本发明专利技术公开了一种基于海底真空管道的海底桩施工的装置及方法，装置包括打桩机和前导套筒，前导套筒包括真空透视管，真空透视管的前端固设有桩身套筒，桩身套筒的周向上安装有若干个与控制系统连接且可伸缩的上支撑腿和下支撑腿，上支撑腿和下支撑腿底端均固设有支撑脚；真空透视管后端固设有端盖，端盖的中心开设有与真空透视管内径相同的孔，桩身套筒设有定位刻度；管段的前端设有前端封闭门，前端封闭门的中心处安装有透镜，前端封闭门的底部设有排水阀；海底真空管道内部安装有能够瞄准定位刻度的测量仪；打桩机设在海上作业平台或作业船上，其包括顶部连接有吊缆的打桩锤。本发明专利技术有效提高了海底真空管道海底桩施工的精度和效率。度和效率。度和效率。
【技术实现步骤摘要】
一种基于海底真空管道的海底桩施工装置及方法
[0001]本专利技术属于海底真空管道交通
，具体是一种基于海底真空管道的海底桩施工装置及方法。
技术介绍
[0002]全世界众多被海域阻隔的陆岛，期待早日变成通途。已建成的跨海通道有暗挖海底隧道(以下称“海底隧道”)、沉管隧道和跨海大桥三种形式。海底隧道的施工方法主要有钻爆法和盾构法，要求具有足够的覆盖层厚度，施工难度和施工风险较高，工程成本较高，必须做到通风良好，除了渗漏、结构破坏风险，还有潜在的火灾风险。沉管隧道不需要在海床下暗挖隧洞，但只适合水深较浅和海床较平缓的水域，局限性较大，建设成本较高。跨海大桥深水区(>15m)通常需要很高的桩基，水域越深桥墩越高，在航道上要求具有足够的通航净高，导致建设成本较高，而且只适合浅海。
[0003]悬浮隧道受到学术界关注，然而，目前尚未得到满足行车稳定性要求，且切实可行的工程方案和经过验证的技术路径，悬浮隧道研究依然任重道远。
[0004]真空管道交通即在地面、地下或海底(海床)建设管道，抽成一定真空，由于消除了空气阻力，车辆可以在其中高速度、低能耗行驶，低污染且相对安全。若运行磁悬浮车辆，则可达到超音速。
[0005]海底真空管道交通将是跨海通道的新选择，适合在海床上高架或浅埋，其独特优势为：(1)海水为海底真空管道提供较恒定的低温环境，能够对管道内部实施有效降温。(2)海水为管道提供均匀浮力，不仅降低对管道结构强度的要求，降低工程成本，而且海水能为管道及车辆的耦合振动提供阻尼，减小系统振动。(3)海底真空管道不占用陆地空间，节省宝贵的土地资源，不影响其他生产作业活动。(4)综合成本低，计划建设中的真空管道管径3m左右，比传统用于行驶火车和汽车的海底隧道断面小很多，尽管形成真空和维持真空需要消耗动力和增加成本，但综合成本可望较低。(5)安全性高于海底隧道，不论施工阶段还是运营阶段，一旦发生重大破坏性事故，海底真空管道施工人员和乘客都可借助救生服或气密性车辆上浮逃生。
[0006]海底真空管道建设的重点、难点之一是在海床上构建位置精确，且稳定、耐久的桩基础。虽然海底桩施工技术已经存在，但受海水、海流影响，在海底打桩时桩头落入海床时的高精度定位难度较大，打桩过程的姿态控制仍较困难，以致海底桩施工效率较低，成本较高。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的在于提供一种基于海底真空管道的海底桩施工装置及方法，有效提高了海底真空管道海底桩施工的精度和效率。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0009]一种基于海底真空管道的海底桩施工的装置，包括打桩机和前导套筒，前导套筒
包括水平的真空透视管，真空透视管的前端固定安装有与之垂直的桩身套筒，桩身套筒的内径与桩身的外径相匹配从而能够通过桩身套筒准确定位桩身的位置，前导套筒的长度与相邻两个桩身之间的跨度相同；
[0010]所述桩身套筒的周向上均匀地安装有若干个与控制系统连接且可伸缩的上支撑腿和下支撑腿，上支撑腿位于下支撑腿上方，且上支撑腿的长度大于下支撑腿的长度，上支撑腿和下支撑腿底端均固定安装有支撑脚；
[0011]所述真空透视管后端固定安装有用于与海底真空管道的管段的前端法兰对接的端盖，端盖的中心开设有与真空透视管内径相同的孔，桩身套筒设有定位刻度，定位刻度的中心位于真空透视管的中心线上；
[0012]所述管段的前端位置设有前端封闭门，前端封闭门的中心处开孔安装有透镜，前端封闭门的底部设有用于排出封闭在管段中海水的排水阀；
[0013]所述海底真空管道内部安装有能够依次通过透镜和真空透视管瞄准定位刻度的测量仪；
[0014]所述打桩机设置在海上作业平台或者作业船上，其包括打桩锤，打桩锤顶端固定连接有吊缆。
[0015]进一步地，所述测量仪是激光测量仪。
[0016]进一步地，所述桩身套筒上设置有透明观察窗，透明观察窗位于真空透视管与桩身套筒的连接处，透明窗口的周边设有光源，定位刻度设在观察窗的中心位置；
[0017]所述测量仪是非激光测量仪。
[0018]进一步地，所述桩身上设有刻度。
[0019]进一步地，所述管段内部后端位置设有后端封闭门，管段内部设有用于抵消海水浮力的配重。
[0020]进一步地，所述前端封闭门是内拆式临时封闭门，后端封闭门是外拆式临时封闭门。
[0021]进一步地，所述排水阀是真空阀。
[0022]进一步地，所述上支撑腿和下支撑腿各有3～5条。
[0023]进一步地，所述前端封闭门与其前端法兰紧贴设置，后端封闭门与后端法兰紧贴设置。一种基于海底真空管道的海底桩施工方法，包括如下步骤：
[0024]步骤1、从作业船或海上作业平台沉放前导套筒至已经铺设安装好的海底真空管道最前端管段位置；
[0025]步骤2、前导套筒的端盖与管段前端法兰对接、紧固，检查连接处密封良好后，通过控制系统使上支撑腿和下支撑腿伸长，支撑脚顶紧在到海床上；
[0026]步骤3、通过排水阀排出管段前端封闭门和前导套筒的端盖之间的密闭空间以及真空透视管内的海水；
[0027]步骤4、卸掉排水阀并连接真空泵，对管段前端封闭门和前导套筒的端盖之间的密闭空间以及真空透视管内抽真空从而确保真空透视管内光线透视良好；
[0028]步骤5、利用测量仪从管段内依次透过透镜和真空透视管瞄准定位刻度，并调整上支撑腿和下支撑腿的伸长长度使桩身套筒的中心轴垂直，且使定位刻度位于海底真空管道的中心线上；
[0029]步骤6、位于海面上的作业船或海上作业平台上的升降机下放桩身，使桩身的头部落入桩身套筒，直至桩身的头部落到海床；
[0030]步骤7、利用打桩机开始打桩，打桩过程中测量仪持续瞄准桩身套筒上的定位刻度，从而监控桩身的位置，若桩身水平位置和/或垂直角出现偏差，再次通过伸缩上支撑腿和下支撑腿进行调整，直至桩身回到设计的正确位置，然后继续打桩；
[0031]步骤8、桩身打入到设计深度后，打桩结束；
[0032]步骤9、拆除并移开前导套筒，并将其提升至海面上的作业船或海上作业平台上；
[0033]步骤10、安装用于支承和固定海底真空管道的承台和管箍；
[0034]步骤11、从作业船或海上作业平台沉放管段，管段后端法兰与已经铺设的海底真空管道的管段的前端法兰连接，确保密封良好，并将管段前端架设在最新完成的桩身的承台上，并用管箍予以固定；
[0035]步骤12、通过排水阀排出封闭在后方管段前端的封闭门和前方管段的后端封闭门之间的密闭空间中的海水，并拆除后方管段的前端封闭门和前方管段的后端封闭门，接着清理前端管段内的配重物；
[0036]步骤13、重复步骤1～步骤12，直至完成全部海底真空管道的桩身的施工和管段的铺设。
[0037]本专利技术具有如下有益效果：
[0038]本专利技术巧妙利用已经铺设的海底真空管道作为固定前导本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于海底真空管道的海底桩施工的装置，其特征在于，包括打桩机和前导套筒(5)，前导套筒(5)包括水平的真空透视管(501)，真空透视管(501)的前端固定安装有与之垂直的桩身套筒(550)，桩身套筒(550)的内径与桩身(2)的外径相匹配从而能够通过桩身套筒(550)准确定位桩身(2)的位置，前导套筒(5)的长度与相邻两个桩身(2)之间的跨度相同；所述桩身套筒(550)的周向上均匀地安装有若干个与控制系统连接且可伸缩的上支撑腿(522)和下支撑腿(521)，上支撑腿(522)位于下支撑腿(521)上方，且上支撑腿(522)的长度大于下支撑腿(521)的长度，上支撑腿(522)和下支撑腿(521)底端均固定安装有支撑脚(520)；所述真空透视管(501)后端固定安装有用于与海底真空管道(1)的管段(101)的前端法兰(3)对接的端盖(503)，端盖(503)的中心开设有与真空透视管(501)内径相同的孔，桩身套筒(550)设有定位刻度(551)，定位刻度(551)的中心位于真空透视管(501)的中心线上；所述管段(101)内部的前端位置设有前端封闭门(4)，前端封闭门(4)的中心处开孔安装有透镜(401)，前端封闭门(4)的底部设有用于排出封闭在管段(101)中海水的排水阀(402)；所述海底真空管道(1)内部安装有能够依次通过透镜(401)和真空透视管(501)瞄准定位刻度(551)的测量仪(9)；所述打桩机设置在海上作业平台或者作业船上，其包括打桩锤(600)，打桩锤(600)顶端固定连接有吊缆(601)。2.根据权利要求1项所述的基于海底真空管道的海底桩施工的装置，其特征在于，所述测量仪(9)是激光测量仪。3.根据权利要求1所述的基于海底真空管道的海底桩施工的装置，其特征在于，所述桩身套筒(550)上设置有透明观察窗，透明观察窗位于真空透视管(501)与桩身套筒(550)的连接处，透明观察窗的周边设有光源，定位刻度(551)设在观察窗的中心位置；所述测量仪(9)是非激光测量仪。4.根据权利要求3所述的基于海底真空管道的海底桩施工的装置，其特征在于，所述桩身(2)上设有刻度。5.根据权利要求1
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3任一项所述的基于海底真空管道的海底桩施工的装置，其特征在于，所述管段(101)内部后端位置设有后端封闭门(41)，管段(101)内部设有用于抵消海水浮力的配重。6.根据权利要求5所述的基于海底真空管道的海底桩施工的装置，其特征在于，所述前端封闭门(4)是内拆式临时封闭门，后端封闭门(41)是外拆式临时封闭门。7.根据权利要求1
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3任一项所述的基于海底真空管道的海底桩施工的装置，其特征在于，所述排水阀(402)是真空阀。8.根据权利要求1
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3任一项所述的基于海底真空管道的海底桩施工的装置，其特征在于，所述上支撑腿(5...
【专利技术属性】
技术研发人员：张耀平，斯雷贾，
申请(专利权)人：西京学院，
类型：发明
国别省市：
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