專利名稱：一種低能見度水下插樁方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水下插樁方法，特別是涉及一種低能見度水下插樁方法。
背景技術(shù)：
在海上石油的開采過程中，經(jīng)常要進行水下插樁。目前，在水下插樁的過程中，通常是通過ROV(REMOTE OPERATION VESSEL)或者潛水員觀察來有效引導鋼樁在水下插入鋼樁套筒。然而，在水下能見度比較低的地方，如果還采用ROV或者潛水員觀察的方法，則無法有效引導鋼樁在水下插入鋼樁套筒，造成延誤工期、甚至損壞街購物等不良后果。因此，急需要能有一種應用于能見度比較低的水下插樁技術(shù)的面世。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種特別適用于低能見度的水下插樁方法。
為達到上述目的，本發(fā)明采用的低能見度水下插樁方法，包括有以下步驟(1)首先計算出樁基結(jié)構(gòu)中心至鋼樁套筒邊緣的距離，按照該距離長度制作出標桿；(2)在樁基頂部推算鋼樁套筒的角度，將標桿沿該角度固定于樁基礎(chǔ)頂部，使標桿末端指向套筒邊緣；(3)根據(jù)施工時的流速計算出鋼樁在海流的作用下于水面處產(chǎn)生的偏移量；(4)吊機起吊鋼樁沿標桿末端入水，根據(jù)鋼樁入水深度判斷樁尖接近套筒頂部時，用角度尺測量鋼樁傾斜角度對已計算出的偏移量進行校核；(5)按照校核過鋼樁偏移量對標桿進行調(diào)整，并通過吊機起吊鋼樁沿標桿末端入水，鋼樁最終插入套筒。
采用了本發(fā)明所提供的方法后，由于提前判斷海水流動對鋼樁在插樁過程時的影響，并通過調(diào)整標桿，使鋼樁按照一個調(diào)整量入水，這樣就使得在能見度比較低的水域，不需要通過ROV或者潛水員觀察來引導鋼樁，從而使鋼樁可以直接插入到水下的鋼樁套筒中。當然，本發(fā)明更可以應用在能見度比較高的水域，不但減少了淺水員的勞動強度，更增加了插樁的準確性。


圖1為本發(fā)明中樁基結(jié)構(gòu)的俯視示意圖，并揭示出標桿末端指向套筒邊緣圖2為本發(fā)明中鋼樁入水時的示意圖
具體實施例方式
本發(fā)明所提供的一種低能見度水下插樁方法，包括有以下步驟(1)首先計算出樁基結(jié)構(gòu)中心至鋼樁套筒邊緣的距離，按照該距離長度制作出標桿；(2)在樁基頂部推算鋼樁套筒的角度，將標桿沿該角度固定于樁基礎(chǔ)頂部，使標桿末端指向套筒邊緣；(3)根據(jù)施工時的流速計算出鋼樁在海流的作用下于水面處產(chǎn)生的偏移量；(4)吊機起吊鋼樁沿標桿末端入水，根據(jù)鋼樁入水深度判斷樁尖接近套筒頂部時，用角度尺測量鋼樁傾斜角度對已計算出的偏移量進行校核；(5)按照校核過鋼樁偏移量對標桿進行調(diào)整，并通過吊機起吊鋼樁沿標桿末端入水，鋼樁最終插入套筒。
首先如圖1所示，根據(jù)樁基結(jié)構(gòu)的詳細設(shè)計圖紙計算出樁基結(jié)構(gòu)中心1至鋼樁套筒2邊緣的距離，按照該距離長度制作出標桿3，標桿3要求非常直且長度準確；然后，在樁基頂部推算鋼樁套筒的角度，將標桿3沿該角度固定于樁基礎(chǔ)頂部11，并使標桿3末端指向套筒2邊緣；之后，根據(jù)施工當時的流速計算出鋼樁在海流的作用下于水面處產(chǎn)生的偏移量，其計算公式如下G×M+F×N+f×L＝0下面，舉一具體實施例，說明該計算過程該鋼樁為1824×50mm，長度為46m，密度為7.849×103kg/m3；海水流速度假定為2節(jié)不變，即1.02m/s，密度為1.025×103kg/m3，海水深度為26m，但考慮到海底樁套筒的高度為3.02m，所以只需考慮樁的實際入水深度為26-3.02＝22.98m即可；假定鋼樁在一傾斜角度α的情況下達到平衡；由結(jié)構(gòu)靜力學知識知鋼樁在受到4個力(重力G、浮力F、水流力f、拉力T)的作用下達到最終的平衡。考慮到力矩平衡，在假定鋼樁頂部不動的情況下，對鋼樁頂部取矩重力矩為M，浮力矩為N，水流力力矩為L。則有下式成立G×M+F×N+f×L＝0(1)鋼樁重力G＝46(m)×7.849×103(kg/m3)×9.8(N/kg)×3.142×[1.8242-(1.824-2×0.05)2]/4(m2)(2)＝819354.6(N)鋼樁浮力F＝1.025×103(kg/m3)×(46-23.02/cosα)(m)×9.8(N/kg)×3.142×[1.8242-(1.824-2x×0.05)2]/4(m2)(3)鋼樁水流力f＝0.65×1.824(m)×1.025×103(kg/m3)×(46-23.02/cosα)(m)
×1.022(m/s)2/2 (4)重力矩為M＝46xsinα/2(m)(5)浮力矩為N＝((46-23.02/cosα)/2+23.02/cosα)×sinα(m) (6)水流力力矩為L＝((46-23.02/cosα)/2+23.02/cosα)×cosα(m) (7)把(2)(3)(4)(5)(6)(7)代入(1)式求解得α＝1.4135°則鋼樁底部最大水平位移為1＝46(m)×sinα＝1.135(m)標桿處鋼樁的最大水平位移為X＝(22.98+1.944)(m)×tanα＝0.616(m)當計算出偏移量后，如圖2所示，用吊機起吊鋼樁4沿標桿3末端入水，根據(jù)鋼樁入水深度判斷樁尖接近套筒頂部時，用角度尺測量鋼樁傾斜角度，并對已計算出的偏移量進行校核，校核的方法主要是通過視覺觀察指揮吊機，使鋼樁與標桿末端之間的距離滿足計算的要求。校核完成后，通過吊機起吊鋼樁沿標桿末端入水，鋼樁最終插入套筒。
采用了本發(fā)明所提供的方法后，由于提前判斷海水流動對鋼樁在插樁過程時的影響，并通過調(diào)整標桿，使鋼樁按照一個調(diào)整量入水，這樣就使得在能見度比較低的水域，不需要通過ROV或者潛水員觀察來引導鋼樁，從而使鋼樁可以直接插入到水下的鋼樁套筒中。當然，本發(fā)明更可以應用在能見度比較高的水域，不但減少了淺水員的勞動強度，更增加了插樁的準確性。
權(quán)利要求
1.一種低能見度水下插樁方法，包括有以下步驟(1)首先計算出樁基結(jié)構(gòu)中心至鋼樁套筒邊緣的距離，按照該距離長度制作出標桿；(2)在樁基頂部推算鋼樁套筒的角度，將標桿沿該角度固定于樁基礎(chǔ)頂部，使標桿末端指向套筒邊緣；(3)根據(jù)施工時的流速計算出鋼樁在海流的作用下于水面處產(chǎn)生的偏移量；(4)吊機起吊鋼樁沿標桿末端入水，根據(jù)鋼樁入水深度判斷樁尖接近套筒頂部時，用角度尺測量鋼樁傾斜角度對已計算出的偏移量進行校核；(5)按照校核過鋼樁偏移量，通過吊機起吊鋼樁沿標桿末端入水，鋼樁最終插入套筒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述標桿要求非常直且長度準確。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述第(3)步中，根據(jù)施工時的流速計算出鋼樁在海流的作用下于水面處產(chǎn)生的偏移量的公式為G×M+F×N+f×L＝0式中G-鋼樁重力，F(xiàn)-鋼樁浮力，f-鋼樁水流力，M-重力矩為，N-浮力矩為，L-水流力力矩為。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低能見度水下插樁方法，包括有以下步驟1)計算出樁基結(jié)構(gòu)中心至鋼樁套筒邊緣的距離，按照該距離長度制作出標桿；2)在樁基頂部推算鋼樁套筒的角度，將標桿沿該角度固定于樁基礎(chǔ)頂部；3)根據(jù)施工時的流速計算出鋼樁在海流的作用下于水面處產(chǎn)生的偏移量；4)吊機起吊鋼樁沿標桿末端入水，根據(jù)鋼樁入水深度判斷樁尖接近套筒頂部時，用角度尺測量鋼樁傾斜角度對已計算出的偏移量進行校核；5)按照校核過鋼樁偏移量對標桿進行調(diào)整，并通過吊機起吊鋼樁沿標桿末端入水，鋼樁最終插入套筒。本發(fā)明由于提前判斷海水流動對鋼樁在插樁過程時的影響，使鋼樁按照一個調(diào)整量入水，而使鋼樁可以直接插入到水下的鋼樁套筒中。
文檔編號E02D15/08GK1978793SQ20051012779
公開日2007年6月13日 申請日期2005年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月7日
發(fā)明者劉日柱, 楊公升, 郝軍, 陳永欣, 陶付文, 何寧 申請人:中國海洋石油總公司, 海洋石油工程股份有限公司