專利名稱：深海打樁裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種深海打樁裝置，應(yīng)用于深海地基處理，屬于作業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。
水工作業(yè)中的打樁作業(yè)一般采用打樁船。在各種型式的碼頭建設(shè)中，大多需要打樁，特別是國外在近幾年的海上碼頭施工中樁結(jié)構(gòu)更為增多，并向外海、深水發(fā)展，從而對打樁船提出了更新的要求。目前，國內(nèi)外的打樁船中最常見的是內(nèi)燃樁錘，重量已超過7噸，而超過10噸的仍多數(shù)采用蒸汽錘或空氣錘。如王忠復(fù)等著《工程船》(國防工業(yè)出版社，P75～77)介紹的國內(nèi)外幾種打樁船均采用重錘方式。而在海底資源及海洋空間利用開發(fā)過程中，地基處理是十分重要、十分關(guān)鍵的一環(huán)。打樁是地基處理的一種有效措施，但在深海打樁卻無法沿用重力錘式的打樁方式。
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的上述局限性，根據(jù)實際需要和深海地基處理的特殊性，提出一種深海打樁裝置，使深海打樁可以實現(xiàn)。
為實現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案中，設(shè)計的深海打樁裝置主要由施工船、吊車及吊放系統(tǒng)、加壓系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、特制的夾樁裝置以及筒型基礎(chǔ)平臺等構(gòu)成。施工船依靠自身的衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)在海上準(zhǔn)確定位，并作為水下打樁裝置的母船，為打樁裝置提供能源和進(jìn)行控制。吊車能夠360度回轉(zhuǎn)，其底座固定在施工船甲板上，主要功能有二其一是將放置在施工船上的樁垂直吊放到海底，二是輔助潛水筒型基礎(chǔ)平臺就位和回收。一個向外延伸的剛性支架與船體連接，用來布置有關(guān)設(shè)備。吊放系統(tǒng)由固定在支架上的絞車、固定在支架上的滑輪組、固定在筒型基礎(chǔ)平臺上的滑輪組以及鋼索組成。該吊放系統(tǒng)根據(jù)施工的需要共有3套或4套，它們同時運(yùn)作，可將筒型基礎(chǔ)平臺吊放在海底或提升到水面。筒型基礎(chǔ)平臺是一個主體由3～4個筒體組成的簡易平臺，筒型基礎(chǔ)平臺頂部的夾樁裝置是一套由液壓驅(qū)動的四桿夾緊裝置，用以完成對樁的夾緊或松開。筒型基礎(chǔ)平臺上安有加壓系統(tǒng)和測量系統(tǒng)，加壓系統(tǒng)用以產(chǎn)生負(fù)壓或過壓，通過可逆轉(zhuǎn)水泵向筒體內(nèi)灌水以形成筒內(nèi)過壓或向筒體外排水以形成筒體內(nèi)負(fù)壓，從而驅(qū)動筒型基礎(chǔ)平臺上升或下沉，測量系統(tǒng)用以測量水深和筒體內(nèi)壓力。
本發(fā)明的深海打樁裝置的工作步驟如下施工船由GPS系統(tǒng)和定位設(shè)備準(zhǔn)確定位后，利用吊放系統(tǒng)將筒型基礎(chǔ)平臺吊放到海底，平臺依靠重量下沉一定深度，保證平臺的筒體密封；利用水深測量系統(tǒng)測量各個筒體的海中深度，然后利用吊放系統(tǒng)將平臺調(diào)平；夾樁裝置將樁夾緊，加壓系統(tǒng)將平臺的筒體內(nèi)水抽出，使筒體內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，平臺開始帶樁下沉，下沉過程中隨時通過水深、壓力測量系統(tǒng)觀察平臺各筒體水深位置和筒體內(nèi)壓力，并控制系統(tǒng)的排水速度，保持平臺垂直下沉。當(dāng)平臺下沉到最大許可下沉深度后，加壓系統(tǒng)停止工作，同時松開夾樁裝置，然后加壓系統(tǒng)開始工作，向平臺筒體內(nèi)灌水，使筒體內(nèi)壓強(qiáng)升高，驅(qū)動平臺上升，樁仍然留在原來的打入深度。當(dāng)平臺上升到一定高度后，保證筒體的密封狀態(tài)，加壓系統(tǒng)停止工作，夾樁裝置夾緊，將樁抱住。加壓系統(tǒng)開始工作，使平臺內(nèi)壓強(qiáng)降低，使平臺帶著樁再次下沉。平臺如此反復(fù)上升、下沉，直到把樁打入要求的深度。
以下通過附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明的深海打樁裝置的構(gòu)成圖。
如圖所示，本發(fā)明的深海打樁裝置主要由施工船1、吊車2、剛性支架3、吊放系統(tǒng)4、夾樁裝置5、加壓系統(tǒng)6、測量系統(tǒng)7以及筒型基礎(chǔ)平臺8構(gòu)成。吊車2固定在施工船1上，支架3與船體剛性連接，吊放系統(tǒng)4由固定在支架3上的絞車、滑輪組、固定在筒型基礎(chǔ)平臺上的滑輪組以及鋼索組成，吊放系統(tǒng)4通過滑輪組連接支架3和筒型基礎(chǔ)平臺8，筒型基礎(chǔ)平臺8的頂部有夾樁裝置5，平臺內(nèi)有加壓系統(tǒng)6和測量系統(tǒng)7。
施工船1配備有定位系統(tǒng)，為打樁裝置提供能源和進(jìn)行控制，吊車2可360度回轉(zhuǎn)，其功能是將放置在施工船上的樁9垂直吊放到海底，輔助潛水筒型基礎(chǔ)平臺8的就位和回收。吊放系統(tǒng)4根據(jù)施工的需要可設(shè)3套或4套，它們同時運(yùn)作，可將筒型基礎(chǔ)平臺8吊放在海底或提升到水面。
圖2為夾樁裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖所示，夾樁裝置是一套由液壓驅(qū)動的四桿夾緊裝置，主要由液壓缸10、肘桿11、鉗臂12、銷釘13、和夾緊楔塊14組成，整個裝置布置在筒型基礎(chǔ)平臺8的頂部，鉗臂12與楔塊14固定為一體，肘桿11與鉗臂12、液壓缸10的活塞桿頭鉸接，液壓缸10的缸體和銷釘13均固定在筒型基礎(chǔ)平臺8上，主要功能是液壓缸10用活塞驅(qū)動肘桿11和鉗臂12完成對樁9的夾緊或松開。
圖3為加壓系統(tǒng)示意圖。
如圖所示，加壓系統(tǒng)主要由與平臺筒體18通過孔相接的管道15、可逆轉(zhuǎn)水泵16及固定在筒體內(nèi)的多孔過濾板17組成。每一筒體上均有這一系統(tǒng)。過濾板17的功能是過濾泥沙。管道15和泵16的功能是向筒體18內(nèi)灌水以形成筒內(nèi)過壓或向筒體18外排水以形成筒體內(nèi)負(fù)壓，從而驅(qū)動筒型基礎(chǔ)平臺8上升或下沉。
圖4測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖所示，測量系統(tǒng)對水深和筒體內(nèi)壓力進(jìn)行監(jiān)測，測壓管道24與筒體18內(nèi)腔連通，其端部為壓力傳感器23，壓力信號通過傳輸電纜22及有關(guān)器件輸送給數(shù)值顯示器19顯示，數(shù)值顯示器19放置在施工船上。液位計21固定在平臺頂部8，它把水深信號通過傳輸電纜20及有關(guān)器件輸送給數(shù)值顯示器19顯示。此系統(tǒng)中測量和輸送設(shè)備每一個筒體設(shè)置一套，數(shù)值顯示器19供所有系統(tǒng)公用。
圖5為筒型基礎(chǔ)平臺結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為筒型基礎(chǔ)平臺俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖5、圖6所示，筒型基礎(chǔ)平臺是由四個筒體18為主體組成的簡易平臺，每一個筒體的下端敞開，頂端有蓋，且頂蓋上開有通水孔26，平臺中央有一個通樁孔25。
筒型基礎(chǔ)平臺的功能有二，一是作為夾樁裝置、加壓系統(tǒng)、測量系統(tǒng)的載體；二是將樁壓入海底的主要受力和運(yùn)動部件。當(dāng)筒內(nèi)為負(fù)壓時，筒型基礎(chǔ)平臺能帶樁一起下沉，即將樁壓入海底，當(dāng)筒內(nèi)為過壓時，筒型基礎(chǔ)平臺能與樁脫開，自己上升。
本發(fā)明設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)緊湊，提供了一種安全可靠的深海打樁裝置，適用于粘土、沙質(zhì)海底。隨著國內(nèi)外的海上碼頭施工中樁結(jié)構(gòu)增多，并向外海、深水發(fā)展，以及海底資源及海洋空間利用的開發(fā)，本發(fā)明將成為深海樁基工程中的一項重大專用設(shè)備，得到廣泛的應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種深海打樁裝置，其特征在于可360度回轉(zhuǎn)的吊車(2)固定在施工船(1)上，支架(3)與船體剛性連接，支架(3)通過吊放系統(tǒng)(4)連接筒型基礎(chǔ)平臺(8)，筒型基礎(chǔ)平臺(8)的頂部有液壓驅(qū)動的四桿夾緊的夾樁裝置(5)，筒型基礎(chǔ)平臺(8)內(nèi)有加壓系統(tǒng)(6)和測量系統(tǒng)(7)。
2.如權(quán)利要求1所說的深海打樁裝置，其特征在于夾樁裝置(5)中鉗臂(12)與楔塊(14)固定為一體，肘桿(11)與鉗臂(12)、液壓缸(10)的活塞桿頭鉸接，液壓缸(10)的缸體和銷釘(13)均固定在筒型基礎(chǔ)平臺(8)上。
3.如權(quán)利要求1所說的深海打樁裝置，其特征在于加壓系統(tǒng)(6)由與平臺筒體(18)通過孔相接的管道(15)、可逆轉(zhuǎn)水泵(16)及固定在筒體內(nèi)的多孔過濾板(17)組成。
4.如權(quán)利要求1所說的深海打樁裝置，其特征在于測量系統(tǒng)(7)中，測壓管道(24)與筒體(18)內(nèi)腔連通，其端部有壓力傳感器(23)，液位計(21)固定在平臺頂部(8)，壓力信號和水深信號均通過傳輸電纜(22)連接到數(shù)值顯示器(19)。
5.如權(quán)利要求1所說的深海打樁裝置，其特征在于筒型基礎(chǔ)平臺(8)由四個筒體(18)為主體組成，筒體下端敞開，頂蓋上開有通水孔(26)，平臺中央有通樁孔(25)。
全文摘要
一種深海打樁裝置,可360度回轉(zhuǎn)的吊車固定在施工船上,與船體剛性連接的支架通過吊放系統(tǒng)連接筒型基礎(chǔ)平臺,平臺頂部有液壓驅(qū)動的夾樁裝置,平臺內(nèi)有加壓系統(tǒng)和測量系統(tǒng),加壓系統(tǒng)通過可逆轉(zhuǎn)水泵向平臺筒體內(nèi)灌水以形成筒內(nèi)過壓或向筒體外排水以形成筒體內(nèi)負(fù)壓,從而驅(qū)動平臺上升或帶樁下沉,完成打樁功能,測量系統(tǒng)用以測量水深和筒體內(nèi)壓力。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊,適用于粘土、沙質(zhì)海底,將成為深海樁基工程中的一項重大專用設(shè)備得到廣泛的應(yīng)用。
文檔編號E02D7/00GK1308001SQ0110571
公開日2001年8月15日 申請日期2001年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月22日
發(fā)明者譚家華, 何炎平 申請人:上海交通大學(xué)