本发明专利技术公开了一种海上大直径钢管桩防溜桩装置及其使用方法，包括下部外套筒、中间隔板、上部筒体、锁紧机构和自适应闭合阀门；下部外套筒用于套装在待施工的钢管桩上，中间隔板设置在下部外套筒顶部，使钢管桩内部形成封闭空间效果；上部筒体用于安装振锤装置；锁紧机构设置在下部外套筒上，用于将防溜桩装置固定在钢管桩上；在中间隔板上开设有与外部相通的透水通道，自适应闭合阀门安装在透水通道中，能够根据钢管桩的下沉状态对透水通道的导通状态进行自适应控制。钢管桩发生溜桩时，钢管桩外排的水流速度大大增加，在持续快速外排的水流作用下推动锥形阀芯克服复位弹簧的阻力关闭锥形壁的开口，使得钢管桩内水压增加，有效阻止溜桩。效阻止溜桩。效阻止溜桩。
【技术实现步骤摘要】
海上大直径钢管桩防溜桩装置及其使用方法
[0001]本专利技术属于海洋工程的桩基施工
，特别是涉及一种海上大直径钢管桩防溜桩装置及其使用方法。
技术介绍
[0002]从浅水区域的港口码头、桥梁、海上风力发电场到深水区域的海洋导管架平台等海洋资源开采开发设备都离不开桩基的建设。钢管桩可以承担桩锤的间断式锤击冲力，桩基承载力大，设计灵活性大，钢桩长度便于加长或截断等调整，被广泛应用于海洋结构桩基施工中，而且对于钢桩可打入性来说，开口钢桩比闭口钢桩更加容易打入土层内。海上打桩过程容易受风阻、水流、岩土性质等条件的影响和环境条件限制，因此打桩的危险因素增加，困难愈加明显。同时，随着世界材料和设备制造能力的不断提升，钢桩的尺寸巨变，呈现直径变大，桩身变长，打入土深度变深的特点，因此必须对打桩过程中钢桩的打桩方案进行安全性防护设计，以保证沉桩安全。
[0003]大直径超长钢桩在持续打桩过程中会出现一种突发状况，即钢桩在某次锤击或两次锤击间断中突然自动下沉一定深度，施工中将此时钢桩自动下沉状态称为溜柱。溜桩是打桩施工中一种危险现象，溜桩的发生影响打桩的效率，溜桩速度过快会对桩锤和钢桩造成损伤，増加打桩的成本，甚至导致桩基不能使用，需要换桩或换打桩区域。溜桩还会导致不能正确评估打桩后桩基承载力。
[0004]为解决大直径钢管桩溜桩问题，目前现有技术主要是通过在桩口增加限流板，改变限流板上的透水孔的通水量，从而减缓溜桩时贯入速度，这种方法需要先通过检测手段判断钢管桩是否发生溜桩再通过电控系统进行主动控制限流板上的透水孔的通水量，该方法的检测和控制系统较为复杂，导致工作稳定性和有效性较低，而且在应对快速溜桩时的响应速度也不足，未能充分满足防溜桩需求。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种海上大直径钢管桩防溜桩装置及其使用方法。
[0006]为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：一种海上大直径钢管桩防溜桩装置，包括下部外套筒、中间隔板、上部筒体、锁紧机构和自适应闭合阀门；下部外套筒用于套装在待施工的钢管桩上，所述中间隔板设置在下部外套筒顶部，将下部外套筒顶部封闭；所述上部筒体设置在中间隔板上部，用于安装振锤装置；所述锁紧机构设置在下部外套筒上，用于实现将防溜桩装置固定在待施工的钢管桩上；在中间隔板上开设有与外部相通的透水通道，所述自适应闭合阀门安装在透水通道中，能够根据钢管桩的下沉状态对透水通道的导通状态进行自适应控制；
自适应闭合阀门包括阀壁和安装在阀壁内部的锥形阀芯、复位弹簧、支撑板，所述阀壁的前端为开口的锥形壁，后端为圆筒壁，所述支撑板固定连接在阀壁的圆筒壁上，锥形阀芯通过复位弹簧安装在支撑板上，复位弹簧在自然状态下，锥形阀芯与锥形壁的开口是分离状态。
[0007]在上述技术方案中，锁紧机构的数量优选为6
‑
12个，呈圆周均匀分布在下部外套筒上。
[0008]在上述技术方案中，下部外套筒包括上部等直径圆筒段和下部渐扩圆筒段，上部等直径圆筒段的内壁上设置橡胶材质的密封圈，所述锁紧机构安装在下部渐扩圆筒段内侧。
[0009]在上述技术方案中，锁紧机构包括三角形的顶紧块和液压杆，液压杆的尾部铰接在下部渐扩圆筒段上，液压杆的前部与顶紧块铰接，通过液压杆驱动顶紧块进入钢管桩和下部渐扩圆筒段的夹角处，将下部外套筒与钢管桩固定。
[0010]在上述技术方案中，在下部渐扩圆筒段上开设用于安装所述液压杆的安装孔。
[0011]在上述技术方案中，在中间隔板的底面边缘位置设置一圈阶梯结构，在该阶梯结构上沿横向开设透水通道。
[0012]在上述技术方案中，所述透水通道的数量为多个，呈圆周均匀分布在中间隔板上。
[0013]上述海上大直径钢管桩防溜桩装置的使用方法如下：步骤1：将海上大直径钢管桩防溜桩装置的下部外套筒套装在钢管桩上端口上，然后启动锁紧机构，将海上大直径钢管桩防溜桩装置与钢管桩固定；步骤2：在海上大直径钢管桩防溜桩装置的上部筒体安装振锤装置，通过透水通道和自适应闭合阀门向钢管桩内注满水；步骤3：启动振锤装置，对钢管桩进行振沉，在钢管桩振沉过程中，钢管桩正常速度下沉时，钢管桩内部的水能够通过自适应闭合阀门和透水通道排出；钢管桩发生溜桩时，钢管桩内部的水压突然增大，外排的水流速度大大增加，在持续快速外排的水流作用下推动锥形阀芯克服复位弹簧的阻力关闭锥形壁的开口，使得钢管桩内水压增加，有效阻止溜桩；步骤4：钢管桩振沉到指定深度位置后，控制锁紧机构解锁，然后通过拉绳将海上大直径钢管桩防溜桩装置和振锤装置一同上提。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的防溜桩装置结构简单，不需要复杂的检测和控制系统，通过在中间隔板上开设有与外部相通的透水通道，并在透水通道中设置自适应闭合阀门，能够根据钢管桩的下沉状态对透水通道的导通状态进行自适应控制；在钢管桩振沉过程中，钢管桩正常速度下沉时，钢管桩内部的水能够通过自适应闭合阀门和透水通道排出；钢管桩发生溜桩时，钢管桩内部的水压突然增大，外排的水流速度大大增加，在持续快速外排的水流作用下推动自适应闭合阀门的锥形阀芯克服复位弹簧的阻力关闭锥形壁的开口，使得钢管桩内水压增加，从而有效阻止溜桩。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的海上大直径钢管桩防溜桩装置的结构示意图。
[0016]图2为本专利技术中的锁紧机构的局部放大示意图。
[0017]图3为本专利技术中的自适应闭合阀门自然状态的示意图。
[0018]图4为本专利技术中的自适应闭合阀门受水流推动后处于闭合状态的示意图。
[0019]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，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
[0020]以下结合具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0021]参见附图1
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附图3，一种海上大直径钢管桩防溜桩装置，包括下部外套筒1、中间隔板2、上部筒体3、锁紧机构4和自适应闭合阀门5。
[0022]下部外套筒1用于套装在待施工的钢管桩6上，所述中间隔板2设置在下部外套筒1顶部，将下部外套筒1顶部封闭，所述上部筒体3设置在中间隔板2上部，上部筒体3的口径与待施工的钢管桩6口径一致，工作时，上部筒体3的上端口用于安装振锤装置（现有技术中，振锤装置是安装在钢管桩6上端口，直接对钢管桩6产生振沉力），以使振锤装置产生的振沉力能够通过本专利技术的防溜桩装置传递至钢管桩6。
[0023]所述锁紧机构4设置在下部外套筒1上，用于实现将防溜桩装置固定在待施工的钢管桩6上，锁紧机构4的数量优选为6
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12个，呈圆周均匀分布在下部外套筒1上。具体的讲，下部外套筒1包括上部等直径圆筒段1.1和下部渐扩圆筒段1.2，上部等直径圆筒段1.1的内壁上设置橡胶材质的密封圈9，以增加下部外套筒1与钢管桩6之间的密封效果，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种海上大直径钢管桩防溜桩装置，其特征在于：包括下部外套筒、中间隔板、上部筒体、锁紧机构和自适应闭合阀门；下部外套筒用于套装在待施工的钢管桩上，所述中间隔板设置在下部外套筒顶部，将下部外套筒顶部封闭；所述上部筒体设置在中间隔板上部，用于安装振锤装置；所述锁紧机构设置在下部外套筒上，用于实现将防溜桩装置固定在待施工的钢管桩上；在中间隔板上开设有与外部相通的透水通道，所述自适应闭合阀门安装在透水通道中，能够根据钢管桩的下沉状态对透水通道的导通状态进行自适应控制；所述自适应闭合阀门包括阀壁和安装在阀壁内部的锥形阀芯、复位弹簧、支撑板，所述阀壁的前端为开口的锥形壁，后端为圆筒壁，所述支撑板固定连接在阀壁的圆筒壁上，锥形阀芯通过复位弹簧安装在支撑板上，复位弹簧在自然状态下，锥形阀芯与锥形壁的开口是分离状态。2.根据权利要求1所述的海上大直径钢管桩防溜桩装置，其特征在于：锁紧机构的数量为6
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12个，呈圆周均匀分布在下部外套筒上。3.根据权利要求1所述的海上大直径钢管桩防溜桩装置，其特征在于：下部外套筒包括上部等直径圆筒段和下部渐扩圆筒段，上部等直径圆筒段的内壁上设置橡胶材质的密封圈，所述锁紧机构安装在下部渐扩圆筒段内侧。4.根据权利要求3所述的海上大直径钢管桩防溜桩装置，其特征在于：锁紧机构包括三角形的顶紧块和液压杆，液压杆的尾部铰接在下部渐扩圆筒段上，液压杆的前部与顶紧...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜瑞刚，秦志凯，张兵，马经纬，潘鼎新，
申请(专利权)人：中交第一航务工程局有限公司总承包工程分公司，
类型：发明
国别省市：
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