CN116005678B - 一种海上嵌岩单桩基础施工开挖装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上嵌岩单桩基础施工开挖装置及其施工方法，属于嵌岩桩施工技术领域。本发明采用的技术方案为，一种海上嵌岩单桩基础施工开挖装置，包括桩身和钢护筒，钢护筒直径大于桩身，钢护筒与桩身之间形成灌注腔，还包括：竖向导轨，固定在桩身的外壁，竖向导轨与桩身同轴设置；本发明节省了桩身内岩层的碎岩过程，且开挖区域局限于桩身周围的环形区域，开挖量小，对基岩层的破坏扰动较小，基岩层承载力削弱较小，施工效率高，桩身的安装过程中的下压力是由桩身自重与桩身内、外摩阻力的差值提供，通过掘进系统的自转与环向运动进行成孔，不需要重型打桩设备与钻孔设备，施工成本得到很大降低。

Description

一种海上嵌岩单桩基础施工开挖装置及其施工方法

技术领域

本发明属于嵌岩桩施工技术技术领域，具体涉及一种海上嵌岩单桩基础施工开挖装置及其施工方法。

背景技术

海上风电作为一种资源总量大、可持续利用、绿色清洁的新能源正在被各国开发利用，在已经安装的海上风机基础中单桩基础占比达到了70%，其中，嵌岩单桩基础作为单桩基础的一种，得到了广泛应用。

目前，常见的海上嵌岩单桩基础的安装方法一般分为：

①打入式安装方法，现有海上嵌岩单桩基础打入式安装方法分为以下几步：先将嵌岩单桩基础吊装至定位平台，让其在自重作用下入泥一定深度；然后通过嵌岩单桩基础顶部的重型打桩设备将其打入至设计深度，完成嵌岩单桩基础的安装。打入式的施工方法对重型打桩设备提出了严苛要求且施工量大，施工周期长，安装成本高。

②植入式安装方法，现有海上嵌岩单桩基础植入式安装方法分为以下几步：先将钢护筒安放在定位平台内，通过振动锤将其打至基岩顶；然后通过重型钻孔设备在钢护筒内钻孔，待钻孔至设计安装深度后，停止钻孔，将嵌岩单桩基础通过定位平台放入钻好的孔内；之后在嵌岩单桩基础外侧灌注填充物，待填充物具有一定强度后，将钢护筒拔出，完成嵌岩单桩基础的安装。植入式安装方法虽然不需要打桩设备，但同样对重型钻孔设备提出了严苛要求且施工难度大、钻孔量大，施工周期长。

现有技术中，申请号为CN201810988442.X的发明专利公开了一种环形钻孔嵌岩桩施工方法及设备，该发明采用沿圆周方向连续排布呈环形的多个潜孔锤，钻进形成具有环形断面的钻孔，沿钢护筒内壁打设钢管桩，在所述钢管桩与具有环形断面的钻孔之间的内外侧空隙处，灌注有混凝土层，灌注后拔出钢护筒。其钻孔设备复杂，连接钻头的钻杆过长在钻进过程中容易发生屈曲；另外，申请号为CN202011231420.2的发明专利公开了一种高效环保的长螺旋嵌岩桩机，该发明通过改进长螺旋钻机钻杆结构，来提高其入岩钻进效率和成孔的灌注桩单桩承载力。但其钻进装置都集中在长螺旋钻杆上，不同尺寸的孔对应不同的螺旋杆，装置固定且不可拆卸回收，施工成本高；申请号为CN201910080901.9的发明专利公开了一种大直径嵌岩桩快速施工方法及其结构，该发明，通过地面钻孔拉槽，完成覆盖层的井壁钢筋混凝土支护和基岩部分桩周预裂钻孔。在基岩开挖过程中，结合桩周基岩预裂钻孔，通过地面打击放置于基岩钻孔中的楔子劈裂基岩，完成桩身嵌岩部分的石方开挖。环形钻孔开挖部分只是安装支护筒进行护壁支护，并未减小开挖量和施工周期，并且需要人工进行钻孔部分开挖，施工风险高。

发明内容

本发明提供了一种海上嵌岩单桩基础施工开挖装置及其施工方法，以解决上述技术问题中的至少一个。

本发明所采用的技术方案为：

一种海上嵌岩单桩基础施工开挖装置，包括桩身和钢护筒，钢护筒直径大于桩身，钢护筒与桩身之间形成灌注腔，还包括：竖向导轨，固定在桩身的外壁，竖向导轨与桩身同轴设置；竖向导轨上滑动连接有滑块，滑块上固定连接有环形导轨；开挖机构，滑动连接在环形导轨内；排渣管，设置在桩身的外壁。

优选地，滑块采用气动驱动的方式在竖向导轨内上下滑动。

优选地，开挖机构包括驱动块，驱动块滑动连接在环形导轨内，驱动块内设有驱动电机，驱动电机的输出端设有碎岩掘进系统。

优选地，环形导轨采用相同的四个导轨分部组装而成，每组导轨分部可单独拆卸，相邻环形导轨之间设有分区板，滑块在导轨分部内做往复运动。

优选地，碎岩掘进系统包括转轴，转轴远离驱动电机的一端固定连接有第一掘进板，转轴上滑动连接有滑板，第一掘进板侧边铰接有第二掘进板，滑板侧边铰接有梯形板，梯形板远离滑板的一端设有铰接部，铰接部与第二掘进板远离第一掘进板的一端铰接，第一掘进板与第二掘进板外壁均设有钻头，转轴外壁设有液压伸缩杆，液压伸缩杆的伸缩端与铰接部固定连接。

优选地，竖向导轨底部设有限位器。

优选地，竖向导轨设置数量4-12个，多组竖向导轨沿桩身外壁等距排布。

优选地，排渣管的数量为8-12个。

优选地，第一掘进板和滑板均为正方形，第二掘进板设有四组，四组第二掘进板分别与第一掘进板的四边铰接，梯形板设有四组，四组梯形板分别与滑板的四边铰接，相邻第二掘进板与梯形板通过铰接部铰接，液压伸缩杆设置2-4个。

一种海上嵌岩单桩基础的施工方法，具体步骤如下：

S1：通过吊装船将用以定位的定位平台吊装至设计机位，起吊桩身并将桩身插入定位平台的导向孔内；

S2：使桩身在自身重力的作用下定位平台的导向孔向海床的平面滑动，桩身接触海床平面后会继续下潜并插入到海床内部，直至桩身自重等于桩身内、外侧摩擦阻力与端部阻力总和；

S3：气动驱动装置驱动滑块沿竖向导轨下潜至桩身底部，竖向导轨底部设有限位器，限位器的设置可以对滑块进行限位，使碎石掘进系统与海床平面平齐，同时将钢护筒插入定位平台上的另一导向孔内，使钢护筒与桩身之间形成一个灌注腔，钢护筒顶端安装组合式振动锤，在振动锤的锤击之下，钢护筒下沉至基岩层的顶面上；

S4：驱动碎石掘进系统进行破泥成孔，此时，桩身外侧摩阻力减小，桩身自重大于桩身内、外侧摩阻力与端部摩阻力总和，原有力的平衡关系被打破，桩身在破泥成孔的同时继续下沉，桩身下沉至桩身自重等于桩身内侧摩阻力与端部摩阻力之和时，桩身受力达到新的平衡，当碎石掘进系统破泥成孔至桩身不再下沉时，通过液压伸缩杆的伸长将碎岩掘进系统中的第二掘进板伸展至桩身内部，第二掘进板和第一掘进板在驱动电机的带动自转，同时，驱动块在环形导轨内做环向切削运动，增加成孔面积，此时，桩身底端部的土层被破除，桩身端部摩阻力消失，内侧摩阻力随着成孔面积的增大不再增加，桩身的自重从此刻开始始终大于内侧摩阻力，新的力的平衡被打破，因此，在碎岩掘进系统工作时始终有一个下压力使得桩身可以缓慢下沉，布置在桩身外侧的排渣管可以在掘进时完成对泥浆的抽吸；

S5：当碎岩掘进系统破泥成孔深度至海床与基岩层交界面处，开始进行碎岩成孔的工作，此时桩身自重大于桩身内侧摩阻力，桩身继续下沉，当碎岩掘进至设计嵌岩深度时，停止碎岩掘进系统工作，完成盾构成孔初步安装；

S6：当碎岩掘进系统下潜到设计嵌岩深度后，通过液压驱动使液压伸缩杆收缩，带动梯形板和第二掘进板内收，待第二掘进板的旋转切削半径缩小到转轴至桩身外壁水平距离时，液压伸缩杆停止工作，通过气动驱动装置使滑块沿竖向导轨上升，带动与滑块相连的环形导轨上升，进而完成对碎岩掘进系统的回收；

S7:通过桩身外壁布置的排渣管向钢护筒与桩身之间的灌注腔内灌注填充物，当灌注的填充物高度至海平面位置处，停止灌注，并去除排渣管；

S8:等灌注的填充物初步固结，达到要求强度后，取出钢护筒，完成总体安装。

由于采用了上述技术方案，本发明所取得的有益效果为：

1.本发明，是由桩身底端的碎岩掘进系统盾构成环形孔，在桩身自重与桩身内、外摩阻力差值的作用下缓慢下沉，最终完成安装，节省了桩身内岩层的碎岩过程，且开挖区域局限于桩身周围的环形区域，开挖量小，对基岩层的破坏扰动较小，基岩层承载力削弱较小，施工效率高。

2.作为本发明的一种优选实施方式，桩身安装过程中的下压力是由桩身自重与桩身内摩阻力的差值提供，通过碎岩掘进系统的自转与环向运动进行成孔，不需要重型打桩设备与钻孔设备，施工成本得到很大降。

3.作为本发明的一种优选实施方式，桩身底端的碎岩掘进系统在盾构至设计嵌固深度后，通过液压伸缩杆的收缩来实现梯形板和第二掘进板的内收，待梯形板和第二掘进板内收至切削半径小于转轴到桩身外壁水平距离时，关闭桩身底端的碎岩掘进系统，通过驱动竖向滑轨中竖向滑块的上升，进而带动环向滑轨和碎岩掘进系统的上升，完成对碎岩掘进系统的回收。

4.作为本发明的一种优选实施方式，环形导轨采用相同的四个导轨分部组装而成，每组导轨分部可单独拆卸，相邻环形导轨之间设有分区板，滑块在导轨分部内做往复运动，通过这种设计，有利于对环形导轨进行收纳、维修和回收。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的结构示意图之一；

图2为本发明图1的俯视剖面图；

图3为本发明导轨分部、分区板的结构示意图；

图4为本发明图1中A部分放大图；

图5为本发明图2中B部分放大图；

图6为本发明具体实施方式中碎岩掘进系统的结构示意图；

图7为本发明具体实施方式中碎岩掘进系统的俯视图；

图8为本发明具体实施方式中海床掘进过程示意图；

图9为本发明具体实施方式中基岩层掘进过程示意图；

图10为本发明具体实施方式中填充物灌注过程示意图。

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：

1、桩身；2、钢护筒；3、竖向导轨；301、限位器；4、滑块；5、环形导轨；501、导轨分部；502、分区板；6、驱动块；601、驱动电机；7、转轴；701、第一掘进板；702、滑板；703、第二掘进板；704、梯形板；705、铰接部；706、液压伸缩杆；707、钻头；8、排渣管；9、海床；10、基岩层；11、填充物。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本发明的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

另外，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置或元件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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“实施方式”、“实施例”、“一种实施例”、“示例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

实施例1：

参照图1-图10，一种海上嵌岩单桩基础施工开挖装置，包括桩身1和钢护筒2，钢护筒2直径大于桩身1，钢护筒2与桩身1之间形成灌注腔，还包括：竖向导轨3，固定在桩身1的外壁，竖向导轨3与桩身1同轴设置；竖向导轨3上滑动连接有滑块4，滑块4上固定连接有环形导轨5；开挖机构，滑动连接在环形导轨5内；排渣管8，设置在桩身1的外壁；初始状态下，环形导轨5处于桩身1的顶端；碎岩工作时，滑块4采用气动驱动的方式在竖向导轨3内向下滑动，最终将环形导轨5固定在桩身1底端；开挖机构对海底土层、岩层进行开挖，直至达到设计的开挖深度；开挖工作进行的同时，排渣管8抽出开挖产生的泥浆，排渣管8的数量为8-12个，可以保证泥浆抽出的效率；开挖至设计深度后，同样采用气动驱动的方式驱动滑块4在竖向导轨3内向上滑动，进而带动环形导轨5的上升，实现开挖机构上移，完成对开挖机构的回收；为了增加环形导轨5升降过程稳定性，竖向导轨3设置数量4-12个，多组竖向导轨3沿桩身1外壁等距排布，竖向导轨3底端位于桩身1底端上方3-8cm处。

具体的说，开挖机构包括驱动块6，驱动块6滑动连接在环形导轨5内，驱动块6内设有驱动电机601，驱动电机601的输出端设有碎岩掘进系统，驱动块6可以在环形导轨5转动，进而带动碎岩掘进系统绕桩身1旋转，增加开挖效率，需要说明书的是，上述实施方式中的驱动块6在环形导轨5内滑动的驱动方式为现有技术，在此不作具体限定。

进一步的是，碎岩掘进系统包括转轴7，转轴7远离驱动电机601的一端固定连接有第一掘进板701，转轴7上滑动连接有滑板702，第一掘进板701侧边铰接有第二掘进板703，滑板702侧边铰接有梯形板704，梯形板704远离滑板702的一端设有铰接部705，铰接部705与第二掘进板703远离第一掘进板701的一端铰接，第一掘进板701与第二掘进板703外壁均设有钻头707，转轴7外壁设有液压伸缩杆706，液压伸缩杆706的伸缩端与铰接部705固定连接，驱动块6沿环形导轨5转动的同时，驱动电机601带动转轴7转动，实现第一掘进板701和第二掘进板703的自转，进一步增加开挖效率，梯形板704的设置可以阻挡上方掉落的土石，通过液压伸缩杆706的设置可以调节第二掘进板703的展开面积，调节挖掘面的宽度；进一步的是，为了增加碎岩掘进系统的结构强度，增加碎岩掘进系统的掘进效率，第一掘进板701和滑板702均为正方形，第二掘进板703设有四组，四组第二掘进板703分别与第一掘进板701的四边铰接，梯形板704设有四组，四组梯形板704分别与滑板702的四边铰接，相邻第二掘进板703与梯形板704通过铰接部705铰接，液压伸缩杆706设置2-4个。

在使用该装置进行基础开挖时，首先需要通过吊装船将用以定位的定位平台吊装至设计机位，起吊桩身1并将桩身1插入定位平台的导向孔内；然后，使桩身1在自身重力的作用下定位平台的导向孔向海床9的平面滑动，桩身1接触海床9平面后会继续下潜并插入到海床9内部，直至桩身1自重等于桩身1内、外侧摩擦阻力与端部阻力总和；再然后，气动驱动装置驱动滑块4沿竖向导轨3下潜至桩身1底部，竖向导轨3底部设有限位器301，限位器301的设置可以对滑块4进行限位，使碎石掘进系统与海床9平面平齐，同时将钢护筒2插入定位平台上的另一导向孔内，使钢护筒2与桩身1之间形成一个灌注腔，钢护筒2顶端安装组合式振动锤，在振动锤的锤击之下，钢护筒2下沉至基岩层10的顶面上；接下来，驱动碎石掘进系统进行破泥成孔，此时，桩身1外侧摩阻力减小，桩身1自重大于桩身1内、外侧摩阻力与端部摩阻力总和，原有力的平衡关系被打破，桩1在破泥成孔的同时继续下沉，桩身1下沉至桩身1自重等于桩身1内侧摩阻力与端部摩阻力之和时，桩身1受力达到新的平衡，此平衡点所处深度大致为2倍自重入泥深度，当碎石掘进系统破泥成孔至桩身1不再下沉时，通过液压伸缩杆706的伸长将碎岩掘进系统中的第二掘进板703伸展至桩身1内部，第二掘进板703和第一掘进板701在驱动电机601的带动自转，同时，驱动块6在环形导轨5内做环向切削运动，增加成孔面积，此时，桩身1底端部的土层被破除，桩身1端部摩阻力消失，内侧摩阻力随着成孔面积的增大不再增加，桩身1的自重从此刻开始始终大于内侧摩阻力，新的力的平衡被打破，因此，在碎岩掘进系统工作时始终有一个下压力桩身1缓慢下沉，布置在桩身外侧的排渣管8可以在掘进时完成对泥浆的抽吸；再接下来，当碎岩掘进系统破泥成孔深度至海床9与基岩层10交界面处，开始进行碎岩成孔的工作，此时桩身1自重大于桩身1内侧摩阻力，桩身1继续下沉，当碎岩掘进至设计嵌岩深度时，停止碎岩掘进系统工作，完成盾构成孔初步安装；再接下来，当碎岩掘进系统下潜到设计嵌岩深度后，通过液压驱动使液压伸缩杆706收缩，带动梯形板704和第二掘进板703内收，待第二掘进板703的旋转切削半径缩小到转轴7至桩身1外壁水平距离时，液压伸缩杆706停止工作，通过气动驱动装置使滑块4沿竖向导轨3上升，带动与滑块4相连的环形导轨5上升，进而完成对碎岩掘进系统的回收；再接下来，通过桩身1外壁布置的排渣管8向钢护筒2与桩身1之间的灌注腔内灌注填充物11，当灌注的填充物11高度至海平面位置处，停止灌注，并去除排渣管8，填充物11可以为抗渗混凝土，在此不做具体限定；最后，等灌注的填充物11初步固结，达到要求强度后，取出钢护筒2，完成总体安装。

实施例2：

参照图2和图3，与实施例1基本相同，更进一步的是，环形导轨5采用相同的四个导轨分部501组装而成，每组导轨分部501可单独拆卸，相邻导轨分部501之间设有分区板502，滑块4在导轨分部内做往复运动，通过这种设计，有利于对环形导轨5进行收纳和维修，本申请对分区板502的形状和导轨分部501组装、拆卸的方式不做具体限定。

本发明，节省了桩身1内岩层的碎岩过程，且开挖区域局限于桩身周围的环形区域，开挖量小，对基岩层10的破坏扰动较小，基岩层10承载力削弱较小，施工效率高，桩身1的安装过程中的下压力是由桩身1自重与桩身1内、外摩阻力的差值提供，通过掘进系统的自转与环向运动进行成孔，不需要重型打桩设备与钻孔设备，施工成本得到很大降低。

本发明中未述及的地方采用或借鉴已有技术即可实现。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

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理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 (8)

1.一种海上嵌岩单桩基础施工开挖装置，包括桩身和钢护筒，所述钢护筒直径大于桩身，所述钢护筒与桩身之间形成灌注腔，其特征在于，还包括：

竖向导轨，固定在所述桩身的外壁，所述竖向导轨与桩身同轴设置；

所述竖向导轨上滑动连接有滑块，所述滑块上固定连接有环形导轨；

开挖机构，滑动连接在所述环形导轨内，所述开挖机构包括驱动块，所述驱动块滑动连接在环形导轨内，所述驱动块内设有驱动电机，所述驱动电机的输出端设有碎岩掘进系统；

所述碎岩掘进系统包括转轴，所述转轴远离驱动电机的一端固定连接有第一掘进板，所述转轴上滑动连接有滑板，所述第一掘进板侧边铰接有第二掘进板，所述滑板侧边铰接有梯形板，所述梯形板远离滑板的一端设有铰接部，所述铰接部与第二掘进板远离第一掘进板的一端铰接，所述第一掘进板与第二掘进板外壁均设有钻头，所述转轴外壁设有液压伸缩杆，所述液压伸缩杆的伸缩端与铰接部固定连接；

排渣管，设置在所述桩身的外壁。

2.根据权利要求1所述的一种海上嵌岩单桩基础施工开挖装置，其特征在于，所述滑块采用气动驱动的方式在竖向导轨内上下滑动。

3.根据权利要求2所述的一种海上嵌岩单桩基础施工开挖装置，其特征在于，所述环形导轨采用相同的四个导轨分部组装而成，每组所述导轨分部单独拆卸，相邻所述环形导轨之间设有分区板，所述滑块在导轨分部内做往复运动。

4.根据权利要求1所述的一种海上嵌岩单桩基础施工开挖装置，其特征在于，所述竖向导轨底部设有限位器。

5.根据权利要求4所述的一种海上嵌岩单桩基础施工开挖装置，其特征在于，所述竖向导轨设置数量4-12个，多组所述竖向导轨沿桩身外壁等距排布。

6.根据权利要求1所述的一种海上嵌岩单桩基础施工开挖装置，其特征在于，所述排渣管的数量为8-12个。

7.根据权利要求1所述的一种海上嵌岩单桩基础施工开挖装置，其特征在于，所述第一掘进板和滑板均为正方形，所述第二掘进板设有四组，四组所述第二掘进板分别与第一掘进板的四边铰接，所述梯形板设有四组，四组所述梯形板分别与滑板的四边铰接，相邻所述第二掘进板与梯形板通过铰接部铰接，所述液压伸缩杆设置2-4个。

8.一种海上嵌岩单桩基础的施工方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的开挖装置，具体步骤如下：

S1：通过吊装船将用以定位的定位平台吊装至设计机位，起吊桩身并将桩身插入定位平台的导向孔内；

S2：使桩身在自身重力的作用下沿定位平台的导向孔向海床的平面滑动，桩身接触海床平面后会继续下潜并插入到海床内部，直至桩身自重等于桩身内、外侧摩擦阻力与端部阻力总和；

S3：气动驱动装置驱动滑块沿竖向导轨下潜至桩身底部，所述竖向导轨底部设有限位器，限位器的设置可以对滑块进行限位，使碎石掘进系统与海床平面平齐，同时将钢护筒插入定位平台上的另一导向孔内，使钢护筒与桩身之间形成一个灌注腔，钢护筒顶端安装组合式振动锤，在振动锤的锤击之下，钢护筒下沉至基岩层的顶面上；

S4：驱动碎石掘进系统进行破泥成孔，此时，桩身外侧摩阻力减小，桩身自重大于桩身内、外侧摩阻力与端部摩阻力总和，原有力的平衡关系被打破，桩身在破泥成孔的同时继续下沉，桩身下沉至桩身自重等于桩身内侧摩阻力与端部摩阻力之和时，桩身受力达到新的平衡，当碎石掘进系统破泥成孔至桩身不再下沉时，通过液压伸缩杆的伸长将碎岩掘进系统中的第二掘进板伸展至桩身内部，第二掘进板和第一掘进板在驱动电机的带动下自转，同时，驱动块在环形导轨内做环向切削运动，增加成孔面积，此时，桩身底端部的土层被破除，桩身端部摩阻力消失，内侧摩阻力随着成孔面积的增大不再增加，桩身的自重从此刻开始始终大于内侧摩阻力，新的力的平衡被打破，因此，在碎岩掘进系统工作时始终有一个下压力使得桩身缓慢下沉，布置在桩身外侧的排渣管在掘进时完成对泥浆的抽吸；

S5：当碎岩掘进系统破泥成孔深度至海床与基岩层交界面处，开始进行碎岩成孔的工作，此时桩身自重大于桩身内侧摩阻力，桩身继续下沉，当碎岩掘进至设计嵌岩深度时，停止碎岩掘进系统工作，完成盾构成孔初步安装；

S6：当碎岩掘进系统下潜到设计嵌岩深度后，通过液压驱动使液压伸缩杆收缩，带动梯形板和第二掘进板内收，待第二掘进板的旋转切削半径缩小到转轴至桩身外壁水平距离时，液压伸缩杆停止工作，通过气动驱动装置使滑块沿竖向导轨上升，带动与滑块相连的环形导轨上升，进而完成对碎岩掘进系统的回收；

S7:通过桩身外壁布置的排渣管向钢护筒与桩身之间的灌注腔内灌注填充物，当灌注的填充物高度至海平面位置处，停止灌注，并去除排渣管；

S8:等灌注的填充物初步固结，达到要求强度后，取出钢护筒，完成总体安装。

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