CN211038512U - 一种海上大直径钢管嵌岩桩施工平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种海上大直径钢管嵌岩桩施工平台，该施工平台的四根定位桩固定在固定平台底面四角处，旋转平台活动连接在固定平台上使其相对于固定平台的旋转一定角度锁定，护筒设置在固定平台和旋转平台的中心通孔内，多个打桩架沿圆周方向间隔固定在旋转平台的顶面上，导管顶端固定在打桩架顶端朝向旋转平台中心处延伸的导管安装板底侧、底端固定有潜孔锤；其施工时，保持导管和潜孔锤均呈竖直下放状态后启动潜孔锤形成若干个嵌岩圆孔，再通过旋转平台旋转一定角度再次启动潜孔锤形成若干个嵌岩圆孔，并采用隔一钻一的方式最终形成环形钻孔；该施工平台结构简单，操作方便，且不受风浪影响，可极大增加作业时间，提高施工效率和精度。

Description

一种海上大直径钢管嵌岩桩施工平台

技术领域

本实用新型涉及海上嵌岩桩施工技术领域，特别涉及一种海上大直径钢管嵌岩桩施工平台。

背景技术

在桩基基础结构中，嵌岩桩具有承载力高、沉降量小的优点，嵌岩桩在公路、桥梁、港口、风电等领域广泛应用，并已逐渐向大直径嵌岩桩发展，对于硬岩钻进，潜孔锤是一种行之有效的钻进设备，近些年来发展迅速，应用领域不断拓宽。现有嵌岩桩施工需对钻孔进行全断面破碎，对于大直径硬岩钻孔，碎岩面积随孔径平方值增大，全断面钻进必然使潜孔锤碎岩能量大幅度增加，从而使动力设备庞大，动力消耗高，增加钻孔成本，环形断面钻进可大幅度减小碎岩面积，节省能耗，提高效率。

申请人于2018年8月28日申请了一种环形钻孔嵌岩桩施工方法及设备(申请号：201810988442.X)，该施工方法包括依次进行的打设钢护筒、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和灌注过程中拔出钢护筒；设备包括自上而下依次连接的钢桁架、环形底盘、多根沿圆周方向竖直设置在环形底盘下方的钻杆和多个一一对应安装在钻杆底端的潜孔锤；相邻潜孔锤上下错落布置且钻头在同一水平面上的投影部分重合；该施工方法及相应设备采用潜孔锤钻孔形成可植入嵌岩桩的环形断面，降低了大直径嵌岩桩施工成本，钻进效率高、成孔质量好，尤其对坚硬岩层的钻进，钻进效率提高更为明显，该工艺的不足的潜孔锤设备重量大，对起重设备要求高，其在海上施工作业时，多根潜孔锤同时定位难度大，且受风浪作用影响，施工效率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种解决目前海上大直径钢管嵌岩桩施工效率低、船机配置要求高等问题的海上大直径钢管嵌岩桩施工平台。

为此，本实用新型技术方案如下：

一种海上大直径钢管嵌岩桩施工平台，包括自下而上依次设置的四根定位桩、固定平台、旋转平台和多个打桩架，以及护筒和设置在所述护筒内侧的多根导管和多个潜孔锤；其中，四根所述定位桩的顶端分别固定在所述固定平台底面的四个顶角处；所述旋转平台设置在所述固定平台上，且与所述固定平台活动连接，使所述旋转平台能够相对于所述固定平台的旋转一定角度并通过锁定机构固定在转动后的位置处；所述固定平台和所述旋转平台的中心处均开设有轴向通孔，使所述护筒设置在所述固定平台的轴向通孔内；多个打桩架沿圆周方向间隔固定在所述旋转平台的顶面上，每个打桩架顶端朝向所述旋转平台的中心处延伸形成有导管安装板，导管和潜孔锤的数量均与打桩架的数量一致；多根导管竖直设置且其顶端分别一一固定在每个打桩架的导管安装板的底面上；多个潜孔锤分别一一固定在每根导管底端。

进一步地，所述固定平台和所述旋转平台之间通过转盘轴承活动连接；所述转盘轴承包括固定在所述固定平台顶面上的外圈和固定在所述旋转平台底面上的内圈，且在所述内圈与所述外圈之间的环形空间内设置有滚动体组，使所述旋转平台能够相对于所述固定平台自由转动。

进一步地，所述锁定机构包括多个锁定销轴，其通过活动链条沿圆周方向设置在所述旋转平台上，对应在所述固定平台和所述旋转平台上沿圆周方向分别一一对应地开设有多个邻近边缘处销孔，使所述旋转平台相对于所述固定平台转动一定角度后，通过将锁定销轴分别插装在上下贯通的两个孔定内，实现所述固定平台和所述旋转平台二者相对位置的变化。

与现有技术相比，该海上大直径钢管嵌岩桩施工平台结构简单，操作方便，平台上施工作业不受风浪影响，可极大增加作业时间，提高施工效率，通过平台上安装若干台钻机施工完若干个嵌岩圆孔后，将旋转平台旋转一个角度即可施工下一步若干个嵌岩圆孔，降低了设备需求，提高了安装精度。

附图说明

图1为本实用新型的海上大直径钢管嵌岩桩施工平台的结构示意图；

图2为本实用新型的海上大直径钢管嵌岩桩施工平台的拆解示意图；

图3为本实用新型的海上大直径钢管嵌岩桩施工平台俯视图；

图4(a)为采用本实用新型的海上大直径钢管嵌岩桩施工平台进行首次旋转钻孔后的示意图；

图4(b)为采用本实用新型的海上大直径钢管嵌岩桩施工平台进行第二次旋转钻孔后的示意图；

图5(a)为采用本实用新型的海上大直径钢管嵌岩桩施工平台钻孔初期的示意图；

图5(b)为采用本实用新型的海上大直径钢管嵌岩桩施工平台钻孔完成行程环形钻孔的示意图

图5(c)为采用本实用新型的海上大直径钢管嵌岩桩施工平台进行沉桩的示意图

图6为采用本实用新型的海上大直径钢管嵌岩桩施工平台进行钻孔时的示意图；

图7为采用本实用新型的海上大直径钢管嵌岩桩施工平台进行成桩时的示意图；

图8为本实用新型的海上大直径钢管嵌岩桩施工平台设有箱筒时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的说明，但下述实施例绝非对本实用新型有任何限制。

实施例1

如图1～2所示，该海上大直径钢管嵌岩桩施工平台包括自下而上依次设置的四根定位桩1、固定平台2、旋转平台3和四个打桩架4，以及护筒5和设置在护筒5内侧的四根导管6和四个潜孔锤7；其中，

四根定位桩1的顶端分别固定在固定平台2底面的四个顶角处；

固定平台2和旋转平台3之间通过转盘轴承活动连接；转盘轴承包括固定在固定平台2顶面上的外圈和固定在旋转平台3底面上的内圈，且在内圈与外圈之间的环形空间内设置有滚动体组，使旋转平台3能够相对于固定平台2自由转动；

锁定机构包括5个锁定销轴，其通过活动链条沿圆周方向设置在旋转平台3上，对应在固定平台2和旋转平台3上沿圆周方向分别一一对应地开设有18个邻近边缘处销孔，使旋转平台3相对于固定平台2转动一定角度，如20°后，通过将锁定销轴分别插装在上下贯通的两个孔定内，使旋转平台3能够绕固定平台2的圆形旋转一定角度并通过锁定机构固定在转动后的位置处；

固定平台2和旋转平台3的中心处均开设有轴向通孔，使护筒5设置在固定平台2的轴向通孔内；四个打桩架4沿圆周方向间隔固定在旋转平台3的顶面上，每个打桩架4顶端朝向旋转平台3的中心处延伸形成有导管安装板401，使四根导管6竖直设置且其顶端分别一一固定在每个打桩架4的导管安装板401的底面上；四个潜孔锤7分别一一固定在每根导管6底端。

采用上述海上大直径钢管嵌岩桩施工平台实现的施工方法，步骤如下：

S1、在施工区域打设四根定位桩，然后将固定平台固定在四根定位桩顶端；

S2、利用起重设备将护筒吊至固定平台上方并从固定平台的中心通孔穿入，后利用起吊打桩锤打设护筒至护筒底部到达岩层顶面；

S3、采用抓斗或旋挖钻机将护筒内的土层排出，或采用高压充水法将护筒内的土层稀释后利用泥泵排出泥土，直至岩层上方土层土完全排出；

S4、在固定平台上安装旋转平台并通过锁定装置将旋转平台相对于固定平台进行固定；在旋转平台上沿圆周方向均布若干台打桩架，将潜孔锤分别固定在每根导管底端相连接，并将导管顶端固定在打桩架的导管安装板上；

S5、如图6所示，沿护筒内壁下放潜孔锤，保持导管和潜孔锤均呈竖直下放状态，启动潜孔锤冲钻岩层至桩底设计标高，形成若干个嵌岩圆孔，如图4(a)所示；

S6、旋转平台旋转一定角度后通过锁定装置将其固定在该位置上，启动潜孔锤冲钻岩层至桩底设计标高，再次形成若干个嵌岩圆孔；其中，潜孔锤的钻进过程中采用隔一钻一的方式，即如图4(b)所示，每次冲钻岩层形成若干个嵌岩圆孔与前一次冲钻岩层形成若干个嵌岩圆孔互不搭接；同时，每次钻进过程中同时进行清孔排渣；

S7、重复步骤S6，直至多次冲钻岩层形成的全部嵌岩圆孔嵌岩圆孔相互贯通形成一个环形钻孔，如图5(a)和图5(b)所示；

S8、吊离全部潜孔锤、导管和打桩架后，沿护筒内壁下放大直径钢管桩至设计标高，使钢管桩嵌入至环形钻孔中；

其中，在大直径钢管桩插入至岩层的环形钻孔中后，大直径钢管桩外壁与环形钻孔之间形成的环空空间的间距为20mm，大直径钢管桩内壁与环形钻孔之间形成的环空空间的间距为20mm；

S9、如图7所示，向大直径钢管桩插入至岩层环形钻孔后形成的内环空空间和外环空空间中灌注混凝土至混凝土顶面与岩层齐平，向大直径钢管桩与护筒之间形成的环空空间中灌注混凝土至混凝土顶层与土层顶面齐平，使大直径钢管桩与孔底、孔壁有机结合；

S10、在进行步骤S9的过程中，将护筒在混凝土初凝前拔出或于边灌注混凝土时边拔出护筒，接着移走护筒，拆除临时平台至下一桩位，一个大直径钢管嵌岩桩施工完成。

实施例2

如图8所示，该海上大直径钢管嵌岩桩施工平台及施工方法包括自下而上依次设置的四个箱筒12、四根定位桩1、固定平台2、旋转平台3和多个打桩架4，以及护筒5和设置在护筒5内侧的四根导管6和四个潜孔锤7；其中，

四根定位桩1的顶端分别固定在固定平台2底面的四个顶角处，四根定位桩1的顶端分别固定在四个箱筒12的顶面中心处；每,个箱筒12上设有相同抽气孔13，其通过输气管路与气泵连接，用于通过气泵抽气活放气；

旋转平台3设置在固定平台2上，且与固定平台2活动连接，使旋转平台3能够绕固定平台2的圆形旋转一定角度并通过锁定机构固定在转动后的位置处；固定平台2和旋转平台3的中心处均开设有轴向通孔，使护筒5设置在固定平台2的轴向通孔内；四个打桩架4沿圆周方向间隔固定在旋转平台3的顶面上，每个打桩架4顶端朝向旋转平台3的中心处延伸形成有导管安装板401；四根导管6竖直设置且其顶端分别一一固定在每个打桩架4的导管安装板401的底面上；四个潜孔锤7分别一一固定在每根导管6底端。

固定平台2和旋转平台3之间通过转盘轴承活动连接；转盘轴承包括固定在固定平台2顶面上的外圈和固定在旋转平台3底面上的内圈，且在内圈与外圈之间的环形空间内设置有滚动体组，使旋转平台3能够相对于固定平台2自由转动。

锁定机构包括5个锁定销轴，其通过活动链条沿圆周方向设置在旋转平台3上，对应在固定平台2和旋转平台3上沿圆周方向分别一一对应地开设有18个邻近边缘处销孔，使旋转平台3相对于固定平台2转动一定角度，如20°后，通过将锁定销轴分别插装在上下贯通的两个孔定内，使旋转平台3能够绕固定平台2的圆形旋转一定角度并通过锁定机构固定在转动后的位置处；

采用该海上大直径钢管嵌岩桩施工平台实现的施工方法，步骤如下：

S1、将四根定位桩分别固定在四个箱筒的顶面中心处并将固定在四根定位桩顶端形成组合式平台结构后，通过吊运或滑道下水的方式将平台结构在水中保持漂浮状态，并采用拖轮将平台结构拖至施工区域；

S2、将四个箱筒的抽气孔分别通过输气管与气泵连接，以相同的速度同步抽出箱筒内的气体，使平台结构在自重作用下沉入泥面后在负压作用下沉至泥面以下直至稳定状态；

S3、利用起重设备将护筒吊至固定平台上方并从固定平台的中心通孔穿入，后利用起吊打桩锤打设护筒至护筒底部到达岩层顶面；

S4、采用抓斗或旋挖钻机将护筒内的土层排出，或采用高压充水法将护筒内的土层稀释后利用泥泵排出泥土，直至岩层上方土层土完全排出；

S5、在固定平台上安装旋转平台并通过锁定装置将旋转平台相对于固定平台进行固定；在旋转平台上沿圆周方向均布若干台打桩架，将潜孔锤分别固定在每根导管底端相连接，并将导管顶端固定在打桩架的导管安装板上；

S6、沿护筒内壁下放潜孔锤，保持导管和潜孔锤均呈竖直下放状态，启动潜孔锤冲钻岩层至桩底设计标高，形成若干个嵌岩圆孔；

S7、旋转平台旋转一定角度后通过锁定装置将其固定在该位置上，启动潜孔锤冲钻岩层至桩底设计标高，再次形成若干个嵌岩圆孔；其中，潜孔锤的钻进过程中采用隔一钻一的方式，即每次冲钻岩层形成若干个嵌岩圆孔与前一次冲钻岩层形成若干个嵌岩圆孔互不搭接；同时，每次钻进过程中同时进行清孔排渣；

S8、重复步骤S6，直至多次冲钻岩层形成的全部嵌岩圆孔嵌岩圆孔相互贯通形成一个环形钻孔；

S9、吊离全部潜孔锤、导管和打桩架后，沿护筒内壁下放大直径钢管桩至设计标高，使钢管桩嵌入至环形钻孔中；

其中，在大直径钢管桩插入至岩层的环形钻孔中后，大直径钢管桩外壁与环形钻孔之间形成的环空空间的间距为25mm，大直径钢管桩内壁与环形钻孔之间形成的环空空间的间距为25mm；

S10、向大直径钢管桩插入至岩层环形钻孔后形成的内环空空间和外环空空间中灌注混凝土至混凝土顶面与岩层齐平，向大直径钢管桩与护筒之间形成的环空空间中灌注混凝土至混凝土顶层与土层顶面齐平，使大直径钢管桩与孔底、孔壁有机结合；

S11、在进行步骤S10的过程中，将护筒在混凝土初凝前拔出或于边灌注混凝土时边拔出护筒；接着通过气泵向箱筒内充气，使平台结构在浮力作用下上浮直至达到稳定状态，采用拖轮将平台结构拖至下一桩位，完成一个大直径钢管嵌岩桩施工一个大直径钢管嵌岩桩施工完成。

Claims (4)

1.一种海上大直径钢管嵌岩桩施工平台，其特征在于，包括自下而上依次设置的四根定位桩(1)、固定平台(2)、旋转平台(3)和多个打桩架(4)，以及护筒(5)和设置在所述护筒(5)内侧的多根导管(6)和多个潜孔锤(7)；其中，四根所述定位桩(1)的顶端分别固定在所述固定平台(2)底面的四个顶角处；所述旋转平台(3)设置在所述固定平台(2)上，且与所述固定平台(2)活动连接，使所述旋转平台(3)能够相对于所述固定平台(2)的旋转一定角度并通过锁定机构固定在转动后的位置处；所述固定平台(2)和所述旋转平台(3)的中心处均开设有轴向通孔，使所述护筒(5)设置在所述固定平台(2)的轴向通孔内；多个打桩架(4)沿圆周方向间隔固定在所述旋转平台(3)的顶面上，每个打桩架(4)顶端朝向所述旋转平台(3)的中心处延伸形成有导管安装板(401)；导管(6)和潜孔锤(7)的数量均与打桩架(4)的数量一致；多根导管(6)竖直设置且其顶端分别一一固定在每个打桩架(4)的导管安装板(401)的底面上；多个潜孔锤(7)分别一一固定在每根导管(6)底端。

2.根据权利要求1所述的海上大直径钢管嵌岩桩施工平台，其特征在于，在每根所述定位桩(1)的下方还各设置有一个箱筒(12)，所述定位桩(1)的底端固定在其下方箱筒(12)的中心处。

3.根据权利要求1所述的海上大直径钢管嵌岩桩施工平台，其特征在于，所述固定平台(2)和所述旋转平台(3)之间通过转盘轴承活动连接；所述转盘轴承包括固定在所述固定平台(2)顶面上的外圈和固定在所述旋转平台(3)底面上的内圈，且在所述内圈与所述外圈之间的环形空间内设置有滚动体组，使所述旋转平台(3)能够相对于所述固定平台(2)自由转动。

4.根据权利要求1所述的海上大直径钢管嵌岩桩施工平台，其特征在于，所述锁定机构包括多个锁定销轴，其通过活动链条沿圆周方向设置在所述旋转平台(3)上，对应在所述固定平台(2)和所述旋转平台(3)上沿圆周方向分别一一对应地开设有多个邻近边缘处销孔，使所述旋转平台(3)相对于所述固定平台(2)转动一定角度后，通过将锁定销轴分别插装在上下贯通的两个孔定内，实现所述固定平台(2)和所述旋转平台(3)二者相对位置的变化。

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