一种海上钢管桩沉桩工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种海上钢管桩沉桩工艺，具体步骤包括：S1、通过吊机将钢管桩下桩，对钢管桩进行垂直度测量，根据垂直度偏差调整钢管桩的垂直度；S2、定位沉桩装置；S3、驱动组启动带动钢管桩上下振动，持续5

【技术实现步骤摘要】
一种海上钢管桩沉桩工艺
[0001]
：本专利技术涉及海上钢管桩领域，具体地说是一种海上钢管桩沉桩工艺。
[0002]
技术介绍
：风能是一种清洁的可再生能源，没有燃料风险，发电成本相对稳定，也没有碳排放等环境成本，对改善能源结构和环境具有重要的意义，风电已成为许多国家可持续发展战略的重要组成部分，发展迅速，目前海上风电场最常见的基础形式包括单桩式、高桩承台和导管架式基础，其中单桩式基础由于结构简单和安装方便，为当今海上风电场普遍采用的基础形式，单桩式基础由钢质圆管构成，壁厚一般为45
‑
80mm，直径一般为4.5
‑
8.0m，通过沉桩设备将钢管桩打入设计持力层。
[0003]现有的钢管桩通过锤击实现沉桩，利用沉桩锤下落时的瞬时冲击机械能，克服土地对桩的阻力，使其静力平衡状态受到破坏，导致桩体下沉，达到新的静压平衡状态，反复锤击桩头，桩身不断下沉，从而使钢管桩打入海底黏土层，然而当钢管桩的底部进入黏土层时，大量地基土体涌入钢管桩内部，容易在钢管桩内部产生土塞现象，从而致使贯入度减小，以致于锤击施工时，锤击过度而影响钢管桩的结构强度，甚至出现钢管桩断裂的现象，无法达到预定的钢管桩下沉深度。
[0004]
技术实现思路
：本专利技术的目的是为了克服以上的不足，提供一种海上钢管桩沉桩工艺，避免钢管桩沉桩时发生土塞，保证沉桩深度以及沉桩效率，保证钢管桩的结构强度。
[0005]本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种海上钢管桩沉桩工艺，具体步骤包括：S1、通过吊机将钢管桩下桩，下桩入泥0.8
‑
1m，停止下桩，在船舶平台支架上架设多个全站仪，相邻两个全站仪呈90
°
布设，全站仪架设在钢管桩的正上方位置，对钢管桩进行垂直度测量，根据垂直度偏差调整钢管桩的垂直度；S2、定位沉桩装置，沉桩装置包括钢管桩顶部固定结构、液压锤击结构以及防土塞振动结构；钢管桩顶部固定结构包括与船舶固定连接的纵向支架以及设置在纵向支架上的桩帽，钢管桩的顶部嵌设在桩帽内并与桩帽固定；液压锤击结构包括与吊机连接的液压锤击支架以及置于液压锤击支架内的第一液压驱动缸，第一液压驱动缸纵向设置且第一液压驱动缸的驱动端固定连接有锤头；防土塞振动结构包括设置在液压锤击支架下端两侧的振动组件，两个振动组件可相向或背向滑动地设置在液压锤击支架的下端；振动组件包括与液压锤击支架的下端面通过滑动组滑动连接的滑动体以及置于滑动体下端的振动体，振动体与滑动体通过轴杆纵向贯穿连接，轴杆的外圆周上套设有弹簧，滑动体的下端具有将桩帽的上边缘夹紧的夹紧组，滑动体内具有驱动滑动体、桩帽以及钢管桩上下振动的驱动组；S3、两个振动组件相向滑动，第一液压驱动缸缩至液压锤击支架内部，滑动体下端的夹紧组与桩帽的上边缘夹紧固定，驱动组启动带动钢管桩上下振动，持续5
‑
10min后停止振动，全站仪对钢管桩进行垂直度测量，根据垂直度偏差调整钢管桩的垂直度；
S4、夹紧组取消对桩帽的夹紧固定，同时两个振动组件背向滑动，两个振动组件之间形成具有容第一液压驱动缸上下顶升的空间，第一液压驱动缸启动，点动2
‑
3锤，暂停10
‑
15s，无异常后继续点动2
‑
3锤，再次暂停10
‑
15s，如此3
‑
4次，测量观测桩身数据，调整桩身姿态；S5、完成桩身姿态调整后观测15
‑
20min，无变化后继续第一液压驱动缸沉桩，每下降1
‑
2m观测调整，当钢管桩持续入土8
‑
10m后，改为每下降3
‑
4m观测调整一次，当钢管桩再持续入土8
‑
10m后，第一液压驱动缸正常液压沉桩。
[0006]本专利技术的进一步改进在于：液压锤击支架为纵向设置的矩形状框架结构。
[0007]本专利技术的进一步改进在于：滑动组包括设置在液压锤击支架下端前后两侧的滑轨，滑轨与滑动体相互嵌合设置，滑轨的两侧端凸出于液压锤击支架，滑动体的外侧端具有竖直朝上设置的固定块，固定块与液压锤击支架之间具有水平设置的第二液压驱动缸，第二液压驱动缸的驱动端与固定块固定连接，第二液压驱动缸伸缩实现滑动体在滑轨上的水平滑动。
[0008]本专利技术的进一步改进在于：第二液压驱动缸的固定端与液压锤击支架之间具有上加强筋和下加强筋，液压锤击支架前后侧具有X型状加强筋。
[0009]本专利技术的进一步改进在于：驱动组包括设置在振动体内水平设置的主动轴与从动轴，主动轴上具有主动齿轮，从动轴上具有从动齿轮，主动齿轮与从动齿轮相互啮合传动，主动轴通过驱动电机实现转动，主动轴与从动轴的外侧均具有上轴杆和下轴杆，上轴杆上套设有上啮合齿轮，下轴杆上套设有下啮合齿轮，上啮合齿轮、下啮合齿轮与对应一侧的主动齿轮、从动齿轮相互啮合，上轴杆与下轴杆上均套设有偏心设置的配重块，驱动电机启动带动主动轴上的主动齿轮转动，带动从动齿轮、上啮合齿轮以及下啮合齿轮同步转动，使多个偏心设置的配重块进行转动，从而实现振动体与对应的滑动体之间的上下振动。
[0010]本专利技术的进一步改进在于：夹紧组包括设置在振动体下侧的两个夹紧体，两个夹紧体之间具有容桩帽的上边缘纵向嵌设的间隙，夹紧体的外侧具有横向设置的第三液压驱动缸，第三液压驱动缸的驱动端贯穿该夹紧体将桩帽的上边缘夹紧。
[0011]本专利技术的进一步改进在于：桩帽包括由上至下依次设置的上环体部、锥体部、下环体部以及导向环体部，下环体部的内径大于上环体部的内径，锥体部内从上至下设置有砧座以及砧座连接件，钢管桩的上端贯穿导向环体部置于下环体部内，下环体部与钢管桩之间具有空隙，下环体部的内壁至钢管桩的外壁之间具有多个等间距圆周分布的第四液压驱动缸，第四液压驱动缸的驱动端具有与钢管桩的外壁紧贴的圆弧体。
[0012]本专利技术的进一步改进在于：圆弧体的内壁具有橡胶缓冲层。
[0013]本专利技术的进一步改进在于：砧座以及砧座连接件均为锥形状结构，且砧座与砧座连接件内部中空。
[0014]本专利技术的进一步改进在于：砧座的上端面具有向内凹陷的捶打限位凹体，捶打限位凹体与锤头的底部相配合。
[0015]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：本专利技术中当钢管桩通过吊机实现下沉，当钢管桩入泥0.8
‑
1m时，钢管桩与桩帽固定连接，桩帽与防土塞振动结构的夹紧组固定，并在驱动组的作用下呈一定频率的上下小幅度振动，将钢管桩底侧内部的粘土振松，有效避免钢管桩内部产生土塞现象而致使贯入
度减小，保证沉桩深度以及沉桩效率，避免因贯入度减小而反复过度锤击钢管桩桩头，保证钢管桩的结构强度。
[0016]附图说明：图1为本专利技术一种海上钢管桩沉桩工艺中沉桩装置的振动组件与钢管桩的连接示意图；图2为本专利技术一种海上钢管桩沉桩工艺中沉桩装置的液压锤击结构与钢管桩锤击时的连接示意图；图3为本专利技术一种海上钢管桩沉桩工艺中液压锤击结构与防土塞振动结构的连接示意图；图4为本专利技术一种海上钢管桩沉桩工艺中滑轨与滑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上钢管桩沉桩工艺，其特征在于，具体步骤包括：S1、通过吊机将钢管桩（1）下桩，下桩入泥0.8
‑
1m，停止下桩，在船舶平台支架上架设多个全站仪，相邻两个全站仪呈90
°
布设，全站仪架设在钢管桩（1）的正上方位置，对钢管桩（1）进行垂直度测量，根据垂直度偏差调整钢管桩（1）的垂直度；S2、定位沉桩装置（3），所述沉桩装置（3）包括钢管桩顶部固定结构（31）、液压锤击结构（32）以及防土塞振动结构（33）；所述钢管桩顶部固定结构（31）包括与船舶固定连接的纵向支架（311）以及设置在纵向支架（311）上的桩帽（312），所述钢管桩（1）的顶部嵌设在桩帽（312）内并与桩帽（312）固定；所述液压锤击结构（32）包括与吊机连接的液压锤击支架（321）以及置于液压锤击支架（321）内的第一液压驱动缸（322），所述第一液压驱动缸（322）纵向设置且第一液压驱动缸（322）的驱动端固定连接有锤头（323）；所述防土塞振动结构（33）包括设置在液压锤击支架（321）下端两侧的振动组件（331），两个所述振动组件（331）可相向或背向滑动地设置在液压锤击支架（321）的下端；所述振动组件（331）包括与液压锤击支架（321）的下端面通过滑动组（334）滑动连接的滑动体（332）以及置于滑动体（332）下端的振动体（338），所述振动体（338）与滑动体（332）通过轴杆（333）纵向贯穿连接，所述轴杆（333）的外圆周上套设有弹簧（335），所述滑动体（332）的下端具有将桩帽（312）的上边缘夹紧的夹紧组（336），所述滑动体（332）内具有驱动滑动体（332）、桩帽（312）以及钢管桩（1）上下振动的驱动组（337）；S3、两个所述振动组件（331）相向滑动，第一液压驱动缸（322）缩至液压锤击支架（321）内部，所述滑动体（332）下端的夹紧组（336）与桩帽（312）的上边缘夹紧固定，所述驱动组（337）启动带动钢管桩（1）上下振动，持续5
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10min后停止振动，全站仪对钢管桩（1）进行垂直度测量，根据垂直度偏差调整钢管桩（1）的垂直度；S4、所述夹紧组（336）取消对桩帽（312）的夹紧固定，同时两个所述振动组件（331）背向滑动，两个振动组件（331）之间形成具有容第一液压驱动缸（322）上下顶升的空间，第一液压驱动缸（322）启动，点动2
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3锤，暂停10
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15s，无异常后继续点动2
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3锤，再次暂停10
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15s，如此3
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4次，测量观测桩身数据，调整桩身姿态；S5、完成桩身姿态调整后观测15
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20min，无变化后继续第一液压驱动缸（322）沉桩，每下降1
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2m观测调整，当钢管桩持续入土8
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10m后，改为每下降3
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4m观测调整一次，当钢管桩再持续入土8
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10m后，第一液压驱动缸（322）正常液压沉桩。2.根据权利要求1所述一种海上钢管桩沉桩工艺，其特征在于，所述液压锤击支架（321）为纵向设置的矩形状框架结构。3.根据权利要求1所述一种海上钢管桩沉桩工艺，其特征在于，所述滑动组（334）包括设置在液压锤击支架（321）下端前后两侧的滑轨（3341），所述滑轨（3341）与滑动体（332）相互嵌合设置，所述滑轨（3341）的两侧端凸出于液压锤击支架（321），所述滑动体（332）的外侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏小芳，吴帅宇，王小合，裴立勤，余刚，朱军，
申请(专利权)人：华电重工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：