海上平台桩基施工方法
技术领域
本发明涉及海上施工。更具体地说,本发明涉及一种海上平台桩基施工方法。
背景技术
国内从事浅海地质勘探、桩基打桩施工等均在海上平台进行,以满足工程施工作业。现有的海上平台包括固定式、半固定式、漂浮式等,桩基式为固定式平台,是目前浅海工程施工中最常用的平台形式。建造桩基式平台时将桩基打入海底,其上安装承台作为施工平台。桩基施工由于在海上作业,在海洋水下复杂地貌和海水流动的情况下,施工条件恶劣,桩基的定位准确性、稳定性较差,而且不具备所有桩基同时定位调节的能力。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题,并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种海上平台桩基施工方法,其结构简单、施工适应性强,适合海上钻探钻井、工程勘察等工程作业,可以根据工程需要进行横向纵向扩展以增加其应用范围。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,提供了一种海上平台桩基施工方法,包括以下步骤:
S1、制作承台钢桁架,所述承台钢桁架具有多个行和列形式分布的桩孔;
S2、根据海上施工现场的钻孔位置与水深,确定桩基长度;
S3、将承台钢桁架牵引至海上施工现场,并使桩孔与钻孔位置一一对应,将桩基起吊并插入桩孔下放至钻孔,采用振动锤打桩至预定深度;
S4、将承台钢桁架与桩基固定并达到设计高度,在承台钢桁架上方焊接面板形成海上平台。
优选的是,制作桩基时,多个桩基节段拼接后达到确定的桩基长度,多个桩基节段拼接时采用连接件临时固定,所述连接件包括一对扣合件、高强螺栓螺母,一对扣合件匹配桩基节段的外周,所述扣合件预留有焊接孔,所述扣合件位于焊接孔以上、以下均设有加强板。
优选的是,钻孔分阶段进行,第一阶段大冲程冲击,第二阶段小冲程冲击,第三阶段大冲程冲击。
优选的是,第一阶段冲程高度≤1m,第二阶段冲程高度≤0.6m,第三阶段冲程高度≤1m。
优选的是,钻孔的同时随时调节泥浆,具体包括:将即时孔底泥浆抽排后将大颗粒分离排放,小颗粒与浆液收集后重新注入已完成的钻孔孔底。
优选的是,调节泥浆是在旋风分离器中进行的,旋风分离器为上大下小锥形结构,旋风分离器的上侧壁为进料口、底部收缩形成大颗粒排料口,旋风分离器上半部沿其轴线设有导流管,所述导流管的上端伸出旋风分离器顶部形成排浆口,所述导流管的下端低于所述进料口。
优选的是,S3打桩完毕后向桩基内部依次插设钢筋龙骨、导流管,随后通过导流管灌注混凝土至满足设计要求。
本发明至少包括以下有益效果:
第一、本发明结构简单、施工适应性强,可根据工程需要设计建造不同大小的海上平台;
第二、本发明受到风浪影响小,安全可靠性好,桩基的承载力能够满足承受荷载的要求;
第三、本发明占用的水域不超过平台面积,不需在海上平台周围抛锚;
第四、本发明安装、拆卸方便,构件可以在陆地预制成型后运至海上施工现场,不会对水域造成污染以及隐患;
第五、本发明适合海上钻探钻井、工程勘察等工程作业,可以根据工程需要进行横向纵向扩展以增加其应用范围。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合细节对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解,本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
需要说明的是,下述实施方案中所述实验方法,如无特殊说明,均为常规方法,所述试剂和材料,如无特殊说明,均可从商业途径获得;在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“设置”应做广义理解,例如,可以是固定相连、设置,也可以是可拆卸连接、设置,或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
本发明提供一种海上平台桩基施工方法,包括以下步骤:
S1、制作承台钢桁架,承台钢桁架为支撑作用以及开孔导向作用,承台钢桁架可以采用工字型钢、槽钢等焊接形成框架结构,搭建前计算平台载荷,设计承台钢桁架的结构与规格,所述承台钢桁架具有多个行和列形式分布的桩孔,桩孔的数量可以为2×3,4×5,桩孔的直径可以为500mm,600mm等等;
S2、根据海上施工现场的钻孔位置与水深,确定桩基长度,桩基可以为预制好的多个节段运达现场后采用法兰等拼接,也可以为一体成型,桩基的长度不一定均等,需要根据海底地形地势的钻空位置以及水深确定;
S3、将承台钢桁架牵引至海上施工现场,可以采用吊装的方式,亦可以采用运输船牵拉的方式,并使桩孔与钻孔位置一一对应,定位后将承台钢桁架进行限位,限制其大幅摆动,将桩基起吊并插入桩孔下放至钻孔,插入桩孔后即与钻孔相对应,采用振动锤打桩至预定深度,使承台钢桁架与桩基与钻孔达到初步的定位与锁定;
S4、将承台钢桁架与桩基固定并达到设计高度,例如高于海平面3-5m,在承台钢桁架上方焊接面板形成海上平台,面板可以采用分块预制现场焊接,面板为防滑性板材。
在上述技术方案中,具有以下优点:
(1)结构简单、施工适应性强,可根据工程需要设计建造不同大小的海上平台;
(2)本发明受到风浪影响小,安全可靠性好,桩基的承载力能够满足承受荷载的要求;
(3)本发明占用的水域不超过平台面积,不需在海上平台周围抛锚;
(4)本发明安装、拆卸方便,构件可以在陆地预制成型后运至海上施工现场,不会对水域造成污染以及隐患;
(5)本发明适合海上钻探钻井、工程勘察等工程作业,可以根据工程需要进行横向纵向扩展以增加其应用范围。
在另一种技术方案中,制作桩基时,多个桩基节段拼接后达到确定的桩基长度,多个桩基节段拼接时采用连接件临时固定,所述连接件包括一对扣合件、高强螺栓螺母,一对扣合件匹配桩基节段的外周,所述扣合件预留有焊接孔,所述扣合件位于焊接孔以上、以下均设有加强板。相较于分段打入的方式,由于海上施工条件恶劣,分段打入容易偏心,因此采用连接件临时固定而后焊接一体成型的方式,确保桩基重力与桩基倾斜产生的弯矩形成的应力分布均匀,小于钢材的设计抗拉强度,达到施工要求,焊接孔上下的加强版缓解应力集中,增加安全性。
在另一种技术方案中,钻孔分阶段进行,第一阶段大冲程冲击,第二阶段小冲程冲击,第三阶段大冲程冲击。钻孔过程中需要关注沉渣的情况,先大再小最后大的阶段冲孔有利于辨别中风化层。
在另一种技术方案中,第一阶段冲程高度≤1m,第二阶段冲程高度≤0.6m,第三阶段冲程高度≤1m。该数据为经验数据,能够适应大多数浅海域的底层情况。
在另一种技术方案中,钻孔的同时随时调节泥浆,具体包括:将即时孔底泥浆抽排后将大颗粒分离排放,小颗粒与浆液收集后重新注入已完成的钻孔孔底。该操作通过随时观察、测定、调节泥浆密度,及时增大泥浆浓度护壁,满足施工要求。可以采用潜水泵置于孔底以上60cm,通过泥浆输送与分类处理实现泥浆循环。
在另一种技术方案中,调节泥浆是在旋风分离器中进行的,旋风分离器为上大下小锥形结构,旋风分离器的上侧壁为进料口、底部收缩形成大颗粒排料口,旋风分离器上半部沿其轴线设有导流管,所述导流管的上端伸出旋风分离器顶部形成排浆口,所述导流管的下端低于所述进料口。采用旋风分离器能够快速、有效进行渣浆分离,孔底抽出的泥浆进入旋风分离器后,由于重力以及离心力,大颗粒(重)沿着内锥面螺旋向下由大颗粒排料口排出,小颗粒随着浆液逆流沿着内锥面螺旋向上,进入导流管由排浆口排出,实现分离,分离后收集的小颗粒与浆液性能指标好,满足设计和规范要求,重新注入已完成的钻孔孔底。
在另一种技术方案中,S3打桩完毕后向桩基内部依次插设钢筋龙骨、导流管,随后通过导流管灌注混凝土至满足设计要求。钻孔之后去除孔底沉渣,钢筋龙骨下放并在其顶部设计向外的隆起结构以限制其上浮,导流管下放要注意避免与钢筋龙骨剐蹭,下放到位进行清孔,沉渣合格即进行水下混凝土灌注,灌注作业注意埋深与浇注量,保证混凝土强度。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的细节。
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