專利名稱：水下樁的制造、打樁及灌注方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在水中構(gòu)建固定結(jié)構(gòu)的領(lǐng)域，具體地，涉及打樁和灌注水下樁以保持海上平臺或等同物的方法。
背景技術(shù)：
樁在水底區(qū)域的施工比在陸地上存在更多的困難。通常通過專門設(shè)計的船只或浮動設(shè)備來解決這個問題，這些設(shè)備將有待構(gòu)成樁的管保持在豎直狀態(tài)，將其支撐在底部，并利用適當重量的錘擊打管，直到將其打入到海底一定深度，從而打樁點(樁靴)以及軸的摩擦的聯(lián)合阻力產(chǎn)生排斥，即，樁不能被打入，或者在錘完成對于預定深度的“n”次擊打之后還不能打入預定深度。
這種方案適于打入那些必須從海床延伸到海面之上一定高度的樁。這種方案昂貴；其需要十分專業(yè)設(shè)備并具有可能對環(huán)境造成十分嚴重的影響的問題。另一種施工方案是以相同的方式旋轉(zhuǎn)豎直引導管，將其支撐在底部，并在其內(nèi)部插入將是最終的樁的管。鉆頭和水管插入在管的內(nèi)部以灌注水。鉆頭前進移去沉積物并且水壓將其提升到引導管的上部，在該處開始沉積，或者更普遍地，其被傾倒在海洋中。沉積物的移除使得樁能夠被打入計劃的深度，在此時，需要灌注水泥填料以將樁固定在地面上。樁的承載能力也可以通過重復和選擇性的灌注來加強，在打樁點上灌注和在整個軸上灌注。當完成打樁和灌注時，引導管被移除，而完成的樁保留下來，延伸到海床面之上。為了使樁有用，需要將其連接到其支撐的結(jié)構(gòu)上，形成水泥制成的水下樁帽。所有的這些操作是十分昂貴的且執(zhí)行起來十分復雜，而且難以確保質(zhì)量，對環(huán)境產(chǎn)生負面影響，還需要十分專業(yè)的設(shè)備和適當?shù)奶鞖鈼l件。簡而言之，需要在沒有環(huán)境影響且在經(jīng)濟上有競爭力的價格的情況下制造水下樁的基部。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主題是水下樁的打樁和灌注方法，用于解決上述的技術(shù)問題。為了解決這些問題，需要設(shè)計一種新型樁和系統(tǒng)以插入豎直結(jié)構(gòu)元件，形成集成制造程序，將豎直結(jié)構(gòu)元件插入到內(nèi)部，將其打入，進行灌注負載測試，并將其以配置為板和樁的混合地基的方式嵌入到地基中。從已經(jīng)存在于平臺或結(jié)構(gòu)中的元件開始，已經(jīng)開發(fā)了一種允許利用這些元件并避免引導管和環(huán)境污染的系統(tǒng)。使用的元件是位于豎直結(jié)構(gòu)的頂點的豎直管或立柱，其將平臺保持住并用于利用地基甚至風力發(fā)電機塔(如果這是將安裝在平臺上的設(shè)施)固定在海洋底部。該方法包括在陸地上的制造程序期間將專門設(shè)計的樁插入(利用下文詳細描述的自動程序)到這些位于塔的頂點的立柱或管中每一個中。一旦樁位于立柱的內(nèi)部，從上方利用密封螺紋蓋封閉管，環(huán)形密封圈位于樁上，環(huán)形密封圈上具有負載分布蓋。
由于有興趣回收兩個蓋以用于再次利用，連接纜位于兩個元件之間以使這兩個蓋后來得以收回。樁的制造在陸地上完成，在附屬于用來制造網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的設(shè)施的設(shè)施中完成，它們將被插入網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的豎直元件中。一系列用于形成樁的管的容納物以及下述補充件將運達該附屬設(shè)施鋼絲網(wǎng)、樁帽中的適配管、完整樁靴以及用于通過軸的外圍灌注的塞。也就是說，制造樁所需的所有元件都被運送到該附屬設(shè)施中。橋式起重機吊起管并將其置于旋轉(zhuǎn)裝置上。旋轉(zhuǎn)裝置的每一側(cè)上都具有一個平行于旋轉(zhuǎn)裝置的引導件，配置有矩形通用沖頭的液壓沖頭支撐在引導件上。在沖頭上具有立柱，該立柱具有滑動板在引導件上，該滑動板與立柱呈90 °。另一相同的沖頭位于旋轉(zhuǎn)裝置的對端并緊固到地面上，其具有立柱和水平引導件的固定支撐。在水平引導件上還具有一組豎直鉆頭，所有的鉆頭位于滑動板上并具有機動齒輪，從而在固定到引導件上的機架上移動。
自由沖頭沿著平行的引導件移動，從而適應于用于形成樁的管的長度或適于各種情況下的嵌入。位于管的每一端的每個沖頭制作槽。同時，將自動地放置于既定位置的鉆頭形成一組對齊孔。一旦穿孔和沖槽完成，鉆頭被升起，并且沖頭打開以允許管位于其上的旋轉(zhuǎn)裝置旋轉(zhuǎn)特定角度。沖頭和鉆頭的操作按照需要以相同的方式重復多次。當這些操作結(jié)束時，橋式起重機移走管并將其置于用于保持管并縱向移動管的一組高度可變的平行小車上和一些機動小車上。橋式起重機吊起圓柱形預制鋼絲網(wǎng)并將其置于高度可變的小車上，該圓柱形預制鋼絲網(wǎng)的直徑小于管內(nèi)部的直徑；調(diào)整小車的高度并使其縱向移動，直到網(wǎng)完全插入到樁中。隨后，服務操作人員沿著所沖孔的槽朝著外部折疊網(wǎng)的豎直片。橋式起重機吊起另一圓柱形網(wǎng)并將其置于升降小車上；調(diào)整小車的高度以允許已經(jīng)內(nèi)部加強的樁通過機動小車以相反方向打入，小車保持樁并隨后將其插入到外部加強部的內(nèi)部。服務操作人員通過槽朝著內(nèi)部折疊網(wǎng)的豎直部分，橋式起重機將樁移動到堆存或儲存區(qū)域，服務操作人員將樁靴、用于灌注軸的外圍插塞、環(huán)形密封件以及打樁和灌注樁所需的其他部件放置就位。當在平行設(shè)施中制造的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)被準備好時，橋式起重機將最終得到的樁放置在一些小車上，這些小車驅(qū)動這些樁，直到樁被完全地插入到形成網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的一部分的縱向管的內(nèi)部。一旦將樁置于管內(nèi)部，打樁方法就變得簡單。首先，輔助泵將水吸入水箱中。主泵(具有恒定流速和壓力)將水從水箱送到調(diào)節(jié)器中。具有可變壓力和流速的水從調(diào)節(jié)器中流出。從調(diào)節(jié)器接出的水管的數(shù)量與同時進行打樁的樁的數(shù)量相同。水管從上方螺入到蓋中，蓋又螺入到立柱中。水管連接到用于加壓水的孔中，并且水開始進入鋼的負載分布蓋和環(huán)形密封件之間剩余的空間中。通過增加壓力，首先密封件被壓縮，其封閉度提升，隨著壓力升高，樁開始被打入地下
樁具有樁靴(具有橡膠墊的預制混凝土錐)以輔助打樁。壓力繼續(xù)升高，樁繼續(xù)下降，直到用于緊固樁的壓力(水壓)乘以樁基部的表面積的值等于樁計劃承受的負載。由于地面阻力在每個位置不同，因此將出現(xiàn)樁被打入不同的深度，但是必然能承受計劃的負載。因此，這種打樁方法具有在測試足夠負載的情況下打樁的好處，從而避免了擴大地基，從而樁被打入到需要和恰當?shù)纳疃?，降低了成本，同時不損失安全性。該方法對于計算水下樁的科學范圍也是十分重要的，這是由于在陸地上，樁計算方法基于形成規(guī)則的數(shù)千次經(jīng)驗；然而，在水下，經(jīng)驗較少，對于是否能夠應用陸地上使用的樁計算方法仍然存在疑問。因此，具有海中的負載能力證明意味著施加正確負載的確定性以及有助于獲知海中的計算方法，并且得知應用陸地上的樁計算方法是否適當。為了實現(xiàn)樁中需要的阻力，需要將其嵌入到地基中。為實現(xiàn)此目的，在灌注混凝土 之前已經(jīng)將管(直徑比樁大，以與所述的相同的方式制造，即，具有用于放置外部和內(nèi)部加強件的切口)置于地基中。在灌注和設(shè)置之后，管將通過其外部加強部牢固地固定到地基，而內(nèi)部加強部保留以利用通過管的水泥填充物的灌注而與樁的外部連接。位于樁的外面且豎直管里面的空間中，牢固地連接到地基。因此，該打樁系統(tǒng)呈現(xiàn)出一系列額外優(yōu)勢，例如允許同時打幾個樁，并且這種打樁方法不產(chǎn)生噪音、污染、不使水混濁且對海洋沒有影響。已經(jīng)描述了打樁系統(tǒng)，但有可能不總是符合輕負載和良好土壤的先決條件，在輕負載和良好土壤的情況下利用簡單的打樁支撐就足夠；在許多情況下，必須要利用水泥填充物灌注樁，如下所述。根據(jù)樁需要更大還是更小的阻力，存在各種類型的灌注樁的中央灌注，用于增加管的結(jié)構(gòu)性阻塞；樁靴下的球狀物的灌注，用于增加點的阻力；以及外圍灌注和徑向灌注，用于提升通過軸的阻力。為了執(zhí)行樁的中央灌注，封裝蓋具有孔，通過該孔灌注混凝土填充物。為了增加管的結(jié)構(gòu)性阻塞，如所述的那樣，在其配備有鋼加強部的內(nèi)部灌注就足夠了，這將構(gòu)成結(jié)構(gòu)性阻塞比管更大的加強混凝土和鋼筋結(jié)構(gòu)，由此實現(xiàn)本發(fā)明的目的。如需更大增加樁的阻力，三個替代方式是可能的增加軸的阻力、增加點的阻力或者增加上述二者的阻力，這通過本發(fā)明的所要求保護的系統(tǒng)來解決。為了增加軸的阻力，需要在從開始打樁起通過一系列外圍管開始灌注水泥填充物。直徑大于樁的樁靴將在底部打開其直徑大小的穿孔，上至樁的空間同時由水泥填充物填充，樁將在其整個長度上具有外部加強部，這將加強填充物并將其牢固地保持在管上；在這種方式中，樁的直徑增加，因此側(cè)部表面積和摩擦系數(shù)將升高，阻力因而也升高。如果需要增加更大的軸阻力，可在一點上徑向地且在軸的整個長度上應用灌注系統(tǒng)。出于該目的，該系統(tǒng)考慮了軸的整個長度上的平行鉆孔的列，并且這些列通過必要角度的圓弧分隔開來。在制造方法中，硬橡膠材質(zhì)的塞將通過壓力插入在每個孔中，鋼纜已經(jīng)連接到塞的基部，并且鋼纜的另一端是一鉤，該鉤在制造時將鉤連到樁的內(nèi)部加強部上，從而整個鋼纜位于樁的內(nèi)部。為了增加結(jié)構(gòu)性阻塞，將水泥填充物灌注到管內(nèi)，首先管的內(nèi)部被填充，并且壓力繼續(xù)升高，直到超出塞的插入壓力。隨著壓力超出插入壓力，塞向地面徑向射出、將其打孔，并且將連接到其基部的鋼纜拖入，并打開將由鋼纜加強的水泥填充物填充的開孔，并連接到內(nèi)部加強部，因此連接到樁的內(nèi)部的加強混凝土上。該系統(tǒng)允許繼續(xù)增加樁內(nèi)的水泥填充物的量以及壓力，從而驅(qū)使更多地填充物射出到地面,并由此增加外圍加強區(qū)域。至于增加點上的阻力，可能出現(xiàn)兩種情況第一種是不需要進行徑向灌注，第二種是需要進行徑向灌注。該系統(tǒng)基于具有編程阻力的塞的相同系統(tǒng)以可靠且簡單的方式應對了這兩種情況。在這種情況下，樁靴具有塞，塞的直徑大于軸的半徑塞的直徑，并由此具有較大的射出阻力。隨著中央灌注完成或其處于高壓階段，塞將向底部射出，驅(qū)使鋼纜射出，在這種情況下不同的是形成加強球狀物，其尺寸根據(jù)是否有更多或更少的填充物被灌注而定。如果是第一種情況，即，不需要徑向灌注的樁，則該系統(tǒng)將以相同的方式動作。如果軸和點的阻力需要增加，可繼續(xù)施行上述程序。當樁被灌注時出現(xiàn)的問題是不可能直接知道其負載能力，這是由于負載能力取決于必須被硬化的材料的阻力。
為了克服這個問題，一些管安裝在突出在具有活塞密封圈的立柱之上的位置。一旦樁被灌注并硬化，則利用這些管進行牽引和壓縮負載測試。為了不損失所有的設(shè)備和管，具有螺紋元件，即牽引蓋，牽引蓋是所有的管為了牽引測試而在端部連接的元件。一旦進行了測試，管可以被抽出，旋開蓋子并將管從頂部取出。因此，所有的元件都是可回收的。利用這種系統(tǒng)，將樁連接到必須支撐其的結(jié)構(gòu)的問題也得以解決，使得混凝土水下樁帽同時進行打樁和灌注。因此，如上所述，有若干技術(shù)方案以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題I、在陸地上完成打樁。這允許每次打樁的直接負載測試。2、通過球狀物的中央灌注。樁的結(jié)構(gòu)性阻塞通過點增加，且打樁阻力被加強。這不允許測試每次打樁的直接負載。3、外圍灌注，其允許獲得更大直徑的樁，使管和樁之間的空間凝固。4、樁軸的整個長度上的徑向灌注。其具有用于在設(shè)置好混凝土之后進行負載測試的設(shè)備。在所有的情況下，板或結(jié)構(gòu)中的立柱的嵌入系統(tǒng)是相同的(嵌入管具有加強部)。利用一種方法還是另一種方法取決于地面阻力和將要施加的負載之間的關(guān)系以及安裝位置處的地震活動性。出于該原因，該系統(tǒng)是良好且必要的，能夠適應任何情況。


為了使描述完整以及為了更好地理解本發(fā)明的特征，隨附了一組附圖，其中，以示例性而非限制性的方式示出了以下圖示圖I示出了管的上部的分解視圖；圖2示出了上部封閉蓋的平面圖；圖3示出了負載分布蓋的平面圖；圖4示出的環(huán)形密封件的平面圖；圖5示出了打樁方法的框圖6示出了樁的灌注方法的框圖；圖7示出了管的中心部分的立面圖和平面圖；圖8示出了管加強部的立面圖和平面圖；圖9示出了樁和樁靴的加強部的立面圖。附圖中所使用的附圖標記I管的上部封閉蓋 2回收纜2負載分布蓋3環(huán)形密封件4立柱的豎直管5 樁6 閥(孔)7用于外圍灌注的通管8輔助引導蓋9用于牽引測試的管10第二防水蓋11用于中央灌注的管12具有環(huán)形密封件的主要蓋，用于通過液壓打樁13環(huán)形密封件14用于嵌入在基部的具有嵌入的加強部的樁或管15樁加強部16樁帽的管的嵌入的外部加強部17樁帽的管的嵌入的內(nèi)部加強部18用于固定嵌入件的空間19 樁靴20樁靴塞
具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)在基于圖示描述水下樁的制造、灌注和打樁方法。如圖I所示，樁5在制造期間置于立柱或管4的內(nèi)部。管4在上方通過螺紋密封蓋I封閉。環(huán)形密封件3置于樁上，并且負載分布蓋2位于環(huán)形密封件3上。為了回收這些蓋1、2，安裝有連接纜或回收纜I’。如圖2所示，螺紋密封蓋I具有一系列孔6以插入管和閥，下文將詳細描述這點。圖3示出了中心具有孔的負載分布蓋2的平面圖，其類似于環(huán)形密封件3的平面圖(圖4)，其用途將在下文中解釋。在詳細描述樁5的打樁方法之前，將描述樁的制造方法和其插入管4內(nèi)的方法(參見圖8和9)。樁5的制造過程在陸地上完成，具體地在附屬于網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的制造設(shè)施的設(shè)施中完成，其中，一旦制造完成，樁5將被插入到網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的豎直元件或管4中。
一系列用于形成樁5的管的容納物以及下述補充件將運送到該附屬設(shè)施中鋼絲網(wǎng)15、16、17 ;用于嵌入到樁帽中的管；完整樁靴19、20以及用于通過軸進行外圍灌注的塞。也就是說，制造樁5所需的所有元件都被運送到該附屬設(shè)施中。樁5的制造方法如下 橋式起重機吊起管5并將其置于旋轉(zhuǎn)裝置上。旋轉(zhuǎn)裝置的每一側(cè)上都具有一個與其平行的引導件，配置有矩形通用沖頭的液壓沖頭支撐在引導件上。在沖頭上具有立柱，該立柱具有滑動板在引導件上，該滑動板與立柱呈90°。另一相同的沖頭位于旋轉(zhuǎn)裝置的對端并緊固到地面上，其具有立柱和水平引導件的固定支撐。在水平引導件上還具有一組豎直鉆頭，所有的鉆頭位于滑動板上并具有機動齒輪，從而在固定到引導件上的機架上移動。 自由沖頭沿著平行的引導件移動，從而適應于用于形成樁的管4的長度或在各種情況下的嵌入。位于管的每一端的每個沖頭制作槽。 同時，將已自動置于既定位置的鉆頭制作一組對齊孔。
一旦穿孔和沖槽完成，鉆頭被升起，并且沖頭打開以允許管位于其上的旋轉(zhuǎn)裝置旋轉(zhuǎn)特定角度。沖頭和鉆頭的操作以相同的方式重復所需要的次數(shù)。 沖頭和鉆頭的操作按照需要以相同的方式重復多次。 當這些操作結(jié)束時，橋式起重機移走管5并將其置于用于保持管并縱向移動管的一組高度可變的平行小車上和一些機動小車上。 橋式起重機吊起圓柱形的預制鋼絲網(wǎng)15并將其置于高度可變的小車上，該圓柱形的預制鋼絲網(wǎng)的直徑小于管5內(nèi)部的直徑；調(diào)整小車的高度并使其縱向移動，直到網(wǎng)15完全插入到樁5中。 隨后，服務操作人員沿著所沖孔出來的槽向外部折疊網(wǎng)15的豎直片。 橋式起重機吊起另一圓柱形網(wǎng)16并將其置于升降小車上；調(diào)整小車的高度以允許內(nèi)部加強部已就位的樁被機動小車朝相反方向驅(qū)動，小車保持樁并隨后將其插入到外部加強部的內(nèi)部。 服務操作人員沿著槽向內(nèi)部折疊網(wǎng)的豎直片。 橋式起重機將樁移動到堆存或儲存區(qū)域，服務操作人員將樁靴19、20、用于灌注軸的外圍插塞、環(huán)形密封件以及打樁和灌注樁5所需的其他部件放置就位。 當在平行設(shè)施中制造的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)被準備好時，橋式起重機將最終的樁5放置在一些小車上，這些小車進行驅(qū)動這些樁，直到樁5被完全地插入到形成網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的一部分的縱向管4的內(nèi)部。一旦內(nèi)部具有樁5的管4處于打樁位置或最終位置，打樁方法開始將樁打入地下。為了更好地理解該程序，圖5中附了一張表以闡明該方法(盡管圖表涉及海水，但該方法同樣適用于淡水)。首先，輔助泵將水吸入水箱中。由于打樁需要可變壓力和流速，所以主泵(具有恒定流速和壓力)將水從水箱送到調(diào)節(jié)器中。由于泵僅具有一個出口并且計劃同時進行幾個樁的打樁，因此從調(diào)節(jié)器接出的水管或饋送管的數(shù)量與同時進行打樁的樁的數(shù)量相同。連接到樁的每個饋送管將具有用于壓力和流速調(diào)節(jié)的控制單元以及調(diào)節(jié)器。饋入每個樁的水管從上方螺入到蓋I中，蓋I又螺入到立柱4中。隨后，水開始被引入到鋼的負載分布蓋2和環(huán)形密封件3之間的空間中。通過增加壓力，首先密封件3被壓縮，其封閉被提升，隨著壓力升高，樁5開始被打入地下。調(diào)節(jié)器允許將壓力和流速調(diào)整到過程控制自動編程的值并將其分配到所有的樁5。為了使樁5可被打樁，樁在其下方具有樁靴(具有橡膠墊的預制混凝土錐)以輔助打樁。壓力繼續(xù)升高，樁5繼續(xù)下降。每個控制和調(diào)節(jié)單元將向中央單元發(fā)送數(shù)據(jù)。在每個管4的封裝蓋I中可以安裝測壓元件或壓力計以確定管4內(nèi)部的實際壓力，還可安裝精確流量計或位移測量裝置以確定樁5的進度。不同的設(shè)備將向中央單元發(fā)送其數(shù)據(jù)。運行和記錄中央單元的用途是管理、控制和記錄打樁過程中的所有參數(shù)。繼續(xù)引入水，直到用于緊固樁5的壓力(水壓)乘以樁5基部的表面積的值等于樁5計劃承受的負載(即負載測試)。
運行和記錄中央單元允許停止打樁一個樁5，而繼續(xù)其余樁5的打樁，這是由于每個樁的打樁深度取決于支撐其的地表類型，但是當樁到達計劃負載承受值時，所有的樁將停止打樁。為了使樁5獲得需要的阻力，需要將其嵌入在地基(未示出)中。為做到這一點，將在灌注混凝土之前將管(其直徑大于樁的直徑，以與所述的方式相同的方式制成，具有切口以置放外部和內(nèi)部加強部)置于地基(可以是混凝土板)中。在灌注及設(shè)立之后，管將通過其外部加強部牢固地固定到地基上，而通過水泥填充物的灌注將內(nèi)部加強部與樁的外部加強部15結(jié)合，從而牢固地結(jié)合到地基上。至于樁灌注方法，如說明書中所解釋的那樣，根據(jù)樁所需的額外阻力，具有不同的灌注階段。第一階段對應于執(zhí)行樁和球狀物的中央灌注。如果需要更多的阻力，則執(zhí)行外圍和徑向灌注。圖6示出了灌注方法的圖表。觀察到該方法與打樁方法類似，但在這種情況下，灌注水泥填充物，而不是水。在灌注方法中，灌注的流量和壓力可以獨立地變化。為了執(zhí)行樁的中央灌注，封裝蓋I具有孔，該孔具有管11，通過該管11灌注水泥填充物。為了增加管4的結(jié)構(gòu)性阻塞，需要水泥灌注到其具有鋼加強部16、17的內(nèi)部，如前所述，利用比管4大的結(jié)構(gòu)性阻塞構(gòu)成加強的混凝土和鋼結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)該目的。如需增加樁5的阻力，三種替代方式是可能的增加軸的阻力、增加點的阻力或者增加上述二者的阻力，這通過本發(fā)明的所要求保護的系統(tǒng)來解決。為了增加軸的阻力，需要在從開始打樁起通過一系列外圍管7開始灌注水泥填充物。直徑大于樁5的樁靴19將在底部打開其直徑大小的穿孔，上至樁5的空間同時由水泥填充物填充，樁5將在其整個長度上具有外部加強部15，這將加強填充物并將其牢固地保持在管4上，在這種方式中，樁5的直徑增加，因此側(cè)部表面積和摩擦系數(shù)將升高，阻力因而也升聞。如果需要增加更大的軸阻力，可在一點上徑向地且在軸的整個長度上應用灌注系統(tǒng)。出于該目的，該系統(tǒng)考慮了軸的整個長度上的平行鉆孔的列，并且這些列通過必要角度的圓弧分隔開來。在制造方法中，硬橡膠材質(zhì)的塞將通過壓力插入在每個孔中，鋼纜已經(jīng)連接到塞的基部，并且鋼纜的另一端是一鉤，該鉤在制造時將鉤連到樁的內(nèi)部加強部上，從而整個鋼纜位于樁的內(nèi)部。為了增加結(jié)構(gòu)性阻塞,將水泥填充物灌注到管內(nèi)，首先管4的內(nèi)部被填充，并且壓力繼續(xù)升高，直到超出塞的插入壓力。隨著壓力超出插入壓力，這些塞向地面徑向射出、將其打孔，并且將連接到其基部的鋼纜拖入，并打開將由鋼纜加強的水泥填充物填充的開孔，并連接到內(nèi)部加強部中，因此連接到樁5內(nèi)部的加強混凝土上。該系統(tǒng)允許繼續(xù)增加樁5內(nèi)的水泥填充物的量以及壓力，從而驅(qū)使更多地填充物射出到地面，并由此增加外圍加強區(qū)域。至于增加點上的阻力，樁靴19具有塞20，塞20的直徑大于軸的半徑塞的直徑，并由此具有較大的射出阻力。隨著中央灌注完成或其處于高壓階段，塞20將向底部射出，驅(qū)使鋼纜射出，在這種情況下不同的是形成加強球狀物，其尺寸根據(jù)是否有更多或更少的填充物被灌注而定。如果軸和點的阻力需要增加，可繼續(xù)施行上述程序。當樁5被灌注時出現(xiàn)的問題是不可能直接知道其負載能力，這是由于負載能力取 決于必須被硬化的材料的阻力。為了克服這個問題，一些管9安裝在突出在具有活塞密封件的立柱之上的位置。一旦樁5被灌注并設(shè)置好，則利用這些管進行牽引和壓縮負載測試。為了不損失所有的設(shè)備和管，具有螺紋元件，即牽引蓋，牽引蓋是所有的管為了牽引測試而在端部連接的元件。一旦進行了測試，管9可以被抽出，旋開蓋子并將管9從頂部取出。因此，所有的元件都是可回收的。因此，利用這種水下樁的制造、打樁及灌注系統(tǒng)，不論地面具有小的阻力還是負載非常大，應對了所有的可能情況。
權(quán)利要求
1.一種水下樁的制造方法，該水下樁不論將要安裝到其中的地面的類型和其將要支撐的負載的類型而用作任何結(jié)構(gòu)和平臺的基部，其特征在于，該方法包括 橋式起重機吊起管(5)并將其置于旋轉(zhuǎn)裝置上；旋轉(zhuǎn)裝置的每一側(cè)上都具有一個平行于該旋轉(zhuǎn)裝置的引導件，配置有矩形通用沖頭的液壓沖頭支撐在引導件上；在沖頭上具有立柱，該立柱具有滑動板在引導件上，該滑動板與立柱呈90° ;另一相同的沖頭位于旋轉(zhuǎn)裝置的對端并緊固到地面上，其具有立柱和水平引導件的固定支撐；在水平引導件上還具有一組豎直鉆頭，所有的鉆頭位于滑動板上并具有機動齒輪，從而在固定到引導件上的機架上移動； 自由沖頭沿著平行的引導件移動，從而適應于用于形成樁的管(4)的長度或在各種情況下的嵌入；位于管的每一端的每個沖頭制作槽； 同時，將自動地被置于既定位置的鉆頭制作一組對齊孔；一旦穿孔和沖槽完成，鉆頭被升起，并且沖頭打開以允許管位于其上的旋轉(zhuǎn)裝置旋轉(zhuǎn)特定角度； 沖頭和鉆頭的操作按照需要以相同的方式重復多次； 當這些操作結(jié)束時，橋式起重機移走管(5)并將其置于用于保持管并縱向移動管的一組高度可變的平行小車上和一些機動小車上； 橋式起重機吊起圓柱形的預制鋼絲網(wǎng)(15)并將其置于高度可變的小車上，該圓柱形預制鋼絲網(wǎng)的直徑小于管(5)內(nèi)部的直徑；調(diào)整小車的高度并使其縱向移動，直到網(wǎng)(15)完全插入到粧(5)中； 隨后，服務操作人員沿著所沖孔出的槽朝著外部折疊網(wǎng)(15)的豎直片； 橋式起重機吊起另一圓柱形網(wǎng)(16)并將其置于升起的小車內(nèi)；調(diào)整小車的高度以允許內(nèi)部加強部已就位的樁被機動小車朝相反方向驅(qū)動，小車保持樁并隨后將其插入到外部加強部的內(nèi)部； 籲服務操作人員通過槽折疊網(wǎng)的豎直片； 橋式起重機將樁移動到堆存或儲存區(qū)域，服務操作人員將樁靴(19、20)、用于灌注軸的外圍插塞、環(huán)形密封件(3)以及打樁和灌注樁(5)所需的其他部件放置就位； 當在平行設(shè)施中制造的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)被準備好時，橋式起重機將最終的樁放置在一些小車上，這些小車驅(qū)動這些樁，直到樁(5)被完全地插入到形成網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的一部分的縱向管(4)的內(nèi)部。
2.一種按照權(quán)利要求I的方法所制造的水下樁的打樁方法，其特征在于，從管(4)在其內(nèi)部具有樁(5 )之后，該方法包括下述步驟 輔助泵將水吸入水箱中； 主泵(具有恒定流速和壓力)將水從水箱送到調(diào)節(jié)器中； 具有壓力且流速可變的水從調(diào)節(jié)器中流出，其中從調(diào)節(jié)器接出的饋送管的數(shù)量與同時進行打樁的樁的數(shù)量相同，并且連接到樁的每個饋送管將具有用于壓力和流速調(diào)節(jié)的控制和調(diào)節(jié)器； 水開始進入樁(5)中的負載分布蓋(2)和環(huán)形密封件(3)之間剩余的空間，首先壓縮密封件(3)，隨后，通過繼續(xù)增加壓力，樁(5)開始被打入地下；為了使樁(5)可被打樁，樁在其下方具有樁靴(19)(具有橡膠墊的預制混凝土錐)以輔助打樁； 壓力繼續(xù)升高，樁(5)繼續(xù)下降，而每個控制和調(diào)節(jié)單元將基于管內(nèi)的實際壓力和樁的進展向中央單元發(fā)送數(shù)據(jù)； 繼續(xù)引入水，直到用于緊固樁(5)的壓力乘以樁(5)的表面積的值等于樁5計劃承受的負載(即負載測試)。
3.一種如前述權(quán)利要求所述制造和打樁的樁的灌注方法，其特征在于，為了增加管(4)的結(jié)構(gòu)性阻塞，混凝土被灌注到其內(nèi)部，其內(nèi)部具有鋼加強部(16、17)，構(gòu)成結(jié)構(gòu)性阻塞大于管(4)的加強混凝土和鋼筋結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求3所述制造和打樁的樁的灌注方法，其特征在于，為了增加軸的阻力，需要在以下述方式從開始打樁起通過外圍管(7)灌注填充物直徑大于樁(5)的樁靴(19)將在地面打開其直徑大小的穿孔，上至樁(5)的空間將由水泥填充物填充，樁(5)將在其整個長度上具有外部加強部(15)，這將加強填充物將其牢固地保持在管(4)上，由此增加樁(5)的直徑以及其側(cè)部表面積，而且摩擦系數(shù)將升高，因而阻力也升高。
5.如權(quán)利要求4所述制造和打樁的樁的灌注方法，其特征在于，為了增加更大的軸阻力，在一點上徑向地且在軸的整個長度上進行灌注，使得平行鉆孔的列分布在軸的整個長度上并且通過必要角度的圓弧彼此分隔開來，硬橡膠材質(zhì)的塞已經(jīng)通過壓力插入在每個孔中，塞的基部連接有鋼纜，并且鋼纜的另一端是一鉤，該鉤在制造時將鉤連到樁的內(nèi)部加強部上，從而整個鋼纜位于樁的內(nèi)部，從而通過在管(4)里面灌注水泥填充物和通過超出塞的插入壓力，塞向地面射出、將其打孔，并且將連接到其基部的鋼纜拖入，并打開將由鋼纜加強的水泥填充物填充的開孔，并連接到內(nèi)部加強部，因此連接到樁(5)的內(nèi)部的加強混凝土上。
6.如權(quán)利要求5所述制造和打樁的樁的灌注方法，其特征在于，為了增加點上的阻力，樁靴(19 )具有塞(20 )，通過增加徑向灌注的壓力，塞(20 )將向底部射出，使得鋼纜射出，在這種情況下還形成加強球狀物，其尺寸根據(jù)是否有更多或更少的填充物被灌注而定。
7.如權(quán)利要求6所述制造和打樁的樁的灌注方法，其特征在于，為了獲知其負載能力，在突出在具有活塞密封圈的立柱之上的位置安裝管(9)，并且一旦樁(5)被灌注并設(shè)置好，則利用這些管進行牽引和壓縮負載測試。
8.如權(quán)利要求7所述制造和打樁的樁的灌注方法，其特征在于，為了不損失所有的設(shè)備和管(9)，具有螺紋元件，即牽引蓋，牽引蓋是所有的管為了牽引測試而在端部連接的元件，一旦完成了測試，可以通過旋開蓋子并將管(9)從頂部取出而抽出管(9)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于水下樁的制造、打樁和灌注的方法，該水下樁用作任何結(jié)構(gòu)和平臺的地基，由此，在制造時，樁(5)插入墩或管(4)。該系統(tǒng)可采用各種不同的方案來解決任何問題，使該方法適合用在所有可能出現(xiàn)的情況中，包括有低強度土壤和非常重的負載，所述解決方案包括在該土壤上打樁、中央灌注和基座灌注、外圍灌注和徑向灌注。該發(fā)明還包括負載測試以及用來將該墩嵌入要支撐的板或結(jié)構(gòu)中的系統(tǒng)。
文檔編號E02D7/00GK102753760SQ201080063755
公開日2012年10月24日 申請日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者C·德爾·坎波·Y·魯伊斯·德·阿莫多瓦 申請人:大洋洲工程集團有限公司