基于顶推移动平台进行水上钻孔桩的施工方法及施工系统与流程

本发明属于水上钻孔桩施工技术领域，具体地指一种基于顶推移动平台进行水上钻孔桩的施工方法及施工系统。

背景技术：

水上钻孔桩施工技术常规采用自升式平台或者搭设的固定作业平台作为基础进行施工。自升式平台作为专用设备，可以适应不同水深和波浪环境下的打桩作业，但是造价高昂，需要专业人员进行操作，且受风浪影响大，移动和定位耗时长，受海况环境影响大，每次位置转换时定位精度不高，工效较低；以搭设的固定作业平台作为基础进行钻孔桩施工时，定位精度高，在平台范围内进行位置转换时非常方便，但是大面积的固定平台搭设成本高，适用范围窄，仅能进行平台范围内的打桩作业，且环境适应性差，一般仅用于内河和湖泊环境，无法在外海等恶劣环境搭设平台，并对环境也有较大影响。

技术实现要素：

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种水上快速定位且快速钻孔的基于顶推移动平台进行水上钻孔桩的施工方法及施工系统。

为实现上述目的，本发明所设计的基于顶推移动平台进行水上钻孔桩的施工方法，将N轮已施打完成的钢护筒作为基础，N为大于且等于3的自然数，去除已施打完成的第一轮钢护筒后在已施打完成的钢护筒桩顶上安装有桩顶顶推定位装置，然后再在桩顶顶推定位装置搭建施工平台；利用施工平台上的履带吊和导向架施打N+1轮钢护筒，并在N+1轮的钢护筒桩顶上安装桩顶顶推定位装置，同时，利用施工平台上的旋挖钻机完成第一轮钢护筒的钻孔施工，N+1钢护筒施打完成后，利用履带吊对已完成钻孔施工的第一轮钢护筒完成钻孔桩的施工；然后利用桩顶顶推定位装置推动施工平台水平前移至N+1钢护筒并锁定施工平台，再次完成N+2轮钢护筒的施打及对第二轮钢护筒的钻孔桩施工，直至完成所有钻孔桩的施工。

进一步地，所述施工方法包括如下步骤：

1)去除已施打完成的第一轮钢护筒后在已施打完成的钢护筒桩顶上安装桩顶顶推定位装置，然后再在桩顶顶推定位装置搭建施工平台，N为大于且等于3的自然数；所述施工平台包括支撑在桩顶顶推定位装置顶端的承载平台、铺设在承载平台上的作业平台及设置在作业平台前端的导向架；

2)利用作业平台上的履带吊和导向架施打N+1钢护筒，同时，利用作业平台上的旋挖钻机完成第一轮钢护筒的钻孔施工，N+1轮钢护筒施打完成后，利用履带吊对已完成钻孔施工的第一轮钢护筒完成钻孔桩的施工；

3)在施打完成的N+1轮钢护筒桩顶上安装桩顶顶推定位装置，桩顶顶推定位装置的三向千斤顶将承载平台顶起脱离桩顶顶推定位装置的支撑锁紧装置并推动施工平台水平前移至N+1轮钢护筒，将施工平台锁定在第三轮钢护筒至N+1轮钢护筒的桩顶顶推定位装置上，拆除第二轮钢护筒上的桩顶顶推定位装置放置在平台上；

4)然后重复步骤2)，利用作业平台上的履带吊和导向架施打N+2轮钢护筒，同时，利用作业平台上的旋挖钻机完成第二轮钢护筒的钻孔施工，N+2钢护筒施打完成后，利用履带吊对已完成钻孔施工的第二轮钢护筒完成钻孔桩的施工；

5)然后重复步骤3)，在施打完成的N+2轮钢护筒桩顶上安装从第二轮钢护筒拆下的桩顶顶推定位装置，桩顶顶推定位装置的三向千斤顶将承载平台顶起脱离桩顶顶推定位装置的支撑锁紧装置并推动施工平台水平前移至N+2轮钢护筒，将施工平台锁定在第四轮钢护筒至N+2轮钢护筒的桩顶顶推定位装置上，拆除第三轮钢护筒上的桩顶顶推定位装置放置在平台上；继续重复步骤2)和步骤3)直至完成所有的钻孔桩施工。

进一步地，所述施工平台还包括位于所述承载平台下方且挂在承载平台左右两侧的操作平台。

进一步地，两两相邻的所述桩顶顶推定位装置的桩顶定位座之间通过可调连杆机构相连。

进一步地，所述施工平台的承载平台包括多根平行布置的主纵梁、与主纵梁垂直布置的多根横梁及分布在主纵梁外侧的悬臂梁，所述悬臂梁固定在所述横梁的端部。

一种如上述基于顶推移动平台进行水上钻孔桩施工方法的施工系统，包括安装在已施打完成的钢护筒桩顶上的桩顶顶推定位装置及搭建在桩顶顶推定位装置上的施工平台，所述施工平台包括支撑在桩顶顶推定位装置顶端的承载平台、铺设在承载平台上的作业平台及设置在作业平台前端且与桩位对应位置的导向架。

进一步地，所述施工平台还包括位于所述承载平台下方且挂在承载平台左右两侧的操作平台。

进一步地，两两相邻的所述桩顶顶推定位装置的桩顶定位座之间通过可调连杆机构相连。

进一步地，所述施工平台的承载平台包括多根平行布置的主纵梁、与主纵梁垂直布置的多根横梁及分布在主纵梁外侧的悬臂梁，所述悬臂梁固定在所述横梁的端部。

本发明的优点如下：

1、通过利用已施打完成的钢护筒作为平台基础保证了平台上的设备在施工时处于稳定的环境，保证了沉桩施工和钻孔桩施工的精确性，本发明的施工方法不受风浪影响，适合应用于各种水域；

2、通过使用施打完成的钢护筒作为平台基础，避免了需要施打辅助桩，直接利用施打完成的钢护筒节省了工序，降低了施工的难度，提高了钻孔桩施工的效率；

3、通过在钢护筒上架设施工平台，避免了投入新的设备进行平台的搭建，平台的施工过程简单方便，充分利用用了已施打完成的钢护筒，工程投入量少；

4、通过桩顶顶推定位装置能够方便的推动平台行走，平台的调节移动过程极为简单方便，通过顺向行走无需引入其他设备就可以完成所有钻孔桩的施工；

5、通过在两两相邻的桩顶顶推定位装置的桩顶定位座之间通过可调连杆机构相连，提高了钢护筒之间的稳定性，减少了施工工序。

本发明的基于顶推移动平台进行水上钻孔桩的施工方法及施工系统，结构简单，操作方便，使用已经施打完成的钢护筒作为沉桩基础能够极大程度的提高施工系统的稳定性，保证钻孔桩施工的精确，且施工工序更为简单，具有极大的推广价值。

附图说明

图1为本发明基于顶推移动平台进行水上钻孔桩施工方法的施工系统俯视示意图；

图2为本发明履带吊、旋挖钻机与导向架的安装结构示意图；

图3为图2中桩顶顶推定位装置结构主视示意图；

图4为图3的侧视示意图；

图5为图2中承载平台结构俯视示意图；

图6为图2中导向架结构主视示意图；

图7～图10为实施例施工方法流程示意图。

其中：桩顶顶推定位装置100(其中：桩顶定位座101、升降调节装置102、支撑锁紧装置103、三向千斤顶104、可调连杆机构105、摇臂卡板106)、承载平台200(其中：主纵梁201、横梁202、悬臂梁203)、作业平台300、导向架400(其中：大轮架导向轨道401、滑块402、大轮架导向架体403)、操作平台500、钢护筒600。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1、2所示，本发明所设计的基于顶推移动平台进行水上钻孔桩的施工方法是在N轮已施打完成的钢护筒600(N轮已施打完成的钢护筒主要是使用打桩船或是其他的平台结构进行布置，也可以依托岸基进行沉桩)上装载施工系统，施工系统包括安装在已施打完成的钢护筒600桩顶上的桩顶顶推定位装置100(去除已施打完成的第一轮钢护筒，第一轮钢护筒直接进行钻孔桩施工)及搭建在桩顶顶推定位装置100上的施工平台，此处N为大于且等于3的自然数。原理为：去除已施打完成的第一轮钢护筒600后在已施打完成的钢护筒600桩顶上安装有桩顶顶推定位装置100，然后再在桩顶顶推定位装置100搭建施工平台；利用施工平台上的履带吊700和导向架400施打N+1轮钢护筒600，并在N+1轮的钢护筒600桩顶上安装桩顶顶推定位装置100，同时，利用施工平台上的旋挖钻机800完成第一轮钢护筒600的钻孔施工，N+1轮钢护筒600施打完成后，利用履带吊700对已完成钻孔施工的第一轮钢护筒600完成钻孔桩的施工；然后利用桩顶顶推定位装置100推动施工平台水平前移至N+1钢护筒600并锁定施工平台，拆除第二轮钢护筒的桩顶顶推定位装置100，再次完成N+2轮钢护筒600的施打及对第二轮钢护筒600的钻孔桩施工，直至完成所有钻孔桩的施工。

该施工平台包括支撑在桩顶顶推定位装置100顶端的承载平台200、铺设在承载平台200上的作业平台300、位于承载平台200下方且挂在承载平台200左右两侧的操作平台500及设置在作业平台300前端的导向架400。

本实施例中，桩顶顶推定位装置100的结构见专利号“201510853400.1”公开的一种桩顶顶推定位装置，结合图3、图4所示，包括桩顶定位座101、升降调节装置102、支撑锁紧装置103(即包括支撑架、摇臂卡板及锁紧装置)及三向千斤顶104。桩顶定位座101安装于钢护筒600桩顶并与钢护筒600起限位和承载作用；升降调节装置102的下部与桩顶定位座101相连，升降调节装置102的上部与支撑锁紧装置103相连，使得支撑锁紧装置103顶面的标高由升降调节装置102调整；三向千斤顶104置于支撑锁紧装置103上，三向千斤顶104实现纵移、竖向顶升及横向纠偏，具体结构请参见公开文献；承载平台200支撑在支撑锁紧装置103两侧摇臂顶面，承载平台200前移时，将摇臂卡板106拆除，三向千斤顶104顶升承载平台200脱离支撑锁紧装置103的摇臂后前移，发生偏移时，三向千斤顶104推动承载平台200横向纠偏。

如图5所示，承载平台200包括多根平行布置的主纵梁201、与主纵梁201垂直布置的多根横梁202及分布在主纵梁201外侧的悬臂梁203，悬臂梁203固定在横梁202的端部；主纵梁201按钢护筒600间距沿纵向布置，其跨度不小于两根钢护筒600，横梁202按起重设备所需工作区域横向布置，悬臂梁203按辅助设备所需空间布置在最边上主纵梁201的外侧。同时，操作平台500挂在主纵梁201的两侧，满足人员到达桩顶顶推定位装置100和运输可调连杆机构105的空间需要。

作业平台300布置于承载平台200上，其作业平台300的空间不仅要满足导向架400的安装及前轮钢护筒600的打桩施工，还要满足后轮钢护筒600的钻孔及钢筋笼下放、模板吊装等钻孔桩的施工。

导向架400与桩位位置对应布置，以覆盖作业平台300前部整轮钢护筒600施工作业面，导向架400的结构见专利号“201510856316.5”公开的一种桩顶支撑步履式移动打桩平台中的大轮架导向架，结合图6所示，包括大轮架导向架体403、大轮架导向轨道401及设置在大轮架导向轨道401上的滑块402，大轮架导向架体403可沿大轮架导向轨道401移动和定位，大轮架导向架体401的开合适应钢护筒600施打时的喂桩。

另外，本实施例中两两相邻的桩顶顶推定位装置100的桩顶定位座101之间通过可调连杆机构105相连，长度可调的可调连杆机构105采用的是双向调节丝杆，使所有已安装的桩顶顶推定位装置100连成一体。

施工方法具体步骤如下：结合图7～图10所示，

1)根据现场测量数据，在地面调整好桩顶顶推定位装置100的高度，在N-1轮(即去除第一轮钢护筒)已施打完成的钢护筒600桩顶上安装有桩顶顶推定位装置100，N为大于且等于3的自然数；然后将承载平台200支撑在桩顶顶推定位装置100的顶端，作业平台300铺设在承载平台200上，操作平台500挂在承载平台200的主纵梁201两侧，导向架400设置在作业平台300的前端且与桩位位置对应布置，施工平台安装到位后，用支撑锁紧装置103的锁紧装置将承载平台200锁定；

2)利用作业平台300上的履带吊700和导向架400施打N+1钢护筒600，同时，利用作业平台300上的旋挖钻机800完成第一轮钢护筒600的钻孔施工，N+1轮钢护筒600施打完成后，履带吊700行走至作业平台300的中部，利用履带吊700对已完成钻孔施工的第一轮钢护筒600完成钻孔桩的施工；

3)第一轮钢护筒600完成钻孔桩的施工，在对应主纵梁201的已施打完成的N+1轮钢护筒600桩顶上安装桩顶顶推定位装置100，桩顶顶推定位装置100的三向千斤顶104将承载平台200顶起脱离支撑锁紧装置103的摇臂并推动整个施工平台水平前移至N+1轮钢护筒600，三向千斤顶104下降，将施工平台锁定在第三轮钢护筒600至N+1轮钢护筒600的支撑锁紧装置103的摇臂上，并用摇臂卡板106上并锁定，发生偏移时，三向千斤顶104可推动整个施工平台进行横向纠偏，平台顶推到位后，借助操作平台500拆除第二轮钢护筒600上的桩顶顶推定位装置100，；

4)施工平台同步移动到位后，然后重复步骤2)，利用作业平台300上的履带吊700和导向架400施打N+2轮钢护筒600，同时，利用作业平台300上的旋挖钻机800完成第二轮钢护筒600的钻孔施工，N+2钢护筒600施打完成后，利用履带吊700对已完成钻孔施工的第二轮钢护筒600完成钻孔桩的施工；

5)然后重复步骤3)，在对应主纵梁201的已施打完成的N+2轮钢护筒600桩顶上安装从第二轮钢护筒拆下的桩顶顶推定位装置100，桩顶顶推定位装置100的三向千斤顶104将承载平台200顶起脱离桩顶顶推定位装置100的支撑锁紧装置103的摇臂并推动整个施工平台水平前移至N+2轮钢护筒600，将施工平台锁定在第四轮钢护筒600至N+2轮钢护筒600的桩顶顶推定位装置100上，借助操作平台500拆除第三轮钢护筒600上的桩顶顶推定位装置100；继续重复步骤2)和步骤3)直至完成所有的钻孔桩施工。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。