[发明专利]钻吸桩结构及其施工方法

说明书

技术领域

本发明属于海上钻吸桩结构及其施工方法的创新。

背景技术

目前海上钢管桩基础为直、斜钢管桩，其钢管桩采用打桩船上的大型打桩锤将大直径钢管桩入泥基础段打入海底泥面以下，钢管桩上部露出水面。整个打桩施工需要有大型浮吊打桩船，大型打桩锤，施工周期长、费用高。

发明内容

为了克服传统海上钢管桩打桩的大型打桩锤施工周期长费用高，特别是打水下桩还要专用水下打桩锤，本发明提供了一种海上钻吸桩结构设计和沉桩施工方法，克服了传统打桩施工的局限性和降低了打桩费用。

本发明所采用的技术方案是：在钻吸钢管桩底部焊接有圆形隔板，隔板中心设计有导向轴套，钻杆在导向轴套内旋转同时可以上下滑动，隔板上设计有两个排泥浆孔，其上按装有大规格单向阀，钻头向下钻进时通过排泥浆孔、单向阀打开向桩筒外排泥浆，在吸力沉管时单向阀关闭使钢管桩的锥形隔板下部成密封空间，钻杆为中空管状，是高压水的通道，钻杆下方与倒锥板形钻头连接。钻杆上方有可以方便脱开的联轴器，沉管钻进钻机主机动力轴通过联轴器驱动钻杆使钻头转动破土钻进。在钢管桩下部锥形隔板上方对称设计有两个矩形导向条，其作用是使沉管钻进钻机主机可以沿导向条上下移动同时克服钻机钻进时产生的扭矩的反力。在钻头破土钻进时沉管钻进钻机主机安装上的高压水泵通过钻杆中心管道向钻头下方供高压水，将钻头破下的土和高压水形成高压泥浆，通过隔板上按装的两个大规格单向阀及其连接的排浆管道将桩筒内的泥浆排出钢管桩外。钻头由钢管桩的密封仓上部开始钻进破土到钢管桩的最底部，将密封仓内的土塞全部清除排出钢管桩外，钻头停钻同时高压水泵停止供水。接下来启动沉管钻进钻机主机上安装的潜污泵，钢管桩锥形隔板上单向阀关闭使下部成密封空间，潜污泵将钢管桩底部密封空间内的海水排除，使其形成负压钢管桩在海水压力下沉入海床，在钢管桩下沉过程中钻头托在泥面上不动，钢管桩的锥形隔板沿钻杆下降到钻头处，停止沉管钻进钻机主机上安装的潜污泵，钢管桩也停止钻进完成一次钻进。重复前面的操作使钢管桩成步进式沉管钻进方式进入海床，完成钢管桩的打入施工。

本发明的成果是，解决了水下桩的施工难度，沉管钻进钻机结构简单，适合于钻吸桩基础的施工，缩短了施工进度和降低了打桩费用。

附图说明

本发明的海上钻吸桩沉管钻进钻机结构和施工步骤由图示进一步说明。

图1是海上钻吸桩沉管钻进钻机结构示意图。

图2、图3、图4是海上钻吸桩沉管钻进施工过程示意图。

图2a为驱动钻杆使钻头转动破土钻进示意图。

图2b为钻头破下的土和高压水形成高压泥浆、排浆示意图。

图3c为钻头由钢管桩的密封仓上部开始钻进破土到钢管桩的最底部示意图。

图3d为钢管桩底部密封仓排水负压沉管示意图。

图4为完成钢管桩的打入施工示意图。

图1中：

(1)海面  (2)泥面  (3)钻吸桩  (4)导向条  (5)锥形隔板  (6)排浆孔(7)大规格单向阀  (8)导向轴套  (9)排浆软管  (10)钻杆  (11)倒锥板形钻头(12)自脱开联轴器  (13)沉管钻进钻机主机支架  (14)滑靴  (15)集浆室  (16)总排浆管(17)液压马达  (18)液动高压水泵  (19)液动潜污泵

具体实施方式

钻吸桩定位后吊放到海中插入泥面(2)，驱动钻杆使钻头转动破土钻进如图2a所示。启动液压马达(17)和液压高压水泵(18)，沉管钻进钻机主机液压马达(17)动力轴通过联轴器(12)驱动钻杆(10)使倒锥板形钻头(11)转动破土钻进。钻头破下的土和高压水形成高压泥浆如图2b所示。排浆液动高压水泵(18)通过钻杆中心管道向钻头(11)下方供高压水，将钻头破下的土和高压水形成高压泥浆，通过锥形隔板(5)上按装的两个大规格单向阀(7)及其连接的排浆软管(9)将桩筒内的泥浆排出钢管桩(3)外。倒锥板形钻头(11)由钢管桩(3)的密封仓上部开始钻进破土到钢管桩(3)的最底部如图3c所示。将密封仓内的土塞全部清除排出钢管桩(3)外，倒锥板形钻头(11)停钻同时液动高压水泵(18)停止供水。钢管桩底部密封仓排水负压沉管如图3d所示。过程如下，启动沉管钻进钻机主机上安装的液动潜污泵(19)，钢管桩锥形隔板(5)上单向阀关闭使下部成密封空间，潜污泵将钢管桩底部密封空间内的海水排除，使其形成负压钢管桩在海水压力下沉入海床，在钢管桩下沉过程中钻头托在泥面上不动，钢管桩的锥形隔板沿钻杆下降到钻头处，停止沉管钻进钻机主机上安装的潜污泵，钢管桩也停止钻进完成一次钻进。重复前面的操作使钢管桩成步进式沉管钻进方式进入海床。吊出沉管钻进钻机主机，完成钻吸钢管桩的打入施工如图4所示。