CN116084370A - 深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台及施工方法，涉及桥梁下部结构施工技术领域，其包括：钢桁架系统、多个浮箱和多个锚桩；多个所述浮箱设于所述钢桁架系统的底部以将所述钢桁架系统浮于海面上；多个所述锚桩插设于所述钢桁架系统中，且每个所述锚桩的底部均用于锚固于海床岩层中。本发明在钢桁架系统的底部设有多个浮箱，多个浮箱可以为钢桁架系统提供浮力，钢桁架系统可以在工厂预制，然后依托多个浮箱的浮力在水中浮运钢桁架系统，取代了传统用大型浮吊吊装的方式，降低了施工风险，提高了施工速度，因此，上述钢桁架钻孔平台的施工速度快、施工周期短，无需长期占用浮吊资源，对航道干扰小，施工成本低。

Description

深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台及施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁下部结构施工技术领域，特别涉及一种深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台及施工方法。

背景技术

在深水裸岩地质的条件下施工大型桥梁桩基，目前较为可行的方法为采用“导管架法”建立施工平台，其具体施工流程为：用驳船将钻孔平台导管架整体运输至墩位，采用大型浮吊下放导管架至海床，调平后在导管架立柱中插打支承桩，并根据需要施工混凝土锚桩，然后安装平台上部结构。该方法在水深40m以下海洋环境中有所应用，主要优点是平台整体刚度大，稳定性好，能抵抗较大水流力及波浪力荷载。

但是，上述方案存在以下不足：导管架结构采用“外管套内管”的结构形式，“外管”即导管架，主要起连接系及导向的作用，竖向荷载主要由“内管”即支承桩承受，这种受力模式没有充分发挥钢材的力学性能，造成材料浪费，特别是随着水深的增大(60m以上)，用钢量也成指数级增大，经济性较差。另外，导管架下放及调平过程中需要使用大型浮吊，对航道干扰较大，且施工工序多周期长，进一步增加了施工成本。

发明内容

本发明实施例提供一种深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台及施工方法，以解决相关技术中施工速度慢、施工周期长，需要长期占用浮吊资源，对航道干扰较大，施工成本高的问题。

第一方面，提供了一种深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台，其包括：

钢桁架系统；

多个浮箱，多个所述浮箱设于所述钢桁架系统的底部以将所述钢桁架系统浮于海面上；

多个锚桩，多个所述锚桩插设于所述钢桁架系统中，且每个所述锚桩的底部均用于锚固于海床岩层中。

一些实施例中，所述钢桁架系统包括：

桁架结构，所述桁架结构的边缘设有多个第一安装区，所述桁架结构的中心位置设有多个第二安装区，其中，所述锚桩安装于所述第一安装区；

多个桥面板，多个所述桥面板铺设于所述桁架结构的顶部；

多个底平联，多个所述底平联分别连接所述第一安装区和所述第二安装区；

多个斜向桁架，所述斜向桁架设置于所述桁架结构的四角位置处。

一些实施例中，所述深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台还包括：

定位系统，所述定位系统包括：

多个收揽装置，多个所述收揽装置安装于所述钢桁架系统上；

多根钢缆，每根所述钢缆一端与一个所述收揽装置连接；

多个混凝土重力锚，多个所述混凝土重力锚抛设在钢桁架钻孔平台周围，每个所述混凝土重力锚通过一根所述钢缆与一个所述收揽装置连接。

一些实施例中，所述深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台还包括：

多个导向系统，多个所述导向系统分别设置于所述第一安装区或所述第二安装区内，每个所述导向系统均设有导向孔，所述导向孔用于引导所述锚桩插打，所述导向系统还用于与所述锚桩连接。

一些实施例中，每个所述锚桩均包括：

钢锚桩段，所述钢锚桩段的底部用于锚固于海床岩层中，所述钢锚桩段的底部设有仿形切割口；

混凝土锚桩段，所述混凝土锚桩段上段位于设于所述钢锚桩段下段内部，所述混凝土锚桩段下段锚固于海床岩层中；

牛腿，所述牛腿设于所述钢锚桩段上，用于将所述钢锚桩段与一个所述导向系统抄紧。

一些实施例中，所述深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台还包括：

提升系统，所述提升系统包括：

挂桩梁，所述挂桩梁固定于所述锚桩的顶部；

连续千斤顶，所述连续千斤顶设置于所述挂桩梁；

提升索，所述提升索的一端部与所述连续千斤顶连接，所述提升索的另一端部与所述钢桁架系统连接。

一些实施例中，所述深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台还包括：

多个钢护筒支承桩，所述钢护筒支承桩安装于所述第二安装区，每个所述钢护筒支承桩均包括：

钢护筒，所述钢护筒的底部用于锚固于海床岩层中；

支撑梁，所述支撑梁穿设于所述钢护筒的顶部，且所述支撑梁的两端分别与所述钢桁架系统固定；

限位杆，所述限位杆的一端固定于所述钢护筒，所述限位杆的另一端支撑于所述钢桁架系统。

第二方面，提供了一种深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台的施工方法，其包括以下步骤：

预制钢桁架系统，并在钢桁架系统的底部设置多个浮箱，再将多个浮箱连同钢桁架系统放置于海水中；

利用多个浮箱的浮力将钢桁架系统浮运至墩位处；

将多个锚桩插设于钢桁架系统中，使每个所述锚桩的底部锚固于海床岩层中。

一些实施例中，所述将多个锚桩插设于钢桁架系统中，使每个所述锚桩的底部锚固于海床岩层中的步骤，包括：

利用多个导向系统对多个锚桩的钢锚桩段进行插打；

利用提升系统抬升钢桁架系统至设计标高；

采用“挂六冲二”模式，使用旋挖钻机分四轮循环，逐步完成每个锚桩的钢锚桩段下段混凝土锚桩段施工；

将钢护筒支承桩安装于钢桁架系统，使每个钢护筒支承桩的底部锚固于海床岩层中。

一些实施例中，所述利用多个浮箱提供浮力将钢桁架系统浮运至墩位处的步骤之后，包括：

利用定位系统对钢桁架系统进行定位。

本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：

本发明实施例提供了一种深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台及施工方法，在钢桁架系统的底部设有多个浮箱，多个浮箱可以为钢桁架系统提供浮力，钢桁架系统可以在工厂预制，然后依托多个浮箱的浮力在水中浮运钢桁架系统，取代了传统用驳船浮运并采用大型浮吊吊装的方式，降低了施工风险，提高了施工速度，因此，上述钢桁架钻孔平台的施工速度快、施工周期短，无需长期占用浮吊资源，对航道干扰小，施工成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台的俯视图；

图2为本发明实施例提供的一种深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台的正视图；

图3为本发明实施例提供的一种深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台的另一个俯视图；

图4为本发明实施例提供的浮箱的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的图4的1-1向的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的桁架结构的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的定位系统的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的导向系统的俯视图；

图9为本发明实施例提供的锚桩的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的锚桩的钢锚桩段底部的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的提升系统的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的采用“挂六冲二”模式施工锚桩的第一轮循环示意图；

图13为本发明实施例提供的采用“挂六冲二”模式施工锚桩的第二轮循环示意图；

图14为本发明实施例提供的采用“挂六冲二”模式施工锚桩的第三轮循环示意图；

图15为本发明实施例提供的采用“挂六冲二”模式施工锚桩的第四轮循环示意图；

图中：

1、钢桁架系统；11、桁架结构；111、第一安装区；112、第二安装区；12、桥面板；13、底平联；14、斜向桁架；15、上弦杆；16、下弦杆；17、竖杆；18、斜杆；

2、浮箱；21、底板；22、顶板；23、侧板；24、隔舱板；25、进人孔；

3、锚桩；31、钢锚桩段；311、仿形切割口；32、混凝土锚桩段；33、牛腿；

4、提升系统；41、挂桩梁；42、连续千斤顶；43、提升索；

5、钢护筒支承桩；51、钢护筒；52、支撑梁；53、限位杆；

6、定位系统；61、收揽装置；62、钢缆；63、混凝土重力锚；

7、导向系统；71、导向杆；72、钢套环。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。

本发明实施例提供了一种深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台及施工方法，其能解决相关技术中施工速度慢、施工周期长，需要长期占用浮吊资源，对航道干扰较大，施工成本高的问题。

参见图1、图2和图3所示，为本发明实施例提供的一种深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台，其包括：钢桁架系统1、多个浮箱2和多个锚桩3。

钢桁架系统1的形状可以是方形结构，多个浮箱2设于钢桁架系统1的底部，参见图4和图5所示，浮箱2可以由底板21、顶板22、侧板23和隔舱板24四部分组成四周密闭的空间结构，底板21、顶板22、侧板23和隔舱板24均可以由钢面板、工字钢和型钢组成正交异形板结构，浮箱2可以在钢桁架系统1的底部形成独立的空间密闭结构，可以为钢桁架系统1在水中浮运提供浮力，钢桁架系统1在工厂预先整体加工，再利用浮箱2将钢桁架系统1通过自浮的方式拖运至墩位位置。可选地，多个浮箱2的各箱体之间不连通，单个浮箱2若漏水失效后，不至影响相邻浮箱2提供浮力，各浮箱顶板22处设置进人孔25方便检查与检修。

多个锚桩3可以插设于钢桁架系统1，并且锚桩3的底部可以自钢桁架系统1的顶面插入，从钢桁架系统1的底面伸出，锚桩3的底部可以锚固于海床岩层中。

本发明实施例中的深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台，在钢桁架系统的底部设有多个浮箱，多个浮箱可以为钢桁架系统提供浮力，钢桁架系统可以在工厂预制，然后依托多个浮箱的浮力在水中浮运钢桁架系统，取代了传统用驳船运输并用大型浮吊吊装的方式，降低了施工风险，提高了施工速度，因此，上述钢桁架钻孔平台的施工速度快、施工周期短，无需长期占用浮吊资源，对航道干扰小，施工成本低。

参见图1、图2和图3所示，在一些实施例中，钢桁架系统1可以包括：桁架结构11，桁架结构11的边缘可以设有多个第一安装区111，第一安装区111的形状可以为方形的，第一安装区111为桁架结构11上一块镂空的区域，本实施例中，桁架结构11的形状可以为长方体的形状，桁架结构11的四个角处均可以设有一个第一安装区111，同时桁架结构11的四条侧边上均可以设有一个第一安装区111，并且相对两侧边上的第一安装区111是错开设置的，桁架结构11的中心位置可以设有多个第二安装区112，从俯视的角度看桁架结构11，桁架结构11的中心位置指的是位于俯视图中间区域的位置，设有的多个第二安装区112可以互相连接，其中，第一安装区111可以供锚桩3插设，第二安装区112可以供钢护筒支承桩5插设；多个桥面板12，桥面板12可以铺设于桁架结构11的顶部，桥面板12可以使桁架结构11的顶面形成一个可以供施工人员行走和作业的平台，通过设置第一安装区111和第二安装区112可以使锚桩3和钢护筒支承桩5有序的安装于对应的位置，可以使施工过程有序稳定的进行，可以进一步加快施工速度、施工周期短。

参见图1、图2和图3所示，在一些实施例中，钢桁架系统1还可以包括：多个底平联13，底平联13可以设置于第一安装区111和第二安装区112之间，并且底平联13可以连接第一安装区111和第二安装区112，本实施例中，可以设有四个底平联13，四个底平联13分别设置于桁架结构11的四侧，底平联13的形状可以为由两个平行四边形的角互相连接构成的结构，可以通过设置底平联13增加钢桁架系统1的结构强度；多个斜向桁架14，本实施例中，可以设有四个斜向桁架14，四个斜向桁架14可以分别设置于桁架结构11的四角处，其他实施例中，可以设有其他数量的斜向桁架14，通过设置斜向桁架14可以加强锚桩3与桁架结构11连接处的结构强度。

参见图4和图6所示，在一些实施例中，桁架结构11可以包括：多块主桁片，主桁片可以沿横桥向间隔设置；多块辅桁片，辅桁片可以沿纵桥向间隔设置，辅桁片可以与主桁片固定组成桁架结构11，其中，主桁片和辅桁片均可以由上弦杆15、下弦杆16、竖杆17和斜杆18组成，上弦杆15、下弦杆16、竖杆17和斜杆18均采用箱型梁，主桁片和辅桁片之间可以通过上弦杆15、下弦杆16开坡口焊进行连接，上述桁架结构11组装简单，结构稳定。

参见图1和图7所示，在一些实施例中，深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台还可以包括：定位系统6，定位系统6包括多个收揽装置61、多根钢缆62和多个混凝土重力锚63

多个所述收揽装置61安装于所述钢桁架系统1上，每根所述钢缆62一端与一个所述收揽装置61连接，多个所述混凝土重力锚63抛设在钢桁架钻孔平台周围，每个所述混凝土重力锚63通过一根所述钢缆62与一个所述收揽装置61连接。

具体地，多个混凝土重力锚63可以围绕钢桁架系统1设置于水中，将钢桁架系统1通过自浮的方式拖运至墩位位置后，可以通过在钢桁架系统1上设置定位系统6，使钢桁架系统1停靠于施工位置。收揽装置61可以安装于钢桁架系统1，并且每个收揽装置61可以与对应的钢缆62连接，收揽装置61可以收卷或者释放钢缆62，在施工搭建深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台时，可以通过收揽装置61调节钢缆62的长度，对钢桁架系统1平面位置进行定位，使钢桁架系统1稳定于水面上，减小施工的难度，进一步加快施工速度。

参见图1、图3、图8所示，在一些实施例中，钢桁架系统1还可以包括：多个导向系统7，导向系统7可以设置于第一安装区111或者第二安装区112内，导向系统7可以设有导向孔，锚桩3可以插设于导向孔，在平台提升至设计标高后，将锚桩3与导向系统7连接，形成水平约束，有效传递水平力及弯矩。本实施例中，参见图7所示，导向系统7可以包括四根导向杆71和钢套环72，四根导向杆71的一端分别对应固定于第一安装区111的四角处，且四根导向杆71的另一端均朝向第一安装区111的中心点延伸，钢套环72可以设于第一安装区111的中心位置，并且钢套环72的外圈与四根导向杆71的另一端固定，钢套环72的内圈为导向孔，其他实施例中，导向系统7的结构可以为其他设有钢套环72的结构，并且钢套环72的内圈尺寸大小可以根据需要安装的锚桩3的直径或者钢护筒支承桩5的直径设置，在平台提升至设计标高后，将锚桩3与导向系统7的钢套环72连接，形成水平约束，有效传递水平力及弯矩。导向系统7可以为锚桩3和钢护筒支承桩5的插设提供导向，方便安装锚桩3和钢护筒支承桩5，进一步加快施工速度。

参见图1、图9和图10所示，在一些实施例中，锚桩3可以包括：钢锚桩段31、混凝土锚桩段32和牛腿33。

钢锚桩段31的底部用于锚固于海床岩层中，钢锚桩段31的底部设有仿形切割口311，方便钢锚桩段31插打入岩，以适应实际海床面坡度。混凝土锚桩段32上段位于设于所述钢锚桩段31下段内部、下段位于海床岩层，在平台提升至设计标高后，分批次施工钢锚桩段31底部形成混凝土锚桩段32，确保锚桩3底部与海床岩层之间固结。牛腿33设于所述钢锚桩段31上，用于将所述钢锚桩段31与一个所述导向系统7抄紧。

具体地，在平台浮式状态时，插打钢锚桩段31至海床岩层，平台提升至设计标高后，在钢锚桩段31上焊接牛腿33，将所述钢锚桩段31与一个所述导向系统7抄紧，具体地，将所述钢锚桩段31与所述导向系统7的导向杆71连接，将钻孔平台的竖向力传递至钢锚桩段31上，导向系统7在平台浮式状态时，为插打钢锚桩段31提供导向。

参见图1、图2和图11所示，在一些实施例中，深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台还可以包括：提升系统4，提升系统4可以固定于锚桩3的顶部，并且提升系统4可以与钢桁架系统1连接，本实施例中，可以设有多个提升系统4，提升系统4的数量可以与锚桩3的数量相等，每个提升系统4设置于对应的一个锚桩3上，当全部锚桩3均插设于钢桁架系统1后，可以将提升系统4安装于锚桩3的顶部，再将提升系统4与钢桁架系统1连接，通过提升系统4将钢桁架系统1从水面上抬升至设计位置。

参见图1和图11所示，在一些实施例中，提升系统4可以包括：挂桩梁41，挂桩梁41可以固定于锚桩3的顶部，挂桩梁41可以是箱梁结构，本实施例中，挂桩梁41可以焊接于锚桩3的顶部，其他实施例中，挂桩梁41可以通过螺栓固定于锚桩3的顶部；连续千斤顶42，连续千斤顶42可以设置于挂桩梁41上，本实施例中，可以设有两个连续千斤顶42，两个连续千斤顶42可以分别设置于挂桩梁41的两端部，其他实施例中，可以设有其他数量的连续千斤顶42；提升索43，提升索43的一端部可以与连续千斤顶42连接，提升索43的另一端部可以与钢桁架系统1连接，本实施例中，可以设有两个提升索43，两个提升索43可以分别与两个连续千斤顶42连接，其他实施例中，可以设有其他数量的提升索43，可以通过连续千斤顶42驱动提升索43向上移动，提升索43可以拉动钢桁架系统1向上抬升，上述结构可以提供连续、稳定动力提升钢桁架系统1。

参见图1、图2和图3所示，在一些实施例中，深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台还可以包括：多个钢护筒支承桩5，钢护筒支承桩5的底部可以锚固于海床岩层中，钢护筒支承桩5的顶部可以与钢桁架系统1固定，通过钢护筒支承桩5和锚桩3将钢桁架系统1支撑于海面上，在钢桁架系统1上进行钻孔作业。通过设置钢护筒支承桩5可以减小钢桁架平台跨度，为大型钻机在平台上钻孔作业提供条件，同时增加平台的水平刚度。钢护筒支承桩5也可以通过导向系统7的导向孔插装。

参见图2和图3所示，在一些实施例中，钢护筒支承桩5可以包括：钢护筒51、支撑梁52和限位杆53。

钢护筒51的底部可以锚固于海床岩层中，再用混凝土将钢护筒51和海床岩层浇注成一体。支撑梁52可以是箱梁结构，支撑梁52可以穿设于钢护筒51的顶部，本实施例中，钢护筒51的相对侧壁上可以开设两个对应的孔，支撑梁52可以穿设于两个孔内，并且支撑梁52的两端可以伸出钢护筒51外，再将支撑梁52与钢护筒51固定，支撑梁52的两端可以分别与钢桁架系统1固定，可以将在钢桁架系统1上钻孔时产生的作用力传递至钢护筒51，还可以将钢护筒51与导向系统7抄紧，使钢桁架系统1在水平方向和钢护筒51固定在一起。限位杆53的一端可以固定于钢护筒51，限位杆53的另一端可以支撑于钢桁架系统1的底部，通过上述结构可以将钢桁架系统1固定于钢护筒支承桩5，形成水平约束，有效传递水平力及弯矩，使在钢桁架系统1上钻孔时产生的作用力传递至钢护筒支承桩5，转孔时可以保持平台的稳定。另外，钢护筒51即为桥梁正式桩基钢护筒，既有助于平台施工，又为后续桥梁钻孔桩施工做准备。

本发明实施例提供的一种深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台的施工方法，包括以下步骤：

S1：预制钢桁架系统1，并在钢桁架系统1的底部设置多个浮箱2，再将多个浮箱2连同钢桁架系统1放置于海水中。

在一些实施例中，可以先在工厂中焊接组装好钢桁架系统1，钢桁架系统1可以包括桁架结构11、桥面板12、底平联13和斜向桁架14组成，其中桁架结构11可以包括多块主桁片和多块辅桁片，多块主桁片沿横桥向间隔设置，多块辅桁片沿纵桥向间隔设置，主桁片和辅桁片均是由上弦杆15、下弦杆16、竖杆17和斜杆18焊接组成，并且主桁片和辅桁片之间可以通过开坡口焊进行连接，桥面板12可以焊接于上弦杆15，桥面板12可以为钻孔提供作业平台，底平联13和斜向桁架14可以连接于桁架结构11的底部，可以增加桁架结构11的整体稳定性。桁架结构11的底部可以设有多个浮箱2，将多个浮箱2连同钢桁架系统1放置于海水中。

S2：利用多个浮箱2提供浮力将钢桁架系统1浮运至墩位处。

在一些实施例中，浮箱2可以为钢桁架系统1提供浮力，使钢桁架系统1漂浮与水中，然后可以将钢桁架系统1拖运至墩位处，无需长期占用大吨位浮吊，降低了施工风险，提高了施工速度。

在一些实施例中，所述利用多个浮箱2提供浮力将钢桁架系统1浮运至墩位处的步骤之后，包括：利用定位系统6对钢桁架系统1进行定位。

当钢桁架系统1运输至墩位处时，可以在钢桁架系统1上安装定位系统6，定位系统6可以包括多个收揽装置61、多根钢缆62和多个混凝土重力锚63。多个所述收揽装置61安装于所述钢桁架系统1上，每根所述钢缆62一端与一个所述收揽装置61连接，多个所述混凝土重力锚63抛设在钢桁架钻孔平台周围，每个所述混凝土重力锚63通过一根所述钢缆62与一个所述收揽装置61连接。多个混凝土重力锚63可以围绕钢桁架系统1设置于水中，将钢桁架系统1通过自浮的方式拖运至墩位位置后，可以通过在钢桁架系统1上设置定位系统6，使钢桁架系统1停靠于施工位置。收揽装置61可以安装于钢桁架系统1，并且每个收揽装置61可以与对应的钢缆62连接，收揽装置61可以收卷或者释放钢缆62，在施工搭建深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台时，可以通过收揽装置61调节钢缆62的长度，对钢桁架系统1平面位置进行定位，使钢桁架系统1稳定于水面上，减小施工的难度，进一步加快施工速度。

S3：将多个锚桩3插设于钢桁架系统1中，使每个所述锚桩3的底部锚固于海床岩层中。

在一些实施例中，所述将多个锚桩3插设于钢桁架系统1中，使每个所述锚桩3的底部锚固于海床岩层中的步骤，包括：

利用多个导向系统7对多个锚桩3的钢锚桩段31进行插打。多个所述导向系统7分别设置于所述第一安装区111或所述第二安装区112内，每个所述导向系统7均设有导向孔，所述导向孔引导所述锚桩3插打。

利用所述提升系统4抬升钢桁架系统1至设计标高。在所述锚桩3的顶部安装提升系统4，利用所述提升系统4抬升所述钢桁架系统1至设计标高。

钢桁架提升至设计标高后，参见图12-图15所示，采用“挂六冲二”模式，使用旋挖钻机分四轮循环，逐步完成每个锚桩3的钢锚桩段31下段混凝土锚桩段32施工。平台桁架提升后脱离水面，平台由浮式状态变为固定式状态，可以减小水流及波浪作用对平台的影响，减小混凝土锚桩施工过程中平台的水平位移及摆动，保证成桩质量。

将钢护筒支承桩5安装于钢桁架系统1，使每个钢护筒支承桩5的底部锚固于海床岩层中。

本发明实施例提供的一种深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台及施工方法的原理为：

由于钢桁架系统1的底部设有多个浮箱2，浮箱2可以为钢桁架系统1提供浮力，钢桁架系统1可以在工厂加工好，然后依托浮箱2的浮力在水中浮运钢桁架系统1，取代了传统的用驳船将钻孔平台整体运输至墩位再用大型浮吊吊装的方式，降低了施工风险，提高了施工速度，同时也无需使用浮吊分块吊装平台，钢桁架系统1浮运至墩位位置后，可以在钢桁架系统1上设置定位系统6，定位系统6可以包括多个收揽装置61、多根钢缆62和多个混凝土重力锚63，钢缆62的一端可以与混凝土重力锚63连接，钢缆62的另一端可以与钢桁架系统1上的收揽装置61连接，混凝土重力锚63可以抛掷与水中，可以通过定位系统6对钢桁架系统1进行定位固定，控制钢桁架系统1在水流及波浪作用下的变位，方便进行后续的施工，再将锚桩3插设于钢桁架系统1，并且锚桩3的底部均穿过钢桁架系统1锚固于海床岩层中，锚桩3可以支撑于钢桁架系统1，在钢桁架系统1上钻孔时产生的作用力传递至锚桩3，因此，上述结构的施工速度快、施工周期短，无需长期占用浮吊资源，对航道干扰小，施工成本低。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。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。

需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的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申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台，其特征在于，其包括：

钢桁架系统(1)；

多个浮箱(2)，多个所述浮箱(2)设于所述钢桁架系统(1)的底部以将所述钢桁架系统(1)浮于海面上；

多个锚桩(3)，多个所述锚桩(3)插设于所述钢桁架系统(1)中，且每个所述锚桩(3)的底部均用于锚固于海床岩层中。

2.如权利要求1所述的深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台，其特征在于，所述钢桁架系统(1)包括：

桁架结构(11)，所述桁架结构(11)的边缘设有多个第一安装区(111)，所述桁架结构(11)的中心位置设有多个第二安装区(112)，其中，所述锚桩(3)安装于所述第一安装区(111)；

多个桥面板(12)，多个所述桥面板(12)铺设于所述桁架结构(11)的顶部；

多个底平联(13)，多个所述底平联(13)分别连接所述第一安装区(111)和所述第二安装区(112)；

多个斜向桁架(14)，所述斜向桁架(14)设置于所述桁架结构(11)的四角位置处。

3.如权利要求2所述的深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台，其特征在于，还包括：

定位系统(6)，所述定位系统(6)包括：

多个收揽装置(61)，多个所述收揽装置(61)安装于所述钢桁架系统(1)上；

多根钢缆(62)，每根所述钢缆(62)一端与一个所述收揽装置(61)连接；

多个混凝土重力锚(63)，多个所述混凝土重力锚(63)抛设在钢桁架钻孔平台周围，每个所述混凝土重力锚(63)通过一根所述钢缆(62)与一个所述收揽装置(61)连接。

4.如权利要求2所述的深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台，其特征在于，还包括：

多个导向系统(7)，多个所述导向系统(7)分别设置于所述第一安装区(111)或所述第二安装区(112)内，每个所述导向系统(7)均设有导向孔，所述导向孔用于引导所述锚桩(3)插打，所述导向系统(7)还用于与所述锚桩(3)连接。

5.如权利要求4所述的深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台，其特征在于，每个所述锚桩(3)均包括：

钢锚桩段(31)，所述钢锚桩段(31)的底部用于锚固于海床岩层中，所述钢锚桩段(31)的底部设有仿形切割口(311)；

混凝土锚桩段(32)，所述混凝土锚桩段(32)上段位于设于所述钢锚桩段(31)下段内部，所述混凝土锚桩段(32)下段锚固于海床岩层中；

牛腿(33)，所述牛腿(33)设于所述钢锚桩段(31)上，用于将所述钢锚桩段(31)与一个所述导向系统(7)抄紧。

6.如权利要求2所述的深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台，其特征在于，还包括：

提升系统(4)，所述提升系统(4)包括：

挂桩梁(41)，所述挂桩梁(41)固定于所述锚桩(3)的顶部；

连续千斤顶(42)，所述连续千斤顶(42)设置于所述挂桩梁(41)；

提升索(43)，所述提升索(43)的一端部与所述连续千斤顶(42)连接，所述提升索(43)的另一端部与所述钢桁架系统(1)连接。

7.如权利要求2所述的深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台，其特征在于，还包括：

多个钢护筒支承桩(5)，所述钢护筒支承桩(5)安装于所述第二安装区(112)，每个所述钢护筒支承桩(5)均包括：

钢护筒(51)，所述钢护筒(51)的底部用于锚固于海床岩层中；

支撑梁(52)，所述支撑梁(52)穿设于所述钢护筒(51)的顶部，且所述支撑梁(52)的两端分别与所述钢桁架系统(1)固定；

限位杆(53)，所述限位杆(53)的一端固定于所述钢护筒(51)，所述限位杆(53)的另一端支撑于所述钢桁架系统(1)。

8.一种如权利要求1所述的深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台的施工方法，其特征在于，其包括以下步骤：

预制钢桁架系统(1)，并在钢桁架系统(1)的底部设置多个浮箱(2)，再将多个浮箱(2)连同钢桁架系统(1)放置于海水中；

利用多个浮箱(2)的浮力将钢桁架系统(1)浮运至墩位处；

将多个锚桩(3)插设于钢桁架系统(1)中，使每个所述锚桩(3)的底部锚固于海床岩层中。

9.如权利要求8所述的深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台的施工方法，其特征在于，所述将多个锚桩(3)插设于钢桁架系统(1)中，使每个所述锚桩(3)的底部锚固于海床岩层中的步骤，包括：

利用多个导向系统(7)对多个锚桩(3)的钢锚桩段(31)进行插打；

利用提升系统(4)抬升钢桁架系统(1)至设计标高；

采用“挂六冲二”模式，使用旋挖钻机分四轮循环，逐步完成每个锚桩(3)的钢锚桩段(31)下段混凝土锚桩段(32)施工；

将钢护筒支承桩(5)安装于钢桁架系统(1)，使每个钢护筒支承桩(5)的底部锚固于海床岩层中。

10.如权利要求8所述的深水裸岩的海上整体式钢桁架钻孔平台的施工方法，其特征在于，所述利用多个浮箱(2)提供浮力将钢桁架系统(1)浮运至墩位处的步骤之后，包括：

利用定位系统(6)对钢桁架系统(1)进行定位。

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