一种新的独柱结构及其安装方法

摘要

一种新的独柱结构及其安装方法，是由吸力桩+打入桩8、中央立柱9和小平台10组成，其特征在于采用吸力式+打入式的联合基础，小平台10与中央立柱9焊接为一体结构。中心导向筒3位于筒体1中央，上端高出顶盖2，成喇叭口形状，下端与筒体1底端齐平。在中心导向筒3的下肋板5中间处设有清泥喷冲环7；在中心导向筒3的中间处设有灌浆喷冲环6。顶盖2设有泵口12，用来安装潜水泵13或气力泵。本发明的优越性在于新的独柱结构改变了表层土壤的P－Y曲线，有利于减小水平力作用下的位移，同时也提高了桩的结构强度。在施工中，新的独柱结构联合基础可以分体吊装，减小吊装重量，同时吸力桩对打入桩起扶正定位作用。

说明书

技术领域

本发明属于海洋工程领域海上独柱结构型式及其安装方法的创新。

背景技术

目前在海洋工程中广泛应用的有两类独柱结构，一类是打入桩柱结构，另一类是吸力桩柱结构。根据土抗力的特性，表层土壤的承载力很弱，而打入桩柱结构又呈细长形，因此它在受自然环境力作用时在泥面处会产生较大水平位移，容易导致打入桩柱结构疲劳使其损坏，同时打入桩在海上进行施工时还需要扶正装置辅助作业，但这类结构的特点是海上施工技术成熟；而吸力桩柱则通过自身结构提高了表层土壤的承载能力，但由于吸力桩柱结构呈短粗形，在受自然环境力作用时会导致结构发生倾覆，但这类结构的特点是海上施工工期短并可重复利用。另外，吸力桩柱结构形式与特殊的海上吸力沉放法相适应。在上述两类独柱结构在自身受外力作用时都存在不足之处。

发明内容

为优化结构并弥补两类独柱结构的各自缺陷，有效降低对海上施工资源的使用，本发明提供一种新的独柱结构及其安装方法。这种独柱结构兼有吸力桩柱和打入桩柱两类结构的型式，通过钢缆将吸力桩和打入桩连接成一体或分体吊装入水下放。这种独柱结构由于本身所具有的结构型式，相应的海上安装方法也特殊——即吸力沉放法与打入法的联合，结构靠自重入泥形成吸力密封条件，并可在吸力桩吸力沉放贯入过程中完成调平与清泥，贯入到位后，用打桩锤使打入桩贯入海底土壤预定深度，然后灌浆使打入桩和吸力桩固结成一体，改善打入桩和吸力桩各自的不足，提高独柱结构承受环境力的能力，并达到了降低对海上施工资源的使用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：新的独柱结构由筒体、顶盖、中心导向筒、上肋板、下肋板、灌浆喷冲环、清泥喷冲环、打入桩、中央立柱和小平台组成，其特征在于采用吸力式+打入式的联合基础，筒体与中心导向筒之间通过顶盖、上肋板和下肋板连接为一体结构(简称吸力桩)。中心导向筒位于筒体中央，上端高出顶盖，成喇叭口形状，用于打入桩的插桩导向，下端与筒体底端齐平。在中心导向筒的下肋板中间处设有清泥喷冲环，上端在吸力桩贯入时与高压泵连接；在中心导向筒的中间处设有灌浆喷冲环，上端与施工支持船上的注浆泵连接。顶盖设有泵口，用来安装抽取吸力桩内水的泵，如潜水泵或气力泵。新的独柱结构在海上安装时，可由驳船装载运输，起重船吊装入水，依靠自重使吸力桩入泥达到初始密封条件，启动清泥喷冲环的高压泵，清除中心导向筒内的土塞，并通过潜水泵抽取吸力桩内的水，使吸力桩在贯入海底土壤过程中完成中心导向筒内的清泥。该过程可通过控制吸力桩顶部泵阀系统使潜水泵抽水或注水，来调整吸力桩的入泥深度与水平度。吸力桩到位后，进行打桩作业，打入桩达到预定要求后，即可进行吸力桩和打入桩之间的灌浆作业，最后将中央立柱连同小平台一起安装于打入桩上。本发明的有益效果是新的独柱结构在泥面处P-Y曲线的土反力P大，有利于减小水平力作用下的位移，同时也提高了桩的结构强度。在施工中，新的独柱结构可以将吸力桩与打入桩柱分别吊装，减小吊装重量，降低了对起重船的要求，同时吸力桩对打入桩起扶正定位作用，无需打入桩的扶正装置。

附图说明

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明正视图和剖视图；

图2是本发明一体吊装入水下放示意图；

图3是本发明安装完毕示意图。

其中：1-筒体；2-顶盖；3-中心导向筒；4-上肋板；5-下肋板；6-灌浆喷冲环；7-清泥喷冲环；8-打入桩；9-中央立柱；10-小平台；11-送桩；12-泵口；13-潜水泵；14-浮吊；15-水面；16-土壤。

具体实施方式

新的独柱结构见图1，由筒体1、顶盖2、中心导向筒3、上肋板4、下肋板5、灌浆喷冲环6、清泥喷冲环7、打入桩8、中央立柱9、小平台10和泵口12组成，打入桩8位于中心导向筒3内，中央立柱9和小平台10与打入桩8连接；顶盖2顶面设有泵口12，其上方安装潜水泵13或气力泵。

新的独柱结构一体吊装入水下放见图2，此时由浮吊14吊起吸力桩、打入桩8以及送桩11和潜水泵13下放至海底泥面，并靠自重使吸力桩和打入桩8基础初始入泥达到密封条件。

新的独柱结构通过抽取吸力桩内的水，使吸力桩贯入海底土壤16中，在贯入土壤16过程中，通过控制吸力桩顶部泵阀系统使潜水泵13抽水或注水，来调整吸力桩入泥深度和水平度，同时高压水通过清泥喷冲环7对中心导向筒3内的土塞进行清除。吸力桩贯入到位后，用打桩锤击打送桩11使打入桩8也贯入到土壤16预定深度，然后通过灌浆喷冲环6往中心导向筒3内壁与打入桩8外壁之间的环形空间灌浆，最后将中央立柱9连同小平台10安装至打入桩8上，见图3。