阅读说明：本技术 一种易回收的流化减阻拔桩的施工方法 (Construction method of easy-to-recover fluidization resistance-reducing pile pulling ) 是由 王华昆 王东东 高婧 陈志为 于 2021-09-02 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种易回收的流化减阻拔桩的施工方法,包括如下步骤：1)拔桩时,先移动卸桩船使钢桩顶部进入船尾凹槽：2)开启液压缸8,使可活动张紧器和固定张紧器抱紧钢桩；3)打开高压水泵,通过高压管往钢桩内注水,在水压作用下,流体将经射流道高速喷出；流体喷出后使得钢桩和土体界面的土壤流态化,使得钢桩周围小范围土体松动,并从海床顶部冒出；4)流化10～20秒后,开启活动张紧器和固定张紧器的转动开关,随着张紧器转动,钢桩快速出土；5)待钢桩完全出土,通过吊臂末端的抓手抓紧钢桩,然后卸去可活动张紧器和固定张紧器的张紧力,将钢桩卸放至船体甲板上,完成拔桩过程。(The invention provides a construction method of a fluidization drag reduction pile pulling easy to recover, which comprises the following steps: 1) when the pile is pulled out, the pile unloading boat is moved firstly to enable the top of the steel pile to enter the stern groove: 2) opening the hydraulic cylinder 8 to enable the movable tensioner and the fixed tensioner to hold the steel pile tightly; 3) opening a high-pressure water pump, injecting water into the steel pile through a high-pressure pipe, and spraying fluid at a high speed through a jet flow channel under the action of water pressure; after the fluid is sprayed out, the soil at the interface of the steel pile and the soil body is fluidized, so that the soil body in a small range around the steel pile is loosened and is ejected out from the top of the seabed; 4) after fluidizing for 10-20 seconds, turning on a rotary switch of the movable tensioner and the fixed tensioner, and enabling the steel pile to be subjected to fast soil removal along with the rotation of the tensioners; 5) and after the steel pile is completely unearthed, grasping the steel pile by a gripper at the tail end of the suspension arm, unloading the tensioning force of the movable tensioner and the fixed tensioner, unloading the steel pile onto a deck of the ship body, and finishing the pile pulling process.)

一种易回收的流化减阻拔桩的施工方法

技术领域

本发明涉及一种用于海洋工程(包括跨海大桥、海洋导管架、海洋平台等)的新型桩基及拔桩装置，利用该装置可以快速回收海洋结构及海洋结构建造辅助建筑中使用的桩基，避免使用大型起重拔桩设备、有效减短工期，降低施工成本。

背景技术

在海洋结构(包括跨海大桥、海洋导管架、海洋平台等)建造过程中，结构本身和建筑辅助建造结构大多需要打桩，以抵抗海洋风浪流荷载和避免沉降。按照法律要求，海洋结构达到使用寿命后需进行拆除。以跨海大桥为例，大多需要搭建栈桥，这些栈桥同样需要打桩，由于大量使用桩基，施工结束需回收重复使用，以减小成本。回收工期及钢桩回收率对项目成本控制影响巨大，由于海洋环境的影响，实际工程中钢桩回收困难，往往需要使用大型起重拔桩设备或切割装置，且回收工期长，大大增加了施工成本。而对于固定平台钢管桩，需切除海底泥面以下不少于4.0m的部位，通常所采用的金刚石绳锯切割、磨料高压水射流切割、液压旋转式内割刀旋转式切割或其他振动拔除等技术，这些方法费用都较高，一般情况下，每切割一根桩所发生的直接成本高达30-50万元(如CN113047286A“一种拔桩装置以及拔桩施工方法”、CN109403296A“一种压力流体顶升式拔桩技术”、CN112832240A“一种水利工程用拔桩设备”、CN112982409A“一种水利工程用拔桩机”、CN112459063A“一种水利工程用拔桩装置”等)。

传统拔桩方法有诸多局限性：

1.需要设备具有很大的抓举能力；

2.需配备大型振动装置；

3.需要实现高压水射流；

4.有时需蛙人潜水辅助。

因此，为了降低对大型设备的依赖性，缩短施工工期，需提出新的拔桩方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有拔桩方法和装置的不足，提供一种适用于海洋工程领域的拔桩装置，用于海上结构物桩基快速拔桩及回收。

为了解决上述的技术问题，本发明的技术方案如下：

一种易回收的流化减阻拔桩的施工方法，包括：卸装系统和钢桩；

所述卸装系统包括：卸桩船、吊架、吊臂、抓手、可活动张紧器、液压缸、反力架、固定张紧器支座、固定张紧器；

所述吊架固定安装在卸桩船的顶部甲板上，所述吊架顶部安装有所述吊臂；所述吊臂末端设置有所述抓手，用于协助钢桩卸放；所述船尾安装有2对张紧器，包括可活动张紧器和固定张紧器；所述可活动张紧器通过液压缸安装在反力架上，所述反力架固定安装在卸桩船甲板上；

液压缸沿水平方向平移，以对钢桩施加不同的张紧力；所述可活动张紧器和固定张紧器绕轴旋转，以带动钢桩提升；固定张紧器通过固定张紧器支座固定安装在甲板上；

所述钢桩呈半封闭式，其顶部焊有封板；所述封板上预留流体入口连接头；所述钢桩的底部贯入海床的管壁上开有流体射流道，流体射流道用于排出内部流体；高压泵的出水口通过高压管与流体入口连接头连通；所述高压泵吸入的海水通过高压管经流体入口连接头进入新型半封闭式钢桩内部，然后从流体射流道排出。

施工时包括如下步骤：

1)拔桩时，先移动卸桩船使钢桩顶部进入船尾凹槽：

2)开启液压缸8，使可活动张紧器和固定张紧器抱紧钢桩；

3)打开高压水泵，通过高压管往钢桩内注水，在水压作用下，流体将经射流道高速喷出；流体喷出后使得钢桩和土体界面的土壤流态化，使得钢桩周围小范围土体松动，并从海床顶部冒出；

4)流化10～20秒后，开启活动张紧器和固定张紧器的转动开关，随着张紧器转动，钢桩快速出土；

5)待钢桩完全出土，通过吊臂末端的抓手抓紧钢桩，然后卸去可活动张紧器和固定张紧器的张紧力，将钢桩卸放至船体甲板上，完成拔桩过程。

在一较佳实施例中：所述钢桩外焊有增阻圆钉。

相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果:

1.本发明提供了一种易回收的流化减阻拔桩装置，设计了新型钢桩，采用流化技术减小桩土摩擦力，不需传统大功率的液压拔桩装置；

2.本发明提供了一种易回收的流化减阻拔桩装置，采用新型回收装置，快速起桩；

3.本发明提供了一种易回收的流化减阻拔桩装置，钢桩可快速回收，并重复使用。

附图说明

图1为本发明优选实施例中拔桩装置的侧视图；

图2为本发明优选实施例中拔桩装置的俯视图；

图3为本发明优选实施例中张紧器的示意图；

图4为本发明优选实施例中流化拔桩的示意图；

图中标号说明：1—卸桩船；2—吊架；3—吊臂；4—抓手；5—高压管；6—流体入口连接头；7—可活动张紧器；8—液压缸；9—反力架；10—新型半封闭式钢桩；11—增阻圆钉；12—流体射流道；13—海床；14—固定张紧器支座；15—固定张紧器；16—高压泵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是壁挂连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参考图1-图4，本实施例提供了一种易回收的流化减阻拔桩装置，具体组成如下：

卸桩船1；吊架2；吊臂3；抓手4；高压管5；流体入口连接头6；可活动张紧器7；液压缸8；反力架9；新型半封闭式钢桩10；增阻圆钉11；流体射流道12；海床13；固定张紧器支座14；固定张紧器15；高压泵16。

该拔桩系统的吊架2固定安装在水面辅助卸桩船1的顶部甲板上，吊架2顶部安装有吊臂3，吊臂3末端有小吨位抓手4，用于协助钢桩卸放。船尾安装有2对张紧器，包括可活动张紧器7和固定张紧器15，可活动张紧器7通过液压缸安装在反力架9上，反力架固定安装在卸桩船1甲板上，液压缸可沿水平方向平移，从而对钢桩施加不同的张紧力。且可活动张紧器7和固定张紧器15均可绕轴旋转，实现钢桩提升。固定张紧器15通过支座8固定安装在甲板上。

新型半封闭式钢桩10与传统钢桩不同在于：新型钢桩呈半封闭式，顶部焊有封板，并在封板上预留流体入口连接头6，钢桩底部贯入海床13的管壁上开有流体射流道12，射流道用于排出内部流体，高速排出的流体使桩土接触界面的土壤流态化，从而大大减小钢桩所受摩擦力。高压泵16吸入的海水通过高压管5经流体入口连接头6进入新型半封闭式钢桩10内部，然后从流体射流道12排出。新型半封闭式钢桩10外焊有增阻圆钉11，这些圆钉用于增大桩与土壤的摩擦力，在拔桩过程中，由于土壤已经流态化，圆钉不会产生额外阻力，但在打桩使用过程中可有效增大摩擦阻力。

经短时间射流后，桩土界面土体已松动，并呈流化状态，此时，开启张紧器7和15的转动开关，随着张紧器7和15转动，钢桩可快速出土。由于此时摩擦力极小，张紧器7和15仅需克服略大于钢桩自重的荷载，所需功率极小。待钢桩10完全出土，通过抓手4可将钢桩迅速吊装至卸桩船上。

本发明还提供了一种如上所述的易回收的流化减阻拔桩装置的施工方法，包括如下步骤：

1)拔桩时，先移动水面辅助卸桩船1使钢桩顶部进入船尾凹槽：

2)然后开启液压缸8，使可活动张紧器7和固定张紧器15抱紧钢桩10；

3)打开高压水泵16，通过高压管5往新型半封闭式钢桩10内注水，在水压作用下，流体将经射流道12高速喷出。流体喷出后使得钢桩和土体界面的土壤流态化，使得钢桩周围小范围土体松动，并从海床13顶部冒出；

4)流化10～20秒后，开启活动张紧器7和固定张紧器15的转动开关，由于可活动张紧器7和固定张紧器15已抱紧钢桩，随着可活动张紧器7和固定张紧器15的转动，钢桩将快速出土；

5)待钢桩完全出土，通过吊臂3末端的抓手4抓紧钢桩，然后卸去可活动张紧器7和固定张紧器15的张紧力，随后将钢桩卸放至船体甲板上，完成拔桩过程。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。