，每个所述凸刺组包括多个位于同一竖直高度的所述凸刺，每个所述凸刺组的凸刺沿其所在的所述桩体外壁的周向均匀排布，且同一所述凸刺组的多个所述凸刺的所述第一管道连接同一泵机，以同步充、排水，或灌注水泥浆液。

作为优选，所述桩体为圆柱形筒体，所述凸刺沿所述桩体的径向方向伸缩。

作为优选，所述灌注桩包括2~4个所述凸刺组，相邻两个所述凸刺组间的竖直间距为1~3m，每个所述凸刺组包括2~6个凸刺，所述凸刺伸长后的最大长度为5~8m

作为优选，所述桩体的下端部开设下端口。

作为优选，所述凸刺的内壁设有引流轨道，所述凸刺伸长至最大长度时，所述引流轨道呈自所述凸刺的最大口径端向其尖端延伸的螺线形结构，以引导进入所述凸刺的液体流向，使其在所述凸刺内形成涡流。螺线形的引流轨道可使自凸刺的最大端口进入凸刺的高压水流或高压浆液在凸刺内部形成涡流，以带动凸刺逐节旋转推进伸长直至达到最大长度状态。

作为优选，所述凸刺包括若干依次套接的锥形管节，其中，固定连接所述桩体的为最大管节，设有所述凸刺的尖端的为最小管节，设于所述最大管节和所述最小管节间的所述锥形管节为连接管节；所述连接管节的大口径端的外壁固定套设有第一挡环，所述连接管节的小口径端的内壁固定安装有第二挡环，所述最大管节的小口径端的内壁固定安装有所述第二挡环，所述最小管节的大口径端的外壁固定套设有所述第一挡环，所述凸刺伸长至最大长度时，所述第一挡环和与之相邻的所述第二挡环相抵接。

作为优选，每个所述锥形管节均开设有所述出水孔。

作为优选，所述最大管节设于所述桩体内，所述最大管节的小口径端固定安装于与之对应的所述伸出孔，所述凸刺和与之对应的所述伸出孔的中轴线共线设置。

本发明另一方面公开了采用上述灌注桩的施工方法，包括以下步骤：

S1. 将所述灌注桩运至施工位置，使所述凸刺处于位于所述桩体内的收缩状态，所述第一管道连接所述凸刺的最大口径端和泵机后，将所述桩体贯入海床预定深度直至稳定；

S2. 用泵机通过所述第一管道自所述凸刺的最大口径端向所述凸刺内注入高压水流，处于收缩状态的凸刺在水流的冲击作用下自动伸长，并贯入所述桩体周围的海床土体内；

S3. 完成步骤S2后，再用泵机通过所述第一管道自所述凸刺的最大口径端向所述凸刺内注入水泥浆液，水泥浆液自所述凸刺的出水孔喷射扩散至海床土体中，以充填加固桩周土体；

S4. 完成桩周土体填充加固后，断开所述第一管道与所述泵机的连接，将所述第一管道收纳于所述桩体内，泵机通过第二管道连接所述桩体的上端口，向所述桩体内灌注水泥浆液，以增加所述桩体自身稳定性，待浆液凝固后即完成所述灌注桩的安装。

作为优选，对一般海床土体的施工过程中，所述灌注桩包括设于不同竖直高度的多个凸刺组，每个所述凸刺组包括多个位于同一竖直高度的所述凸刺，每个所述凸刺组的凸刺沿其所在的所述桩体外壁的周向均匀排布，且同一所述凸刺组的多个所述凸刺的所述第一管道连接同一泵机，以同步充、排水，或灌注水泥浆液；所述步骤S3包括：将设于不同竖直高度的多个所述凸刺组划分为抽水组和灌浆组，且抽水组的凸刺组和灌浆组的凸刺组沿竖直方向交替排布，与所述抽水组的所述凸刺连接的泵机开启抽水功能对所述凸刺进行抽水，以将其周围的海床土体孔隙中海水抽出，形成渗流通道；同时与所述灌浆组的所述凸刺连接的泵机开启注浆功能向所述凸刺灌注水泥浆液，在抽水组的凸刺抽水形成的压力差的作用下，灌浆组的凸刺中的水泥浆液自所述出水孔喷射扩散至海床土体中，以充填加固桩周土体。

作为优选，对较软弱、工况恶劣的海床土体的施工过程中，所述灌注桩包括设于不同竖直高度的多个凸刺组，每个所述凸刺组包括多个位于同一竖直高度的所述凸刺，每个所述凸刺组的凸刺沿其所在的所述桩体外壁的周向均匀排布，且同一所述凸刺组的多个所述凸刺的所述第一管道连接同一泵机，以同步充、排水，或灌注水泥浆液；所述步骤S3包括：自下而上依次对各凸刺组的凸刺灌注水泥浆料，以逐层完成凸刺组周围的土体填充加固，每层的加固方法为：在对其中一个凸刺组灌注水泥浆料的同时，对与之相邻的上一层的凸刺组的凸刺进行抽水，以将其周围的海床土体孔隙中海水抽出，形成渗流通道，在压力差的作用下，正在灌浆的凸刺中的水泥浆液自所述出水孔喷射扩散至海床土体中，以充填加固其周围土体；直至完成位于第二高的凸刺组周围土体的充填加固后，对位于最高位置的凸刺组灌注水泥浆料至第一凸刺组周围土体填充加固完成，即实现充填加固桩周土体。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：提供了加固海床的抗拔灌注桩及其施工方法，能够提高灌注桩与海床土体的侧摩阻力，从而提高灌注桩的抗冲刷能力、承载力和抗拔性能，尤其适用于海床基础软弱的施工环境。本发明的施工方法简单易操作，灵活便捷，可极大的降低施工成本和施工难度。具体而言：

1）本发明的灌注桩可以通过向收缩状态的凸刺泵入高压水流，利用水射流使桩周海床疏松并推动凸刺伸长贯入桩周土体，从而提高灌注桩的与土体的侧摩阻力，提高灌注桩的承载力和抗拔性能。

2）本发明通过灌注桩的凸刺上的出水孔向桩体周围的海床土体喷射水泥浆液，水泥浆液扩散至海床土体中可以充填加固桩周土体，从而解决由海床基础软弱造成的灌注桩承载力弱，抗拔性能差的问题。

3）优选方案中，灌注桩包括设于不同竖直高度的多个凸刺组，位于不同竖直高度的凸刺组分别与独立的泵机配合，以实现对各凸刺组的凸刺的充水、抽水和灌注水泥浆液的独立控制，从而在步骤S3中通过对不同的凸刺组分别进行抽水和灌注水泥浆液，使水泥浆液在压力差的作用下能够更好地驱散富水土体中的海水，达到增大渗透扩散距离、增强软弱土体强度的效果，进一步加固每个凸刺组周围的土体，可以更好的解决富水土体中浆液注入困难、扩散距离短的问题；该施工方法可根据实际工况选择不同的抽水、泵浆施工顺序，以达到最佳加固效果，适应性强。

4）本发明施工方法的最后一步对桩体内部进行灌注，使桩体与桩周土体形成整体，增加了灌注桩的整体强度和稳定性，提高了基础侧摩阻力和抗拔承载力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实施例的灌注桩的结构示意图。

图2为本实施例的凸刺的剖视图。

图3为图2的A部分放大图。

图4为本实施例的灌注桩的凸刺收缩状态的示意图。

图5为本实施例的灌注桩的凸刺伸长状态的示意图。

图6为本实施例的施工方法的施工状态示意图。

图7为实施例1的施工方法的施工过程示意图。

图8为实施例2的施工方法的施工过程示意图。

附图标记说明：

1、桩体，11、上端口，12、下端口，13、伸出孔，2、凸刺，21、出水孔，22、引流轨道，23、最大管节，24、最小管节，25、连接管节，26、第一挡环，27、第二挡环，3、施工船，4、第一管道，5、第二管道。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横”、“纵”、 “内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1至6所示，一种加固海床的抗拔灌注桩，包括一个桩体1、多个凸刺2和与凸刺2一一对应设置的第一管道4，桩体1为柱形筒体，桩体1的上端部开设上端口11，桩体1竖直设置，桩体1的侧壁开设有多个伸出孔13；凸刺2与伸出孔13一一对应设置，如图2所示，凸刺2为锥形伸缩结构，且凸刺2的内部为空腔结构，凸刺2固定安装在与之对应设置的伸出孔13上，凸刺2的侧壁上开设有多个出水孔21；如图4所示，凸刺2收缩至最小长度时，凸刺2位于桩体1内，如图5所示，凸刺2伸长至最大长度时，凸刺2的尖端伸出桩体1外；第一管道4的一端自桩体1的上端口11穿入桩体1内，用于连接与之对应的凸刺2的最大口径端（如图2所示）和泵机，以通过泵机向凸刺2中充、排水，或灌注水泥浆液。

采用上述灌注桩的施工方法包括以下步骤：

S1. 采用施工船3将灌注桩运至施工位置，保持所有凸刺2均处于位于桩体1内的收缩状态，以避免凸刺2影响桩体1贯入海床土体，第一管道4连接凸刺2的最大口径端和泵机后，将桩体1贯入海床预定深度直至稳定（状态如图4所示）；

S2. 用泵机通过第一管道4自凸刺2的最大口径端向凸刺2内注入高压水流，处于收缩状态的凸刺2在水流的冲击作用下自动伸长，并贯入桩体1周围的海床土体内（状态如图5所示），从而提高灌注桩的与土体的侧摩阻力，提高灌注桩的承载力和抗拔性能；

S3. 完成步骤S2后，再用泵机通过第一管道4自凸刺2的最大口径端向凸刺2内注入水泥浆液，水泥浆液自凸刺2的出水孔喷射扩散至海床土体中，以充填加固桩周土体；

S4. 完成桩周土体填充加固后，断开第一管道4与泵机的连接，将第一管道4收纳于桩体1内，泵机通过第二管道5连接桩体1的上端口11，向桩体1内灌注水泥浆液（如图6所示），以增加桩体1自身稳定性，待浆液凝固后即完成灌注桩的安装。

采用上述灌注桩结构和施工方法，可以通过向收缩状态的凸刺2泵入高压水流，利用出水孔21喷出的水射流使桩周海床疏松可使凸刺2更容易穿入桩周土体内，同时水流作用力推动凸刺2伸长贯入桩周土体，从而提高灌注桩的与土体的侧摩阻力，提高灌注桩的承载力和抗拔性能。步骤S3中通过出水孔21向桩体1周围的海床土体喷射水泥浆液，水泥浆液扩散至海床土体中可以充填加固桩周土体，从而解决由海床基础软弱造成的灌注桩承载力弱，抗拔性能差的问题。步骤S4对桩体1内部进行灌注，使桩体1与桩周土体形成整体，增加了灌注桩的整体强度和稳定性，提高了基础侧摩阻力和抗拔承载力。

具体的，灌注桩包括设于不同竖直高度的多个凸刺组（例如，如图1所示设为4个凸刺组），每个凸刺组包括多个位于同一竖直高度的凸刺2（例如，如图1所示每个凸刺组设为6个凸刺），每个凸刺组的凸刺沿其所在的桩体1外壁的周向均匀排布；且同一所述凸刺组的多个凸刺2的第一管道4连接同一泵机，以使位于同一竖直高度的凸刺2同步充、排水，或灌注水泥浆液（即图1中的4个凸刺组分别对应4个泵机，以分别控制各凸刺组的充水、抽水和灌注水泥浆料）。上述结构中灌注桩包括设于不同竖直高度的多个凸刺组，位于不同竖直高度的凸刺组分别与独立的泵机配合，以实现对各凸刺组的凸刺2的充水、抽水和灌注水泥浆液的独立控制，从而在步骤S3中通过对不同的凸刺组分别进行抽水和灌注水泥浆液，使水泥浆液在压力差的作用下能够更好地驱散富水土体中的海水，达到增大渗透扩散距离、增强软弱土体强度的效果，进一步加固每个凸刺组周围的土体，可以更好的解决富水土体中浆液注入困难、扩散距离短的问题；该施工方法可根据实际工况选择不同的抽水、泵浆施工顺序，以达到最佳加固效果，适应性强。

例如，对一般海床土体进行施工时，步骤S3为包括：将设于不同竖直高度的多个凸刺组划分为抽水组和灌浆组，且抽水组的凸刺组和灌浆组的凸刺组沿竖直方向交替排布，与抽水组的凸刺2连接的泵机开启抽水功能对凸刺2进行抽水，以将其周围的海床土体孔隙中海水抽出，形成渗流通道；同时与灌浆组的凸刺2连接的泵机开启注浆功能向凸刺2灌注水泥浆液，在抽水组的凸刺抽水形成的压力差的作用下，灌浆组的凸刺2中的水泥浆液自出水孔21喷射扩散至海床土体中，以充填加固桩周土体。

再如，对较软弱、工况恶劣的海床土体进行施工时，为更好的确保土体加固效果，步骤S3为包括：自下而上依次对各凸刺组的凸刺2灌注水泥浆料，以逐层完成凸刺组周围的土体填充加固，每层的加固方法为：在对其中一个凸刺组灌注水泥浆料的同时，对与之相邻的上一层的凸刺组的凸刺2进行抽水，以将其周围的海床土体孔隙中海水抽出，形成渗流通道，在压力差的作用下，正在灌浆的凸刺2中的水泥浆液自出水孔21喷射扩散至海床土体中，以充填加固其周围土体；直至完成位于第二高的凸刺组周围土体的充填加固后，对位于最高位置的凸刺组灌注水泥浆料至第一凸刺组周围土体填充加固完成，即实现充填加固桩周土体。

具体的，桩体1为圆柱形筒体，凸刺2沿所述桩体的径向方向伸缩。

具体的，灌注桩可包括2~4个所述凸刺组，相邻所述凸刺组间的竖直间根据海床基础实际工况而定，优选为1~3m，每个凸刺组包括2~6个凸刺2，凸刺2伸长后的最大长度为5~8m。

具体的，桩体1的下端部开设下端口12。在灌注水泥浆液过程中，下端开口12可使浆液从桩端流出扩散，使桩端与海床土体胶结一体，增大灌注桩的整体强度与抗拔承载力。

具体的，如图2所示，凸刺2的内壁设有引流轨道22，凸刺2伸长至最大长度时，引流轨道22呈自凸刺的最大口径端向其尖端延伸的螺线形结构，引流轨道22可以引导进入凸刺2的液体流向，使其在凸刺2内形成涡流。螺线形的引流轨道22可使自凸刺2的最大端口进入凸刺的高压水流或高压浆液在凸刺2内部形成涡流，以带动凸刺2逐节旋转推进伸长直至达到最大长度状态。凸刺2设为上述结构，在施工步骤S2中，高压水流的作用不仅能使凸刺伸长，而且高压水流在凸刺内部形成涡流，能够带动凸刺螺旋伸长并向外持续喷射高压水流，达到旋喷切削软弱海床土体、提高土体渗透性的作用。

具体的，凸刺2包括若干依次套接的锥形管节，每个锥形管节均开设有所述出水孔，其中，固定连接桩体1的为最大管节23，设有凸刺的尖端的为最小管节24，设于最大管节23和最小管节24间的锥形管节为连接管节25，最大管节23和最小管节24间可设置多个连接管节25（例如，如图2所示，设置3个连接管节25）；连接管节25的大口径端的外壁固定套设有第一挡环26，连接管节25的小口径端的内壁固定安装有第二挡环27，最大管节23的小口径端的内壁固定安装有第二挡环27，最小管节24的大口径端的外壁固定套设有第一挡环26，如图2和图3所示，凸刺2伸长至最大长度时，第一挡环26和与之相邻的第二挡环27相抵接，以固定凸刺2的长度。

具体的，最大管节23设于桩体1内，最大管节23的小口径端固定安装于与之对应的伸出孔13，凸刺2收缩至最小长度时，其他锥形管节收缩于最大管节23内。具体的，凸刺2和与之对应的伸出孔13的中轴线共线设置。

具体的，桩体1和凸刺2均为钢制结构，桩体1与凸刺2的最大管节23焊接相连。

实施例1

采用本实施例的加固海床的抗拔灌注桩对一般海床土体的施工过程如图7所示，本实施例的灌注桩设置7个凸刺组，自上而下分别命名为为第一凸刺组至第七凸刺组，其施工方法包括以下步骤：

S1. 采用施工船3将灌注桩运至施工位置，保持所有凸刺2均处于位于桩体1内的收缩状态，以避免凸刺2影响桩体1贯入海床土体，第一管道4连接凸刺2的最大口径端和泵机后，将桩体1贯入海床预定深度直至稳定（状态如图7(a)所示）；

S2. 用泵机通过第一管道4自凸刺2的最大口径端向凸刺2内注入高压水流，凸刺2内设引流轨道22，高压水流在引流轨道22作用下在凸刺内部形成涡流，带动凸刺2螺旋伸长并向外持续喷射高压水流，达到旋喷切削软弱海床土体、提高土体渗透性的作用，在高压水流作用下，处于收缩状态的凸刺2在水流的冲击作用下自动伸长，并贯入桩体1周围的海床土体内（状态如图7(b)所示），从而提高灌注桩的与土体的侧摩阻力，提高灌注桩的承载力和抗拔性能；

S3. 完成步骤S2后，将设于不同竖直高度的七个凸刺组划分为抽水组和灌浆组，如图7(c)和图7(d)所示，其中，第二凸刺组、第四凸刺组、第六凸刺组为抽水组，第一凸刺组、第三凸刺组、第五凸刺组和第七凸刺组为灌浆组，与抽水组的凸刺2连接的泵机开启抽水功能对凸刺2进行抽水，以将其周围的海床土体孔隙中海水抽出，形成渗流通道（如图7(c)所示）；同时与灌浆组的凸刺2连接的泵机开启注浆功能向凸刺2灌注水泥浆液（如图7(d)所示），在抽水组的凸刺抽水形成的压力差的作用下，灌浆组的凸刺2中的水泥浆液自出水孔21喷射扩散至海床土体中，以充填加固桩周土体。

S4. 完成桩周土体填充加固后，断开第一管道4与泵机的连接，将第一管道4收纳于桩体1内，泵机通过第二管道5连接桩体1的上端口11，向桩体1内灌注水泥浆液（如图7(e)所示），以增加桩体1自身稳定性，待浆液凝固后即完成灌注桩的安装。

实施例2

采用本实施例的加固海床的抗拔灌注桩针对较软弱、工况恶劣的海床土体的施工过程如图8所示，本实施例的灌注桩设置7个凸刺组，自上而下分别命名为为第一凸刺组至第七凸刺组，其施工方法包括以下步骤：

S1. 采用施工船3将灌注桩运至施工位置，保持所有凸刺2均处于位于桩体1内的收缩状态，以避免凸刺2影响桩体1贯入海床土体，第一管道4连接凸刺2的最大口径端和泵机后，将桩体1贯入海床预定深度直至稳定（状态如图8(a)所示）；

S2. 用泵机通过第一管道4自凸刺2的最大口径端向凸刺2内注入高压水流，凸刺2内设引流轨道22，高压水流在引流轨道22作用下在凸刺内部形成涡流，带动凸刺2螺旋伸长并向外持续喷射高压水流，达到旋喷切削软弱海床土体、提高土体渗透性的作用，在高压水流作用下，处于收缩状态的凸刺2在水流的冲击作用下自动伸长，并贯入桩体1周围的海床土体内（状态如图8(b)所示），从而提高灌注桩的与土体的侧摩阻力，提高灌注桩的承载力和抗拔性能；

S3. 完成步骤S2后，先开启与第七凸刺组相连的泵机向第七凸刺组的凸刺2灌注水泥浆液，同时开启与第六凸刺组相连的泵机对第七凸刺组的凸刺2进行抽水（如图8(c)所示），待完成第七凸刺组周围土体的充填加固后关闭与第七凸刺组相连的泵机；然后开启与第六凸刺组相连的泵机向第六凸刺组的凸刺2灌注水泥浆液，同时开启与第五凸刺组相连的泵机对第五凸刺组的凸刺2进行抽水（如图8(d)所示），以完成第六凸刺组周围土体的充填加固，如此自下而上逐层填充加固凸刺组周围土体，至第二凸刺组周围土体的充填加固后，开启第一凸刺组相连的泵机向第一凸刺组的凸刺2灌注水泥浆液至第一凸刺组周围土体填充加固完成，即实现充填加固桩周土体；采用上述步骤S3的施工方法自下而上逐层填充加固土体，可以更好的适应较软弱、工况恶劣的海床土体的施工要求，保证加固效果；

S4. 完成桩周土体填充加固后，断开第一管道4与泵机的连接，将第一管道4收纳于桩体1内，泵机通过第二管道5连接桩体1的上端口11，向桩体1内灌注水泥浆液（如图8(e)所示），以增加桩体1自身稳定性，待浆液凝固后即完成灌注桩的安装。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种加固海床的抗拔灌注桩的施工方法，其特征在于，灌注桩包括：

一桩体，为柱形筒体，所述桩体的上端部开设上端口，所述桩体竖直设置，所述桩体的侧壁开设有多个伸出孔；及凸刺，与所述伸出孔一一对应设置，所述凸刺为锥形伸缩结构，且所述凸刺的内部为空腔结构，所述凸刺固定安装在与之对应设置的伸缩孔上，所述凸刺的侧壁上开设有多个出水孔；所述凸刺的内壁设有引流轨道，所述凸刺伸长至最大长度时，所述引流轨道自所述凸刺的最大口径端向其尖端延伸呈螺线形结构，以引导进入所述凸刺的液体流向，使其在所述凸刺内形成涡流；所述凸刺收缩至最小长度时，所述凸刺位于所述桩体内，所述凸刺伸长至最大长度时，所述凸刺的尖端伸出所述桩体外；及第一管道，与所述凸刺一一对应设置，所述第一管道的一端自所述桩体的上端口穿入所述桩体内，用于连接与之对应的所述凸刺的最大口径端和泵机，以向所述凸刺中充、抽水或灌注水泥浆液；

所述施工方法包括以下步骤：

S1. 将所述灌注桩运至施工位置，使所述凸刺处于位于所述桩体内的收缩状态，所述第一管道连接所述凸刺的最大口径端和泵机后，将所述桩体贯入海床预定深度直至稳定；

S2. 用泵机通过所述第一管道自所述凸刺的最大口径端向所述凸刺内注入高压水流，处于收缩状态的凸刺在水流的冲击作用下自动伸长，并贯入所述桩体周围的海床土体内；

S3. 完成步骤S2后，再用泵机通过所述第一管道自所述凸刺的最大口径端向所述凸刺内注入水泥浆液，水泥浆液自所述凸刺的出水孔喷射扩散至海床土体中，以充填加固桩周土体；

S4. 完成桩周土体填充加固后，断开所述第一管道与所述泵机的连接，将所述第一管道收纳于所述桩体内，泵机通过第二管道连接所述桩体的上端口，向所述桩体内灌注水泥浆液，以增加所述桩体自身稳定性，待浆液凝固后即完成所述灌注桩的安装；

所述灌注桩包括设于不同竖直高度的多个凸刺组，每个所述凸刺组包括多个位于同一竖直高度的所述凸刺，每个所述凸刺组的凸刺沿其所在的所述桩体外壁的周向均匀排布，且同一所述凸刺组的多个所述凸刺的所述第一管道连接同一泵机，以同步充、抽水或灌注水泥浆液；所述步骤S3包括：将设于不同竖直高度的多个所述凸刺组划分为抽水组和灌浆组，且抽水组的凸刺组和灌浆组的凸刺组沿竖直方向交替排布，与所述抽水组的所述凸刺连接的泵机开启抽水功能对所述凸刺进行抽水，以将其周围的海床土体孔隙中海水抽出，形成渗流通道；同时与所述灌浆组的所述凸刺连接的泵机开启注浆功能向所述凸刺灌注水泥浆液，在抽水组的凸刺抽水形成的压力差的作用下，灌浆组的凸刺中的水泥浆液自所述出水孔喷射扩散至海床土体中，以充填加固桩周土体。

2.一种加固海床的抗拔灌注桩的施工方法，其特征在于，灌注桩包括：

一桩体，为柱形筒体，所述桩体的上端部开设上端口，所述桩体竖直设置，所述桩体的侧壁开设有多个伸出孔；及凸刺，与所述伸出孔一一对应设置，所述凸刺为锥形伸缩结构，且所述凸刺的内部为空腔结构，所述凸刺固定安装在与之对应设置的伸缩孔上，所述凸刺的侧壁上开设有多个出水孔；所述凸刺的内壁设有引流轨道，所述凸刺伸长至最大长度时，所述引流轨道自所述凸刺的最大口径端向其尖端延伸呈螺线形结构，以引导进入所述凸刺的液体流向，使其在所述凸刺内形成涡流；所述凸刺收缩至最小长度时，所述凸刺位于所述桩体内，所述凸刺伸长至最大长度时，所述凸刺的尖端伸出所述桩体外；及第一管道，与所述凸刺一一对应设置，所述第一管道的一端自所述桩体的上端口穿入所述桩体内，用于连接与之对应的所述凸刺的最大口径端和泵机，以向所述凸刺中充、抽水或灌注水泥浆液；

所述施工方法包括以下步骤：

S1. 将所述灌注桩运至施工位置，使所述凸刺处于位于所述桩体内的收缩状态，所述第一管道连接所述凸刺的最大口径端和泵机后，将所述桩体贯入海床预定深度直至稳定；

S2. 用泵机通过所述第一管道自所述凸刺的最大口径端向所述凸刺内注入高压水流，处于收缩状态的凸刺在水流的冲击作用下自动伸长，并贯入所述桩体周围的海床土体内；

S3. 完成步骤S2后，再用泵机通过所述第一管道自所述凸刺的最大口径端向所述凸刺内注入水泥浆液，水泥浆液自所述凸刺的出水孔喷射扩散至海床土体中，以充填加固桩周土体；

S4. 完成桩周土体填充加固后，断开所述第一管道与所述泵机的连接，将所述第一管道收纳于所述桩体内，泵机通过第二管道连接所述桩体的上端口，向所述桩体内灌注水泥浆液，以增加所述桩体自身稳定性，待浆液凝固后即完成所述灌注桩的安装；

所述灌注桩包括设于不同竖直高度的多个凸刺组，每个所述凸刺组包括多个位于同一竖直高度的所述凸刺，每个所述凸刺组的凸刺沿其所在的所述桩体外壁的周向均匀排布，且同一所述凸刺组的多个所述凸刺的所述第一管道连接同一泵机，以同步充、抽水或灌注水泥浆液；所述步骤S3包括：自下而上依次对各凸刺组的凸刺灌注水泥浆液，以逐层完成凸刺组周围的土体填充加固，每层的加固方法为：在对其中一个凸刺组灌注水泥浆液的同时，对与之相邻的上一层的凸刺组的凸刺进行抽水，以将其周围的海床土体孔隙中海水抽出，形成渗流通道，在压力差的作用下，正在灌浆的凸刺中的水泥浆液自所述出水孔喷射扩散至海床土体中，以充填加固其周围土体；直至完成位于第二高的凸刺组周围土体的充填加固后，对位于最高位置的凸刺组灌注水泥浆液至第一凸刺组周围土体填充加固完成，即实现充填加固桩周土体。

3.根据权利要求1或2所述的加固海床的抗拔灌注桩的施工方法，其特征在于，所述桩体为圆柱形筒体，所述凸刺沿所述桩体的径向方向伸缩。

4.根据权利要求3所述的加固海床的抗拔灌注桩的施工方法，其特征在于，包括2~4个所述凸刺组，相邻两个所述凸刺组间的竖直间距为1~3m，每个所述凸刺组包括2~6个凸刺，所述凸刺伸长后的最大长度为5~8m。

5.根据权利要求1或2所述的加固海床的抗拔灌注桩的施工方法，其特征在于，所述桩体的下端部开设下端口。

6.根据权利要求1或2所述的加固海床的抗拔灌注桩的施工方法，其特征在于，所述凸刺包括若干依次套接的锥形管节，其中，固定连接所述桩体的为最大管节，设有所述凸刺的尖端的为最小管节，设于所述最大管节和所述最小管节间的所述锥形管节为连接管节；所述连接管节的大口径端的外壁固定套设有第一挡环，所述连接管节的小口径端的内壁固定安装有第二挡环，所述最大管节的小口径端的内壁固定安装有所述第二挡环，所述最小管节的大口径端的外壁固定套设有所述第一挡环，所述凸刺伸长至最大长度时，所述第一挡环和与之相邻的所述第二挡环相抵接；每个所述锥形管节均开设有所述出水孔，所述最大管节设于所述桩体内，所述最大管节的小口径端固定安装于与之对应的所述伸出孔，所述凸刺和与之对应的所述伸出孔的中轴线共线设置。

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