基于海洋石油立柱式平台原理的下潜可控高抗拔力桩的制作方法
【技术领域】
[0001]基于海洋石油立柱式平台原理的下潜可控高抗拔力桩是一种解决水下工程需提供高抗拔力的新型桩，属海洋工程领域。
【背景技术】
[0002]网箱养殖是海洋经济的重要部分，但由于没有相应的可靠锚固系泊系统配套，在台风袭击下由于基础及系泊技术的缺失，造成养殖网箱在台风袭击下遭受毁灭性打击，如2011年9月底海南临高的养殖网箱，在台风”尼格”袭击下全军覆灭，一半被吹至外海丢失，一半吹到岸边打烂，快收获的鱼一条都没收回来，仅三家公司的经济损失就近8亿，同样的灾情2013年7月发生在广东阳江，饶平，同年9月发生在福建漳州，各地均损失数亿元，使无数养殖户血本无归。
[0003]按理说解决网箱基础及系泊并不难，海洋石油工程及港口建设工程，均已有一套成熟技术及装备，但作为海水养殖或其他民营水上工程，是不可能承担高昂的海上作业费的，为海水养殖网箱及其他民营水上工程，提供经济可靠的高抗抜力基础，就显得十分有意义。
[0004]由本专利发明人研发，己获受权的专利”气囊调节浮力可随水位涨落升沉的柔性结构张力腿式深水网箱”(专利号201320623481.2)，提出了基于海洋石油立柱式平台理念的浮力柱慨念，即密闭的柱状浮体一端为浮力舱，一端为压载舱，在水中它会无条件平衡，即不论入水角度如何，都会自行回复到浮力舱在上，压载舱在下的垂直立于水中状态，对密闭的柱状浮体的浮力舱注水，便可实观垂直可控的下潜动作，让网箱平稳地下潜立于海床，安全地规避水面的狂风大浪。另一个专利“深水系泊柱”(专利号:ZL2013 2 0616701.9)也阐述了浮力柱的慨念，这就是本实用新型最关键的技术原理。
[0005]本实用新型要解决的是，不但桩体要按浮力柱方式，实观垂直可控地下潜动作，并且下潜后平稳地立于海床，而且要继续可控地下潜，直至下潜至设定的深度，这个目标有赖于本人研发己成功应用的一项己授权专利:“带水力冲刷助沉及加固地基设置的水下杯形基础”(专利号:ZL 2010 2 0276443.0)该专利在公知吸力锚原型上増设水力冲刷助沉，解决了浅水区水压不足，吸力锚型式基础下潜困难的难题，同时用冲刷助沉管系及排水减压管系回注砂浆加固地基，专利名称准确地表述了其技术特征。
[0006]因此，合理地组合这些专利就可让桩下潜可控并具有高抗拔力。
[0007]参考专利文献
[0008][I]”气囊调节浮力可随水位涨落升沉的柔性结构张力腿式深水网箱”专利号201320623481.2发明人:古国维专利权人:古国维
[0009][2] “深水系泊柱”专利号ZL2013 2 0616701.9发明人:古国维专利权人:古国维
[0010][3] “带水力冲刷助沉及加固地基设置的水下杯形基础”专利号ZL2010 20276443.0发明人:古国维专利权人:古国维
【发明内容】
[0011]本专利采用前述旳本专利发明人研发，己获受权的专利”气囊调节浮力可随水位涨落升沉的柔性结构张力腿式深水网箱”(专利号201320623481.2)，所提出的基于海洋石油立柱式平台理念的浮力柱慨念，即密闭的柱状浮体一端为浮力舱，一端为压载舱，在水中它会无条件平衡，即不论入水角度如何，都会自行回复到浮力舱在上，压载舱在下的垂直立于水中状态，对密闭的柱状浮体的浮力舱注水，便可实观垂直可控的下潜动作，让网箱平稳地下潜立于海床，另一个专利“带水力冲刷助沉及加固地基设置的水下杯形基础”(专利号:ZL 2010 2 0276443.0)该专利在公知吸力锚原型上増设水力冲刷助沉，解决了浅水区水压不足，吸力锚型式基础下潜困难的难题，同时用冲刷助沉管系及排水减压管系回注砂浆加固地基，合理地组合这些专利就可让桩下潜可控并具有高抗拔力，这样就形成了本专利的技术方案:
[0012]1.钢或钢筋混凝土方形或圆形柱，在桩长1/3处装设隔板，纵剖面成H形，即形成上下舱室，上舱室的顶面，上舱室的底面，均为开敞，下舱室顶面预埋二条高于上舱室顶，带快速接头的排泥管，上舱室开设几排通水孔，既用于通水也便于用绳捆扎带气动调节阀的气囊，上舱室捆扎带气动调节阀的气囊后，这就构成了简易的气囊调节浮力的可变浮力舱，下舱室成了压载舱，通过对气囊排气的调节，也就实现了对浮力的控制，当重力大于浮力后桩体垂直下沉，下沉后桩体插入水下泥面的泥土中，但仍会保持直立状态；
[0013]2.桩体下潜定位后，潜水员割断捆扎带气动调节阀的气囊绳子，收回气囊。然后向上舱室投放重块，碎石等，甚至可填放高出舱壁的石龙，以取得最大的压重，在重力压重下让桩身会增加入泥深度；
[0014]3.下舱室顶面预埋排泥管接软管至水泵，水深在自吸式泵最大吸程内，可将软管接至辅助船水泵抽吸，否则要接至潜水泵抽吸，下舱室的泥浆抽吸，造成内外的压差，这就是典型的吸力锚作业；
[0015]4.装设喷管，用高压水冲刷助沉，解决浅水区水压不足，吸力锚型式基础下潜困难的难题。对于抗拔力有特殊要求的情况，由喷水改喷水泥浆，从而提高周边土体强度，如同捣拌桩原理所描述的情况；
[0016]5.作为同样构造原理，上舱室捆扎带气动调节阀的气囊，可替换为上舱室顶面用顶板封闭成密闭空间，顶板上装设注砂管及排水管。
[0017]压一上舱室投放重块，吸一下舱室排泥，喷一喷水冲刷助沉，三者同时动作将桩体送入预定深度，由于抗拔力为桩重加桩外壁摩阻力，由于压重大，桩外壁表面积大，这就令桩在同样地质条件下提高了抗拔力。
[0018]本专利的优点是结构合理，可操作性强，避开了海上作业要借助于高昂的浮吊，打桩船的难点，为海洋工程及海水养殖网箱基础，应用高抗拔力基础提供了一条经济，高效，可靠的新路。
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型采用钢筋混凝土结构时竖向剖面构造示意图；
[0020]图2是本实用新型采用钢筋混凝土结构时平面构造示意图；
[0021]图3是本实用新型采用钢筋混凝土结构时，上舱室捆扎带气动调节阀的气囊示意图；
[0022]图4是喷水管系构造示意图；
[0023]图5是喷水管构造示意图；
[0024]图6是吊环构造示意图；
[0025]图7是本实用新型下潜作业示意图，表示了气囊排气浮力减小，排泥管抽吸形成压差，喷管喷水冲刷助沉；
[0026]图8是本实用新型填放重块，碎石等增加压重示意图；
[0027]图9是本实用新型上舱室顶面封闭，不设通水孔的可供选择方案竖向剖面构造示意图；
[0028]图10是本实用新型上舱室顶面封闭，不设通水孔的可供选择方案平面构造示意图。
[0029]其中:1钢筋混凝土桩体，2吊环，3带快速接头的预埋排水管，4进水管，5带喷口的环状喷水管，6喷水管喷口，7管箍，8通水孔9气囊，10气囊充气口， 11气囊排气口连接软管，12移动式气动阀总成，13标志浮球，14气囊固定绳，15连接进水管的软管，16连接排水管的软管，17注水或注衆，18海水，19排出水及泥衆，20填充的重块，碎石等重质骨料，21带系泊短缆索的标志浮球，22海床泥面，23带堵头的注砂管，24塞临时堵块的排水口。
【具体实施方式】
[0030]桩体I按图1捣制，由于是抗拔力主要由桩重加桩外壁摩阻力提供，所以钢筋混凝土桩体I其壁厚，配筋，混凝土标号等按规范”构造要求”加工即可(注”构造要求”是一专业术语，有最低要求的含意。)，有耐久性要求的，可采用细石混凝土捣制，并可掺加抗裂短纤维。吊环2埋入桩体I要有足够长度，根据吊环2的钢筋直径，规范里都有对应埋入长度的要求，考虑海水腐蚀吊环2的钢筋直径应适当加大，加大的具体数值以使用业主要求来定。桩体I捣制后的养护等均按公知的作业规则执行。
[0031 ] 气囊9是市售商品，但通常只有一个带阀的进气口，定购时可要求做成双带阀的进气口，其中一个作为排气管，用软管连接至移动式气动阀总成12，移动式气动阀总成12固定在气囊9上，气囊9用绳捆绑在桩体I上舱室。
[0032]一般做法是将捣制好的桩体1，运至桩体安装海域的近岸，再捆绑气囊9，连接上进水管的软管15，及连接上排水管的软管16，对气囊9充气，驳运或浮运至安装点，然后吊或推下水，下水后桩体会在水中直立，这是一个海上安装非常有利的特点，水中直立的桩体用辅助作业船协助定位，操纵排气气动阀，让气囊9慢慢排气，从而慢慢减小浮力，当重力大于浮力后桩体垂直下沉，下沉后桩体插入水下泥面中，但仍会保持直立状态。桩体下潜定位后，潜水员割断捆扎带气动调节阀的气囊绳子，收回气囊。然后向上舱室投放重块，碎石等，甚至填放高出舱壁的石龙，以取得最大的压重，在重力压重下让桩身增加入泥深度。
[0033]下舱室顶面预埋二条高于上舱室顶的排泥管接软管至水泵，水深在自吸式泵最大吸程内，可将软管接至辅助船水泵抽吸，否则要接至潜水泵抽吸，下舱室的泥浆抽吸，造成内外的压差，当压重加抽吸下潜仍有困难，则动用高压水冲刷助沉，对于抗拔力有特殊要求的情况，由喷水改喷水泥浆，从而提高周边土体强度，最后吊环系上带系泊短缆索的标志浮球，至此，有高抗拔力的新型桩安装完成，可供网箱，浮平台等需系泊锚固的海洋构筑物使用。
【主权项】
1.基于海洋石油立柱式平台原理的下潜可控高抗拔力桩，其特征是钢或钢筋混凝土方形或圆形柱，在桩长1/3处装设隔板，纵剖面成H形，即形成上下舱室，上舱室的顶面，下舱室的底面，均为开敞，下舱室顶面预埋二条高于上舱室顶面，带快速接头的排泥管，排泥管通过软管连接至水泵，上舱室开设几排通水孔，捆扎带气动调节阀的气囊。
2.根据权利要求1所述的基于海洋石油立柱式平台原理的下潜可控高抗拔力桩，其特征是通过带气动调节阀的气囊排气实现可控下潜，下潜到泥面后收回气囊，然后向上舱室投放重块，碎石，或石龙。
3.根据权利要求1所述的基于海洋石油立柱式平台原理的下潜可控高抗拔力桩，其特征是装设有喷管。
4.根据权利要求1所述的基于海洋石油立柱式平台原理的下潜可控高抗拔力桩,其特征是上舱室捆扎带气动调节阀的气囊，可替换为上舱室顶面用顶板封闭成密闭空间，顶板上装设注砂管及排水管。
【专利摘要】基于海洋石油立柱式平台原理的下潜可控高抗拔力桩，其特征是钢或钢筋混凝土方形或圆形柱，纵剖面为H形，即上下舱室均开敞，下舱室顶面预埋二条高于上舱室顶面，带快速接头的排泥管，并开几排通水孔，捆扎带气动调节阀的气囊，通过对气囊排气的调节，实现对浮力的控制，下潜到泥面后收回气囊，然后向上舱室投放重块，同样的原理，可做成上舱室顶面封闭，并封堵或不设通水孔，顶面安上注砂管及排水管，本实用新型由于压重大，桩外壁表面积大，桩在同样地质条件下提高了抗拔力。
【IPC分类】E02D15-08, E02D5-48
【公开号】CN204326079
【申请号】CN201420453116
【发明人】古国维
【申请人】古国维
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年8月12日