專利名稱：潮間帶施打大直徑鋼管樁沉樁方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水上樁基施工方法，尤其涉及一種潮間帶施打大直徑鋼管樁沉樁方法。
背景技術(shù)：
風能資源作為一種可再生清潔能源，其開發(fā)利用逐漸受到普遍重視，風電場建設(shè)逐步由陸上發(fā)展到海上，建設(shè)海上風電場是目前國際新能源發(fā)展的重要方向，歐美等發(fā)達國家已在近海海域建設(shè)了多個風力發(fā)電站，并且還在加大這方面的資金投入。由于海上施打的大直徑鋼管樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)輕、材料省、施工簡便、工期短、質(zhì)量容易控制、機械化施工程度高，因此目前世界上80 %的海上風電基礎(chǔ)采用大直徑鋼管樁，鋼管樁直徑4. 5 6. Im,樁長 40 70m，樁重250 600t，但均是基于在深水區(qū)采用大型專用打樁船才得以實現(xiàn)。我國沿海特殊的工程地質(zhì)和海底地形具有遼闊的沿海灘涂，形成了重要的土地資源和空間資源。潮間帶是海水漲至最高潮時淹沒，退至最低潮時露灘的灘涂，風力資源豐富，非常適合建設(shè)大規(guī)模風電場。但是由于潮水漲落起伏的影響，潮間帶漲潮時平均水深只有2. 0米，且一天中高水位持續(xù)時間只有2到3小時，常規(guī)打樁船無法在此區(qū)域內(nèi)作業(yè)。因此，從施工方面制約了大直徑鋼管樁基礎(chǔ)的應用，使得潮間帶風電場建設(shè)在國內(nèi)外尚無可行的施工方法，施工的高難度使得世界各國望而卻步。目前，在國內(nèi)部分地區(qū)進行了小直徑群樁作為潮間帶風機基礎(chǔ)的嘗試，如9根直徑800mm灌注樁低樁承臺、5根直徑1800mm鋼管樁導管架基礎(chǔ)等，然而嘗試的效果不甚理想，不僅施工難度較大，而且施工效率也非常低， 工程造價高，嚴重影響了我國潮間帶風電事業(yè)的發(fā)展。潮間帶施打大直徑鋼管樁沉樁的難度在于(1)由于大直徑鋼管樁重量較大，在潮間帶水深小的條件限制下，很難采用大型起重船進行施工，而一般的起重船采用常規(guī)兩點吊立樁工藝基本無法施工，即使施工也是在一定的特殊條件才可以進行，而且施工工序十分繁瑣，施工效率很低；( 大直徑鋼管樁重量和體積比一般鋼管樁大很多，只能采用吊打沉樁工藝，樁的垂直度調(diào)整比較困難；C3)大直徑鋼管樁尺寸大，采用常規(guī)的兩臺經(jīng)緯儀直角交匯掃描樁邊的垂直度觀測方法很難保證施工精度要求，沉樁質(zhì)量不容易控制。(申請?zhí)?0111(^8780)公開了一種潮間帶單樁風機基礎(chǔ)施工工藝，其特征在于， 所述施工工藝包括以下步驟(1)高潮時將定位船、運輸船以及起重船拖至指定地點；(2) 將起重船拋錨定位；(3)將基礎(chǔ)樁水平吊裝；(4)將基礎(chǔ)樁立樁；( 將基礎(chǔ)柱送入抱樁器；調(diào)整基礎(chǔ)樁垂直度；(7)基礎(chǔ)樁自沉；(8)垂直度檢查，如果不滿足則重新進行基礎(chǔ)樁自沉；(9)解除吊點；(10)將打樁錘、壓錘吊起；(11)啟動液壓沖擊錘動力系統(tǒng)；(12)沖擊錘捶打；(13)垂直度檢查，如果垂直度不滿足，則調(diào)整沖擊錘捶打；(14)沖擊沉樁；(15)標高、灌入度測量，如果標高、灌入度小滿足，則調(diào)整沖擊沉樁的步驟；(16)停錘；(17)起重船卸下。上述專利申請公開的工藝的問題在于(1)該施工工藝需要將鋼管樁吊到灘面上，然后施工人員下到灘面上進行解鋼絲繩和掛鋼絲繩，因此海床的地基承載力要求較高，必須能夠承受一定的荷載，保證鋼管樁和施工人員不陷入泥中太深，因此施工范圍具有很大的CN 102425167 A
說明書
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局限性，不適合淤泥質(zhì)軟弱海床的地方，同時由于施工人員要下到灘面上作業(yè)，因此必須等潮水完全退去之后才能作業(yè)，因此作業(yè)時間也很短，施工安全也難以保證。(2)采用常規(guī)的兩臺經(jīng)緯儀直角交匯掃描樁邊的垂直度觀測方法，完全靠觀測人員的經(jīng)驗估讀樁的垂直度偏差，測量精度不高，不能滿足大直徑鋼管樁垂直度要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)的不足，而提供一種潮間帶施打大直徑鋼管樁沉樁方法，針對在潮間帶施打大直徑鋼管樁缺少專門打樁船機設(shè)備，施工難度大的問題；在滿足鋼管樁起吊和運輸?shù)那闆r下，將吃水小、帶坐灘功能的起重船、大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船合理布置；采用專門的鋼管樁起吊和定位、調(diào)節(jié)垂直方法，在起重船上安裝作為導向和調(diào)節(jié)的抱樁器，用大型液壓沖擊錘吊打施工，可以施打直徑6. Om以內(nèi)、樁長60m 以內(nèi)、樁重600t以內(nèi)鋼管樁，并達到設(shè)計所要求的入土深度和垂直度，很好地解決了潮間帶施打大直徑鋼管樁的施工難題。本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案一種潮間帶施打大直徑鋼管樁沉樁方法，其特征是使用大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船與帶坐灘功能的全回轉(zhuǎn)起重船配合實現(xiàn)大直徑鋼管樁沉樁作業(yè)的具體步驟如下第一步鋼管樁加工制作完成，經(jīng)檢驗合格后，在碼頭吊裝到大直徑鋼管樁大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船上運至施工現(xiàn)場；第二步在潮間帶潮位滿足起重船和大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船吃水要求時，起重船根據(jù)船上配置的GPS打樁定位系統(tǒng)指示在設(shè)計樁位處首先駐位，拋“十” 字交叉錨粗略定位，大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船在起重船駐好位后過來靠泊，通過纜繩帶在起重船的系纜柱上；在退潮后，起重船即將坐灘時，通過絞錨調(diào)整起重船位置，使抱樁器中心對準設(shè)計樁位中心，保證起重船坐灘后樁位偏差在允許范圍內(nèi)；第三步大直徑鋼管樁大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船駐好位后，在鋼管樁水平起吊前，在鋼管樁頂端安裝高靈敏度的傾角傳感器；第四步起重船坐灘后將錨纜放松，將大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船固定支架和滑動小車鋼絲繩解開，起重船吊機采用雙鉤吊住鋼管樁上端的兩吊耳，鋼管樁底端支撐在滑動小車上，吊機雙鉤緩慢同時升起，大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船船艏卷揚機緩慢拉著滑動小車向前移動，直到鋼管樁被豎直吊起來；第五步將豎立的鋼管樁吊入起重船左側(cè)的抱樁器中，下層抱樁器的四個千斤頂前端滾輪調(diào)整到與鋼管樁外壁1 2cm的間隙；首先通過吊機的1號勾頭和2號勾頭升降調(diào)整鋼管樁兩個吊耳連線方向的垂直度，垂直度在5%。以內(nèi)時，下層抱樁器該方向的兩個千斤頂前端滾輪將鋼管樁頂緊，吊機兩鉤同時下降使鋼管樁入泥30 50cm ；然后通過吊機大臂變幅調(diào)整與兩個吊耳連線成90°角方向的垂直度，垂直度在5%。以內(nèi)時，下層抱樁器該方向的兩個千斤頂前端滾輪將鋼管樁頂緊，同時將上層抱樁器四個千斤頂前端滾輪將鋼管樁頂緊，此時，上、下層抱樁器的八個千斤頂前端滾輪已將鋼管樁在平面四個方向上完全限位；最后起重船吊機緩慢松鉤，鋼管樁開始自沉入泥；鋼管樁自沉入泥過程中，根據(jù)樁頂傾角傳感器的指示，及時用控制吊機1號勾頭和2號勾頭受力大小、吊機大臂變幅和抱樁器千斤頂調(diào)節(jié)垂直度，如調(diào)節(jié)效果不明顯，則應將鋼管樁拔出重新插，直到鋼管樁完成自沉入泥后基本達到理想垂直狀態(tài)；第六步起重船吊機緩慢松鉤，使吊樁鋼絲繩松弛，然后通過預先系在鋼絲繩上的溜繩將鋼絲繩拉出吊耳，實現(xiàn)起吊鋼絲繩自動脫鉤，將鋼絲繩及吊梁卸到起重船甲板上；第七步鋼管樁自沉入泥穩(wěn)定后，在經(jīng)緯儀的指引下，在鋼管樁表面從下往上每隔 5m貼橫向標尺，并記錄鋼管樁理想垂直狀態(tài)下的初始讀數(shù)，讀數(shù)與傾角傳感器顯示結(jié)果一致后，將樁頂傾角傳感器拆除；第八步起重船吊機吊液壓沖擊錘套入鋼管樁，開始壓錘，每入泥IOcm用經(jīng)緯儀觀測一次垂直度，如有變化，則通過千斤頂進行糾偏；第九步液壓錘開始錘擊沉樁，錘擊過程中密切觀測鋼管樁的貫入度和垂直度，直到滿足設(shè)計停錘要求，開始采用小能量輕擊，每入泥IOcm觀測一次垂直度，如有變化，則通過千斤頂進行糾偏；在鋼管樁入泥達到一定深度后，如果每打擊一錘貫入度合理，垂直度變化不大，則逐漸加大能量，每入泥50cm觀測一次垂直度，直至將鋼管樁打到設(shè)計標高。一種實施上述方法的大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船，其特征是包括專用船船體、船艏卷揚機及船艉卷揚機、固定支架、滑動小車和鋼軌道，所述船艏卷揚機及船艉卷揚機分別縱向固定在專用船船體的船頭和船尾甲板上，所述船艏卷揚機及船艉卷揚機之間的專用船船體甲板上固定有兩根鋼軌道，所述鋼軌道一端固定有固定支架，鋼軌道另一端對應固定支架位置設(shè)于移動的滑動小車，所述滑動小車兩端分別與船艏卷揚機及船艉卷揚機的牽引鋼絲繩連接。所述滑動小車橫截面形狀呈馬槽形，滑動小車的馬槽形上開口通過置于兩側(cè)壁的轉(zhuǎn)動軸銷接有橫截面形狀呈U形的托架，所述滑動小車的馬槽形上開口兩端設(shè)有小車捆綁鋼絲繩，所述固定支架開口上的兩端設(shè)有固定支架捆綁鋼絲繩。所述滑動小車上設(shè)有固定螺栓，所述鋼軌道兩側(cè)對應滑動小車上的固定螺栓位置設(shè)有若干對錨固支座，所述托架上設(shè)有與滑動小車鎖緊的鎖緊螺栓。所述托架內(nèi)側(cè)壁上均勻設(shè)有若干個滾輪，所述托架的右端內(nèi)側(cè)面上焊接有牛腿， 牛腿與鋼管樁底端完全接觸。有益效果使用大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船與帶坐灘功能的全回轉(zhuǎn)起重船配合實現(xiàn)大直徑鋼管樁沉樁作業(yè)。大直徑鋼管樁采用全回轉(zhuǎn)起重船上配大型液壓沖擊錘吊打沉樁工藝，起重船不需要打樁架，只需設(shè)置兩層抱樁器即可實現(xiàn)鋼管樁的定位和垂直度調(diào)節(jié)；通過在樁身上設(shè)置特殊吊耳，選擇特殊的起吊方式將300-600t的鋼管樁輕松吊起和空中翻身，既降低了對起重船最大起重量的要求，也保證了起吊安全、方便，大大節(jié)省了工程成本。鋼管樁的定位采用GPS定位系統(tǒng)，通過在樁身貼傾角傳感器和經(jīng)緯儀直角交匯相結(jié)合的方法測量樁身垂度，使之滿足高精度要求。


圖1是鋼管樁運輸立面圖；圖2是鋼管樁施工船舶駐位平面圖；圖3是鋼管樁吊耳結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是鋼管樁灘面立樁起吊平面圖；圖4. 1是鋼管樁灘面立樁起吊局部側(cè)面圖4. 2是鋼管樁灘面立樁起吊局部立面圖；圖5是鋼管樁吊入抱樁器平面圖；圖6是抱樁器平面圖；圖7是鋼管樁吊入抱樁器側(cè)面圖；圖8是鋼管樁樁身貼橫向標尺示意圖；圖9是經(jīng)緯儀觀測鋼管樁垂直度示意圖；圖10是鋼管樁套液壓沖擊錘擊錘擊示意圖；圖11是大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船的平面圖；圖12是圖11中滑動小車的斷面圖；圖13是圖11中固定支架的斷面圖。圖中1、大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船，2、船艉卷揚機，3、固定支架， 4、固定支架捆綁鋼絲繩，5、吊耳，6、鋼管樁，7、小車捆綁鋼絲繩，8、滑動小車，9、船艏卷揚機，10、起重船，11、起重船吊機，12、吊機大臂，13、錨纜，14、下抱樁器，15、上抱樁器，16、液壓沖擊錘，17、設(shè)計樁位中心，18、系纜柱，19、吊梁，20、吊機1號勾頭，21、吊機2號勾頭， 22、溜繩，23、抱樁器液壓油缸，對、抱樁器主臂，25、千斤頂，沈、滾輪，27、橫向標尺，觀、經(jīng)緯儀；1-4、鋼軌道，1-5、錨固支座，1-9、轉(zhuǎn)動軸，1_10、托架，1_11、滾輪，1_12、牛腿， 1-13、托架鎖緊螺栓，1-14、滑動小車固定螺栓。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及較佳實施例詳細說明本發(fā)明的具體實施方式
。如圖所示，一種潮間帶施打大直徑鋼管樁沉樁方法，使用大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船與帶坐灘功能的全回轉(zhuǎn)起重船配合實現(xiàn)大直徑鋼管樁沉樁作業(yè)的具體步驟如下第一步鋼管樁加工制作完成，經(jīng)檢驗合格后，在碼頭吊裝到大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船上運至施工現(xiàn)場，如圖1所示。第二步按照附圖2所示方式，在潮間帶潮位滿足起重船和大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船吃水要求時，起重船根據(jù)船上配置的GPS打樁定位系統(tǒng)指示在設(shè)計樁位處首先駐位，拋“十”字交叉錨粗略定位，大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船在起重船駐好位后過來靠泊，通過纜繩帶在起重船的系纜柱上；在退潮起重船即將坐灘時，通過絞錨調(diào)整起重船位置，使抱樁器中心對準設(shè)計樁位中心，保證起重船坐灘后樁位偏差在允許范圍內(nèi)。第三步大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船駐好位后，在鋼管樁水平起吊前，在鋼管樁頂端安裝高靈敏度的傾角傳感器。第四步起重船坐灘后將錨纜放松，將大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船固定支架和滑動小車鋼絲繩解開，按照附圖4所示吊樁方式，起重船吊機采用雙鉤吊住鋼管樁上端的兩吊耳，如附圖4. 1所示，吊耳結(jié)構(gòu)如附圖3所示，鋼管樁底端支撐在滑動小車上，如附圖4. 2所示，吊機雙鉤緩慢同時升起，大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船船艏卷揚機緩慢拉著滑動小車向前移動，直到鋼管樁被豎直吊起來。第五步如附圖5、附圖7所示，將豎立的鋼管樁吊入起重船左側(cè)的抱樁器中，抱樁器結(jié)構(gòu)如附圖6所示，下層抱樁器的四個千斤頂前端滾輪調(diào)整到與鋼管樁外壁1 2cm的間隙；首先通過吊機的1號勾頭和2號勾頭升降調(diào)整鋼管樁兩個吊耳連線方向的垂直度，垂直度在5%。以內(nèi)時，下層抱樁器該方向的兩個千斤頂前端滾輪將鋼管樁頂緊，吊機兩鉤同時下降使鋼管樁入泥30 50cm ；然后通過吊機大臂變幅調(diào)整與兩吊兩個吊耳連線成90°角方向的垂直度，垂直度在5%。以內(nèi)時，下層抱樁器該方向的兩個千斤頂前端滾輪將鋼管樁頂緊，同時將上層抱樁器四個千斤頂前端滾輪將鋼管樁頂緊，此時，上、下層抱樁器的八個千斤頂前端滾輪已將鋼管樁在平面4個方向上完全限位；最后起重船吊機緩慢松鉤，鋼管樁開始自沉入泥。鋼管樁自沉入泥過程中，根據(jù)樁頂傾角傳感器的指示，及時用控制吊機1號勾頭和2號勾頭受力大小、吊機大臂變幅和抱樁器千斤頂調(diào)節(jié)垂直度，如調(diào)節(jié)效果不明顯， 則應將鋼管樁拔出重新插，直到鋼管樁完成自沉入泥后基本達到理想垂直狀態(tài)。第六步起重船吊機緩慢松鉤，使吊樁鋼絲繩松弛，然后通過預先系在鋼絲繩上的溜繩將鋼絲繩拉出吊耳，實現(xiàn)起吊鋼絲繩自動脫鉤，將鋼絲繩及吊梁卸到起重船甲板上。第七步鋼管樁自沉入泥穩(wěn)定后，在經(jīng)緯儀的指引下，按照附圖8、附圖9所示方式，在鋼管樁表面從下往上每隔5m貼橫向標尺，并記錄鋼管樁理想垂直狀態(tài)下的初始讀數(shù)，讀數(shù)與傾角傳感器顯示結(jié)果一致后，將樁頂傾角傳感器拆除。第八步如附圖10所示，起重船吊機吊液壓沖擊錘套入鋼管樁，開始壓錘，每入泥 IOcm用經(jīng)緯儀觀測一次垂直度，如有變化，則通過千斤頂進行糾偏。第九步液壓錘開始錘擊沉樁，錘擊過程中密切觀測鋼管樁的貫入度和垂直度，直到滿足設(shè)計停錘要求。開始采用小能量輕擊，每入泥IOcm觀測一次垂直度，如有變化，則通過千斤頂進行糾偏；在鋼管樁入泥達到一定深度后，如果每打擊一錘貫入度合理，垂直度變化不大，則逐漸加大能量，每入泥50cm觀測一次垂直度，直至將鋼管樁打到設(shè)計標高。詳見附圖11-13，實施上述方法的大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船，包括專用船船體、船艏卷揚機及船艉卷揚機、固定支架、滑動小車和鋼軌道，所述船艏卷揚機及船艉卷揚機分別縱向固定在專用船船體的船頭和船尾甲板上，所述船艏卷揚機及船艉卷揚機之間的專用船船體甲板上固定有兩根鋼軌道，所述鋼軌道一端固定有固定支架，鋼軌道另一端對應固定支架位置設(shè)于移動的滑動小車，所述滑動小車兩端分別與船艏卷揚機及船艉卷揚機的牽引鋼絲繩連接。所述滑動小車橫截面形狀呈馬槽形，滑動小車的馬槽形上開口通過置于兩側(cè)壁的轉(zhuǎn)動軸銷接有橫截面形狀呈U形的托架，所述滑動小車的馬槽形上開口兩端設(shè)有小車捆綁鋼絲繩，所述固定支架開口上的兩端設(shè)有固定支架捆綁鋼絲繩。所述滑動小車上設(shè)有固定螺栓，所述鋼軌道兩側(cè)對應滑動小車上的固定螺栓位置設(shè)有若干對錨固支座，所述托架上設(shè)有與滑動小車鎖緊的鎖緊螺栓。所述托架內(nèi)側(cè)壁上均勻設(shè)有若干個滾輪，所述托架的右端內(nèi)側(cè)面上，(當托架轉(zhuǎn)動90°時則成為下端面)焊接有牛腿，牛腿與鋼管樁底端完全接觸，避免立樁時鋼管樁從下端滑出。工作過程 在運輸鋼管樁時，根據(jù)鋼管樁的長度，用船艏卷揚機2和船艏卷揚機9調(diào)整滑動小車8到合適位置，使滑動小車上的固定螺栓1-14對準錨固支座1-5，將滑動小車與專用船船體1固定，同時將托架1-10上的鎖緊螺栓1-13與滑動小車鎖緊，鋼管樁吊放在固定支架3 和托架上，分別采用固定支架捆綁鋼絲繩4和小車捆綁鋼絲繩7將鋼管樁捆緊，此時可以保證鋼管樁安全運輸。
鋼管樁運至施工現(xiàn)場，專用船靠到打樁船側(cè)面后，將固定支架捆綁鋼絲繩和小車捆綁鋼絲繩解開，打樁船吊機雙鉤吊住鋼管樁的上端吊點，然后將滑動小車上的固定螺栓松開，使小車能沿鋼軌道1-4滑動，同時松開托架上的鎖緊螺栓，使拖架能沿轉(zhuǎn)動軸1-9自由轉(zhuǎn)動，打樁船吊機雙鉤吊住鋼管樁的上端吊點緩慢上升，同時船艏卷揚機緩慢拉著滑動小車向前移動，鋼管樁在托架的滾輪1-11上緩慢扭轉(zhuǎn)，在吊立的過程中，鋼管樁底部被牛腿1-12所擋住，不會滑出托架，鋼管樁逐漸被吊立，直到鋼管樁被豎直吊起來。船舶駐位時應充分考慮潮流影響，船舶定位應遵循海水漲落潮規(guī)律，高潮移船駐位，低潮露灘打樁。根據(jù)GPS定位原理，起重船在滿足設(shè)計要求的樁位拋錨駐位，然后大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船駐位。起重船與大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船之間使用橡皮輪胎格擋，防止涌浪引起船舶剛性碰撞，起重船和大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船拋錨平面布置如圖2所示。為了減小超大直徑鋼管樁施工對起重船最大起重量的要求，充分利用起重船坐灘作業(yè)的特點，改變傳統(tǒng)小直徑鋼管樁兩點吊或多點吊空中翻身的吊樁立樁工藝，在超大直徑鋼管樁吊立時采用上端吊耳起吊，底端支撐在滑動小車上水平滑動，吊機雙鉤緩慢同時升起，大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船船艏卷揚機緩慢拉著滑動小車向前移動， 直到鋼管樁被豎直吊起來。如圖4所示，使得該工藝對起重船最大起重量的要求降低傳統(tǒng)工藝的一半，同時也減少了一半的吊耳數(shù)量，只需在鋼管樁上端設(shè)置兩個吊耳。為了方便鋼管樁的起吊，并且保證鋼管樁吊入抱樁器后起吊鋼絲繩能自動脫落， 避免人工高空解扣的工作，在距離樁頂一定高度處焊接兩吊耳，吊耳結(jié)構(gòu)如圖3所示，采用圓形鋼管加橢圓蓋板的形式，保證在起吊過程中鋼絲繩可以沿圓形鋼管轉(zhuǎn)動，并且由于橢圓蓋板的限制，鋼絲繩在力后不會滑出吊耳，保證起吊安全，在鋼管樁吊入抱樁器，吊樁鋼絲繩松弛以后，橢圓蓋板對鋼絲繩沒有任何限制，通過預先系在鋼絲繩上的溜繩，起重船甲板的工人可以將吊樁鋼絲繩輕松拉出吊耳，實現(xiàn)吊樁鋼絲繩自動脫鉤。由于各起重船鉤頭的距離大小不一，為了保證吊樁過程中鋼管樁不磨損鋼絲繩， 同時保證立樁后鋼管樁能夠在重力作用下盡量豎直，在鋼管樁和鉤頭之間設(shè)置一根吊梁， 如圖4. 1和圖4. 2所示，吊梁的兩個下吊耳中心距離比鋼管樁直徑略大20cm，使吊梁以下起吊鋼絲繩在立樁以后與鋼管樁平行，鋼管樁從灘面得水平狀態(tài)到豎直狀態(tài)的吊立過程相當于以吊耳為軸發(fā)生轉(zhuǎn)動。超大直徑鋼管樁采用全回轉(zhuǎn)起重船上配大型液壓沖擊錘吊打沉樁工藝，起重船不需要打樁架，只需設(shè)置兩層抱樁器即可實現(xiàn)鋼管樁的定位和垂直度調(diào)節(jié)，抱樁器結(jié)構(gòu)如圖6 所示，兩層抱樁器間距12m，在起重船甲板上的為下層抱樁器，甲板面以上13m處的為上層抱樁器。抱樁器帶兩個可以張開和合攏的大臂，通過IOOt的液壓油缸控制。抱樁器的大臂上設(shè)置4個IOOt千斤頂，千斤頂前端安裝滾輪，保證千斤頂頂緊鋼管樁后，鋼管樁仍可以自由下沉，如圖5和圖7所示。鋼管樁平面位置及垂直度粗調(diào)時通過抱樁器大臂張開或合攏來調(diào)節(jié)，精調(diào)時通過4個千斤頂來調(diào)節(jié)。為了滿足超大直徑鋼管樁垂直度高精度要求，采用高靈敏度的傾角傳感器和經(jīng)緯儀直角交匯相結(jié)合的方法測量樁身垂度。鋼管樁在大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船上水平起吊前，將高靈敏度的傾角傳感器安裝在樁頂，鋼管樁吊入抱樁器到自沉入泥完成的過程中，始終由傾角傳感器實時跟蹤測量鋼管樁頂面的水平度，反算鋼管樁的垂直度，通過無線傳輸給起重船甲板指揮人員，根據(jù)測量結(jié)果調(diào)整鋼管樁的垂直度，直到鋼管樁完成自沉入泥后基本達到理想垂直狀態(tài)。鋼管樁完成自沉入泥后，由兩臺經(jīng)緯儀采用直角交匯觀測鋼管樁的垂直度，經(jīng)緯儀觀測鋼管樁的中線，如圖9所示。為了方便觀測，鋼管樁自沉入泥穩(wěn)定后，在經(jīng)緯儀的指引下，在鋼管樁表面從下往上每隔5m貼一條IOcm長的橫向標尺，標尺刻度由_5cm增加到+5cm，最小刻度為5mm，貼的時候保證標尺“0”刻度基本在一條豎直線上，如圖8所示，以鋼管樁理想垂直狀態(tài)為基準，從下到上記錄每個標尺的初始讀數(shù)，壓錘及錘擊沉樁過程中，經(jīng)緯儀觀測標尺的讀數(shù)與初始讀數(shù)比較，計算鋼管樁的垂直度偏差，指導調(diào)節(jié)垂直度。 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作任何形式上的限制。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種潮間帶施打大直徑鋼管樁沉樁方法，其特征是使用大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船與帶坐灘功能的全回轉(zhuǎn)起重船配合實現(xiàn)大直徑鋼管樁沉樁作業(yè)的具體步驟如下第一步鋼管樁加工制作完成，經(jīng)檢驗合格后，在碼頭吊裝到大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船上運至施工現(xiàn)場；第二步在潮間帶潮位滿足起重船和大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船吃水要求時，起重船根據(jù)船上配置的GPS打樁定位系統(tǒng)指示在設(shè)計樁位處首先駐位，拋“十”字交叉錨粗略定位，大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船在起重船駐好位后過來靠泊，通過纜繩帶在起重船的系纜柱上；在退潮后，起重船即將坐灘時，通過絞錨調(diào)整起重船位置， 使抱樁器中心對準設(shè)計樁位中心，保證起重船坐灘后樁位偏差在允許范圍內(nèi)；第三步大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船駐好位后，在鋼管樁水平起吊前，在鋼管樁頂端安裝傾角傳感器；第四步起重船坐灘后將錨纜放松，將大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船固定支架和滑動小車鋼絲繩解開，起重船吊機采用雙鉤吊住鋼管樁上端的兩吊耳，鋼管樁底端支撐在滑動小車上，吊機雙鉤緩慢同時升起，大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船船艏卷揚機緩慢拉著滑動小車向前移動，直到鋼管樁被豎直吊起來；第五步將豎立的鋼管樁吊入起重船左側(cè)的抱樁器中，下層抱樁器的四個千斤頂前端滾輪調(diào)整到與鋼管樁外壁1 2cm的間隙；首先通過吊機的1號勾頭和2號勾頭升降調(diào)整鋼管樁兩個吊耳連線方向的垂直度，垂直度在5%。以內(nèi)時，下層抱樁器該方向的兩個千斤頂前端滾輪將鋼管樁頂緊，吊機兩鉤同時下降使鋼管樁入泥30 50cm ；然后通過吊機大臂變幅調(diào)整與兩個吊耳連線成90°角方向的垂直度，垂直度在5%。以內(nèi)時，下層抱樁器該方向的兩個千斤頂前端滾輪將鋼管樁頂緊，同時將上層抱樁器四個千斤頂前端滾輪將鋼管樁頂緊，此時，上、下層抱樁器的八個千斤頂前端滾輪已將鋼管樁在平面四個方向上完全限位； 最后起重船吊機緩慢松鉤，鋼管樁開始自沉入泥；鋼管樁自沉入泥過程中，根據(jù)樁頂傾角傳感器的指示，及時用控制吊機1號勾頭和2號勾頭受力大小、吊機大臂變幅和抱樁器千斤頂調(diào)節(jié)垂直度，如調(diào)節(jié)效果不明顯，則應將鋼管樁拔出重新自沉，直到鋼管樁完成自沉入泥后基本達到理想垂直狀態(tài)；第六步起重船吊機緩慢松鉤，使吊樁鋼絲繩松弛，然后通過預先系在鋼絲繩上的溜繩將鋼絲繩拉出吊耳，實現(xiàn)起吊鋼絲繩自動脫鉤，將鋼絲繩及吊梁卸到起重船甲板上；第七步鋼管樁自沉入泥穩(wěn)定后，在經(jīng)緯儀的指引下，在鋼管樁表面從下往上每隔5m 貼橫向標尺，并記錄鋼管樁理想垂直狀態(tài)下的初始讀數(shù)，讀數(shù)與傾角傳感器顯示結(jié)果一致后，將樁頂傾角傳感器拆除；第八步起重船吊機吊液壓沖擊錘套入鋼管樁，開始壓錘，每入泥IOcm用經(jīng)緯儀觀測一次垂直度，如有變化，則通過千斤頂進行糾偏；第九步液壓錘開始錘擊沉樁，錘擊過程中密切觀測鋼管樁的貫入度和垂直度，直到滿足設(shè)計停錘要求，開始采用小能量輕擊，每入泥IOcm觀測一次垂直度，如有變化，則通過千斤頂進行糾偏；在鋼管樁入泥達到一定深度后，如果每打擊一錘，貫入度合理，垂直度變化不大，則逐漸加大能量，每入泥50cm觀測一次垂直度，直至將鋼管樁打到設(shè)計標高。
2.一種實施權(quán)利要求1的方法的大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船，其特征是包括專用船船體、船艏卷揚機及船艉卷揚機、固定支架、滑動小車和鋼軌道，所述船艏卷揚機及船艉卷揚機分別縱向固定在專用船船體的船頭和船尾甲板上，所述船艏卷揚機及船艉卷揚機之間的專用船船體甲板上固定有兩根鋼軌道，所述鋼軌道一端固定有固定支架， 鋼軌道另一端對應固定支架位置設(shè)于移動的滑動小車，所述滑動小車兩端分別與船艏卷揚機及船艉卷揚機的牽引鋼絲繩連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船，其特征是所述滑動小車橫截面形狀呈馬槽形，滑動小車的馬槽形上開口通過置于兩側(cè)壁的轉(zhuǎn)動軸銷接有橫截面形狀呈U形的托架，所述滑動小車的馬槽形上開口兩端設(shè)有小車捆綁鋼絲繩，所述固定支架開口上的兩端設(shè)有固定支架捆綁鋼絲繩。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船，其特征是 所述滑動小車上設(shè)有固定螺栓，所述鋼軌道兩側(cè)對應滑動小車上的固定螺栓位置設(shè)有若干對錨固支座，所述托架上設(shè)有與滑動小車鎖緊的鎖緊螺栓。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船，其特征是所述托架內(nèi)側(cè)壁上均勻設(shè)有若干個滾輪，所述托架的右端內(nèi)側(cè)面上焊接有牛腿，牛腿與鋼管樁底端完全接觸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種潮間帶施打大直徑鋼管樁沉樁方法，其特征是使用大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船與帶坐灘功能的全回轉(zhuǎn)起重船配合實現(xiàn)大直徑鋼管樁沉樁作業(yè)的具體步驟如下鋼管樁加工制作及吊裝專用船上；起重船定位；鋼管樁頂端安裝傾角傳感器；豎直吊裝鋼管樁；豎立的鋼管樁開始自沉入泥；起吊鋼絲繩自動脫鉤；記錄鋼管樁垂直讀數(shù)；液壓錘錘擊沉樁。有益效果使用大直徑鋼管樁大直徑鋼管樁運輸及輔助吊樁施工專用船與帶坐灘功能的全回轉(zhuǎn)起重船配合實現(xiàn)大直徑鋼管樁沉樁作業(yè)，可以將300-600t的鋼管樁輕松吊起和空中翻身，既降低了對起重船最大起重量的要求，也保證了起吊安全、方便，大大節(jié)省了工程成本。
文檔編號E02D13/04GK102425167SQ20111038177
公開日2012年4月25日 申請日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者丁文智, 劉鳳松, 張樂平, 張佩良, 張海生, 李德剛, 李格平, 李澤, 楊慶明, 肖紀升, 陳強 申請人:天津港航工程有限公司, 江蘇龍源振華海洋工程有限公司