基于深水条件下钢管桩水下平联施工装置及施工方法与流程

本发明涉及深水条件下钢管桩施工技术领域，具体涉及一种基于深水条件下钢管桩水下平联施工装置及施工方法。

背景技术：

目前，跨江跨海大桥的基础建设一般采用在基础旁修建水上平台、变水上作业为陆上作业的施工方案。随着建桥技术的发展，深水桩基础不断涌现，致使水上平台设计及施工难度不断增大，施工成本居高不下。

深水平台设计及施工存在以下两个普遍的问题：1、深水平台钢管桩在水平力作用下桩底弯矩较大，致使设计不得不采用直径更大、壁厚更厚的钢管桩及上部联系，增加施工成本的同时也给施工带来了困难；2、深水平台钢管桩由于悬臂较长，在水平力作用下桩顶易发生较大水平位移，给施工带来安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种降低了施工成本及降低后期平台使用风险的基于深水条件下钢管桩水下平联施工装置及施工方法。

为实现上述目的，本发明所设计的基于深水条件下钢管桩水下平联施工装置，包括水平平联钢管及对称布置在所述水平平联钢管上的钢丝绳，以及分别安装在所述水平平联钢管两端的充气注浆装置；每套所述充气注浆装置包括焊接在所述水平平联钢管端部的套筒、安装在所述套筒内壁上的环形气囊、与所述环形气囊连通且竖直布置的充气加压管及与所述套筒连通且竖直布置的注浆管。

进一步地，所述套筒的高度大于所述水平平联钢管的直径，且所述水平平联钢管的轴向中心线与所述套筒的径向中心线共线。

进一步地，所述水平平联钢管上沿所述水平平联钢管中心线对称布置有两个吊耳，每个所述吊耳穿过一根所述钢丝绳。

进一步地，所述充气加压管包括底端带外螺纹的拆卸加压管、顶端带外螺纹的固定加压管及连接所述拆卸加压管和所述固定加压管的带内螺纹的外连接套，且所述固定加压管末端与所述环形气囊连通。

进一步地，所述注浆管包括底端带外螺纹的拆卸注浆管、顶端带外螺纹的固定注浆管及连接所述拆卸注浆管和所述固定注浆管的带内螺纹的内连接套，且所述固定注浆管末端与所述套筒连通。

一种采用如上述所述基于深水条件下钢管桩水下平联施工装置的施工方法，包括如下步骤：

1)钢管桩施打完毕、套筒套置在钢管桩上后，通过钢丝绳将水下平联施工装置下放至预设标高；

2)利用充气加压管给环形气囊充气，使套筒内的环形气囊与钢管桩抱紧；

3)利用注浆管对套筒注射浆液，使浆液充满钢管桩与套筒之间的间隙；

4)待浆液凝固后，使得套筒、钢管桩及水平平联钢管固定形成整体，然后将穿过吊耳内的钢丝绳抽出，同时，松动外连接套和内连接套，将拆卸加压管和拆卸注浆管去除。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明的水下平联施工装置有效解决了钢管桩桩底弯矩过大的问题，并能对钢管桩及上部平联结构等起到优化作用，从而降低了施工成本；另外，相较于无水下平联的深水平台，该水下平联装置可以有效减小平台顶水平位移，降低后期平台使用风险；同时，本发明的施工装置及施工方法解决了对水下平联装置与钢管桩之间的临时限位及间隙封堵问题，保证了后期施工的质量。

附图说明

图1为本发明基于深水条件下钢管桩水下平联施工装置与钢管桩安装的整体结构示意图；

图2为图1中a处放大结构示意图；

图3为图1中b处放大结构示意图；

图4为本发明基于深水条件下钢管桩水下平联施工装置注浆后示意图。

其中：水平平联钢管1、吊耳2、钢丝绳3、充气注浆装置4【其中：充气加压管4.1(拆卸加压管4.1a、固定加压管4.1b、外连接套4.1c)、注浆管4.2(拆卸注浆管4.2a、固定注浆管4.2b、内连接套4.2c)、套筒4.3、环形气囊4.4】、钢管桩5、浆液6。

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所示为基于深水条件下钢管桩水下平联施工装置，包括水平平联钢管1、两个吊耳2、两根钢丝绳3及分别安装在水平平联钢管1两端的充气注浆装置4，两个吊耳2沿水平平联钢管1的中心线对称焊接在水平平联钢管1上，每个吊耳2里穿一根钢丝绳3。每套充气注浆装置4包括焊接在水平平联钢管1端部的套筒4.3、安装在套筒4.3内壁上的环形气囊4.4、与环形气囊4.4连通且竖直布置的充气加压管4.1及与套筒4.3连通且竖直布置的注浆管4.2。另外，套筒4.3的高度大于水平平联钢管1的直径，且水平平联钢管1的轴向中心线与套筒4.3的径向中心线共线，确保能满足水平平联钢管1与钢管桩5之间的传力要求。

本实施例中，结合图2所示，充气加压管4.1包括底端带外螺纹的拆卸加压管4.1a(即拆卸加压管4.1a在上部，外螺纹位于拆卸加压管4.1a的底端)、顶端带外螺纹的固定加压管4.1b(即固定加压管4.1b在下部，外螺纹位于固定加压管4.1b的顶端)及连接拆卸加压管4.1a和固定加压管4.1b的带内螺纹的外连接套4.1c，且固定加压管4.1b末端与环形气囊4.4连通。如图3所示，注浆管4.2包括底端带外螺纹的拆卸注浆管4.2a(即拆卸注浆管4.2a在上部，外螺纹位于拆卸注浆管4.2a的底端)、顶端带外螺纹的固定注浆管4.2b(即固定注浆管4.2b在下部，外螺纹位于固定注浆管4.2b的顶端)及连接拆卸注浆管4.2a和固定注浆管4.2b的带内螺纹的内连接套4.2c，且固定注浆管4.2b末端与套筒4.3连通。

上述基于深水条件下钢管桩水下平联施工装置的施工方法如下：

1)钢管桩5施打完毕、套筒4.3套置在钢管桩5上后，通过钢丝绳3将水下平联施工装置下放至预设标高；

2)利用充气加压管4.1给环形气囊4.4充气，使套筒4.3内的环形气囊4.4与钢管桩5抱紧，如图4所示；

3)利用注浆管4.2对套筒4.3注射浆液6，使浆液6充满钢管桩5与套筒4.3之间的间隙，如图4所示；

4)待浆液6凝固后，使得套筒4.3、钢管桩5及水平平联钢管1固定形成整体，然后将穿过吊耳2内的钢丝绳3抽出，同时，松动外连接套4.1c和内连接套4.2c，将拆卸加压管4.1a和拆卸注浆管4.2a去除。

因此，本发明的水下平联施工装置有效解决了钢管桩桩底弯矩过大的问题，并能对钢管桩及上部平联结构等起到优化作用，从而降低了施工成本；另外，相较于无水下平联的深水平台，该水下平联装置可以有效减小平台顶水平位移，降低后期平台使用风险。同时，本发明的施工装置及施工方法解决了对水下平联装置与钢管桩之间的临时限位及间隙封堵问题，保证了后期施工的质量。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于深水条件下钢管桩水下平联施工装置，包括水平平联钢管及对称布置在所述水平平联钢管上的钢丝绳，以及分别安装在所述水平平联钢管两端的充气注浆装置；每套所述充气注浆装置包括焊接在所述水平平联钢管端部的套筒、安装在所述套筒内壁上的环形气囊、与所述环形气囊连通且竖直布置的充气加压管及与所述套筒连通且竖直布置的注浆管。有效解决了钢管桩桩底弯矩过大的问题，并能对钢管桩及上部平联结构等起到优化作用，从而降低了施工成本；另外，相较于无水下平联的深水平台，该水下平联装置可以有效减小平台顶水平位移，降低后期平台使用风险。

技术研发人员：翟建国;曾健;陈小龙;黄修平;杨武;邓松涛
受保护的技术使用者：中交武汉港湾工程设计研究院有限公司
技术研发日：2017.07.13
技术公布日：2017.09.22