一种单桩导向架及导管架桩安装方法与流程

专利2026-02-26  18


本发明属于海上钻孔桩施工,具体涉及一种单桩导向架及导管架桩安装方法。


背景技术:

1、海上施工项目位于浅水区时,经常采用导管架的基础形式。当海床条件复杂,比如导管架需坐落在陡坡上,而且陡坡表层为一定厚度的软土,软土下方为一定厚度的岩石层,这种情况下,因为坡度很陡,表层软土在地震等海洋环境力或是打桩施工的作用力下极不稳定,容易发生滑坡。因此,在导管架平台支撑定位的桩(以下简称导管架桩)的安装过程中,导管架桩仅仅穿透表层软土是不可取的,需要嵌入岩石才能确保安全,也不能使用振动锤或冲击锤对表层土稳定影响大的打桩方式,这就需要使用钻孔灌注桩,一种对表层软土影响最小的方法。

2、导管架桩施工时,采用先沉桩,再套入导管架平台基础的安装形式。导管架一般为三腿以上结构,各腿之间有一定间距,通常导管架中心到各腿中心的距离相等,相应的,导管架桩的数量和位置均与导管架腿相对应。目前在海床陡坡上钻孔灌注桩作业时,主要采用2种形式:

3、形式1,对每个导管架桩的每个钻孔位置进行测绘定位,在钻孔位置搭建导管架桩的导向筒,利用导向筒,安装钢护筒,然后通过布置在导向筒结构上的钻机在护筒内进行钻孔,在钢护筒内放入导管架桩,浇注混凝土,拆除钢护筒和导向筒。

4、形式2,使用多桩导向架一次就位,依次完成各个导管架桩的定位、插入和浇筑。

5、现有技术形式1的海床陡坡钻孔灌注桩作业,每个导管架桩的安装位置均需要单独进行测绘定位和单独钻孔,整体作业过程复杂,容易产生定位误差,各桩之间的相对位置精度偏低;现有技术形式2的海床陡坡钻孔灌注桩作业,需要安装多桩导向架,导向架本身重量较大,需要使用大型浮吊进行安装和拆除,施工成本较高,尤其是海床的陡坡条件也限制了大型浮吊的使用。

6、因此,亟需一种能适应海床陡坡钻孔灌注桩作业,且施工作业过程简单、施工成本低、作业效率高,且仅使用小型浮吊即可满足作业需求的海上钻孔桩施工方法。


技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述不足,提供一种能适应海床陡坡钻孔灌注桩作业,且施工作业过程相对简单、施工成本低、作业效率高,可使用小型浮吊作业的单桩导向架及导管架桩安装方法。

2、本发明的目的是这样实现的:

3、一种单桩导向架,包含单桩基础、导向框架,以及连接单桩基础和导向框架的斜支撑;

4、所述单桩基础包含下端竖向插入海床岩层、顶部露出海面的单桩;

5、所述导向框架为中部坐在单桩顶部的矩形梁结构,导向框架的两端对称设置有导向筒;

6、所述斜支撑包含对称安装在导向框架两侧底部的上部斜支撑、安装在单桩上部外圆周上均匀布设的若干下部斜支撑;所述上部斜支撑与下部斜支撑通过法兰连接。

7、进一步的,所述下部斜支撑的数量不小于待安装导管架桩的数量。

8、进一步的,所述导向筒的数量为偶数个,对称设置在导向框架的两端

9、进一步的,所述单桩下部插入海床岩层部分的外圆周上设有多个突出的衬垫。

10、进一步的,所述导向框架底部与单桩顶部的接触部分通过角焊缝焊接连接。

11、进一步的,所述导向框架顶部设置有用于安装配重块或钻机的限位块。

12、一种导管架桩安装方法,是通过上述任一种单桩导向架实现的,包含以下步骤:

13、1)单桩安装

14、a.确定导管架中心点位置;

15、b.单桩套筒安装;

16、c.布置钻机,岩石钻孔;

17、d.插入单桩,在其进入岩石段部分灌浆;

18、e.拔出套筒;

19、2)导向框架安装

20、f.定位导向框架上的导向筒位于导管架首桩上方;

21、g.上部斜支撑和下部斜支撑对接并法兰连接;

22、h.导向框架底部和单桩顶部焊接连接或螺栓连接;

23、3)首桩安装

24、i.从首桩位置的导向筒插入套筒;

25、j.在导向框架上的首桩位置布置钻机,在对称桩位置布设配重块;

26、k.钻机岩石钻孔;

27、l.插入导管架桩,并在其进入岩石段部分灌浆;

28、m.拔出套筒;

29、4)次桩安装

30、n.在首桩导向筒对称位置的导向筒内插入套筒;

31、o.重复步骤j、k、l和m;

32、5)循环安装

33、p.解除导向框架底部与单桩顶部的连接;

34、q.解除上部斜支撑和下部斜支撑的法兰连接;

35、r.定位导向框架上的导向筒位于第三桩上方;

36、s.重复步骤g至o,其中首桩改为第三桩,次桩改为第四桩,完成第三桩和第四桩的安装;

37、6)剩余桩安装

38、t.重复执行步骤5),直至所有桩安装完毕;

39、6)移除导向架

40、u.重复步骤p和q;

41、v.移除导向框架;

42、w.水下海床位置处切除单桩并移除。

43、进一步的,所述步骤4)次桩安装的执行步骤n和o,替换为步骤p、q和r,其中第三桩改为次桩;步骤5)循环安装的执行步骤s改为仅完成第三桩的安装。

44、进一步的,所述步骤k钻机钻孔时,随着岩石钻孔反作用力逐渐加大,逐步减小对称位置配重块的重量。

45、进一步的,所述步骤p解除导向框架底部与单桩顶部的连接中,若为焊接连接则采用热切割将导向框架和单桩分离。

46、与现有技术相比,本发明的有益效果是:

47、本发明通过采用单桩基础形式的单桩导向架,先在导管架待安装位置的中心处钻孔安装单桩,再利用转动导向框架,导向框架上的导向筒自动定位出所有待安装导管架桩的位置,降低施工难度,且无需反复多次测绘定位,各桩之间的位置偏差小,精度高,作业效率高,作业成本低;单桩和导向框架分体式拆装,单个部件重量低,显著降低了浮吊能力要求,小型浮吊即可满足施工需求,大幅降低施工成本。



技术特征:

1.一种单桩导向架,其特征在于:包含单桩基础、导向框架(1),以及连接单桩基础和导向框架(1)的斜支撑;

2.根据权利要求1所述的单桩导向架,其特征在于:所述下部斜支撑(5)的数量不小于待安装导管架桩(6)的数量。

3.根据权利要求1所述的单桩导向架,其特征在于:所述导向筒(3)的数量为偶数个,对称设置在导向框架(1)的两端。

4.根据权利要求1所述的单桩导向架,其特征在于:所述单桩(2)下部插入海床岩层部分的外圆周上设有多个突出的衬垫(7)。

5.根据权利要求1所述的单桩导向架,其特征在于:所述导向框架(1)底部与单桩(2)顶部的接触部分通过角焊缝焊接连接。

6.根据权利要求1所述的单桩导向架,其特征在于:所述导向框架(1)顶部设置有用于安装配重块(9)或钻机(10)的限位块(8)。

7.一种导管架桩安装方法,其特征在于:是通过所述权利要求1至6中的任一种单桩导向架实现的,包含以下步骤:

8.根据权利要求7所述的导管架桩安装方法,其特征在于:所述步骤4)次桩安装的执行步骤n和o,替换为步骤p、q和r,其中第三桩改为次桩;步骤5)循环安装的执行步骤s改为仅完成第三桩的安装。

9.根据权利要求7所述的导管架桩安装方法,其特征在于:所述步骤k钻机钻孔时,随着岩石钻孔反作用力逐渐加大,逐步减小对称位置配重块的重量。

10.根据权利要求7所述的导管架桩安装方法,其特征在于:所述步骤p.解除导向框架底部与单桩顶部的连接中,若为焊接连接则采用热切割将导向框架和单桩分离。


技术总结
本发明涉及一种单桩导向架及导管架桩安装方法,所述单桩导向架包含单桩基础、导向框架,以及连接两者的斜支撑;所述单桩基础包含下端竖向插入海床岩层、顶部露出海面的单桩;所述导向框架为中部坐在单桩顶部的矩形梁结构,导向框架的两端对称设置有导向筒;所述导管架桩安装方法利用导向框架在单桩上旋转,自动定位各导管架桩的安装位置。本发明能适应海床陡坡钻孔灌注桩作业,且施工作业过程相对简单、施工成本低、作业效率高,可使用小型浮吊作业。

技术研发人员:孙景军,于雷,付晓光,曹艳姣
受保护的技术使用者:环球海洋工程(天津)有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/7/25
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