CN117364763A - 一种码头桩沉桩施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及码头沉桩施工技术领域，尤其涉及一种码头桩沉桩施工工艺，包括：将打桩船定位到指定位置；校核管桩位置、在校核完成时根据校核结果安装替打和桩帽并下桩以使管桩利用自重沉降到海底粉砂层上；根据管桩的自沉反馈结果确定试锤方式；记录打桩过程并推测海底的实际地质状况；移动打桩船并根据该区域地质状况选取对应的参数以进行打桩。利用服务器和校验装置配合，测定打桩锤锤击后反馈以及管桩垂直度的方式，控制打桩锤的锤击力度并判定沉桩工程的完成度，在避免了因对海底土层勘探不彻底导致沉桩施工不合格的同时，有效提升了沉桩方式在海底未探明地层中进行施工的泛用性。

Description

一种码头桩沉桩施工工艺

技术领域

本发明涉及码头沉桩施工技术领域，尤其涉及一种码头桩沉桩施工工艺。

背景技术

沉桩施工作为水工作业的重要组成部分，其对地质、地形、气候以及水文环境均有极为密切的联系，其施工方式在不同地理位置有着极为明显的区别。中国专利公开号CN113529645A公开了“一种整体沉入式桩基码头及其施工方法”，利用将多根单体桩相互连接为整体桩，克服涌浪情况下桩体倾斜的问题。中国专利公开号CN102002948A公开了一种“近岸浅水区建造板桩码头的打桩工艺方法”，利用定位桩的提前施打解决浅水区施打板桩的施工难题。中国专利公开号CN111335313A公开了一种“一种码头桩沉桩工艺”，利用锁扣将钢管桩互相连接，以此使用陆路运输方式将钢管桩运入沉桩施工区域，以减少驳船的租赁费用。

由此可见，上述技术方案存在以下问题：无法在海底地形未知的情况下进行合格的沉桩施工作业。

发明内容

为此，本发明提供一种码头桩沉桩用以克服现有技术中无法在海底地层未知的情况下进行合格的沉桩施工作业导致针对海底沉桩施工泛用性差的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种码头桩沉桩施工工艺，包括：

步骤S1，将打桩船以及运桩方驳移动到指定区域并将管桩吊起，并根据预设定位将打桩船定位到指定位置；

步骤S2，校核管桩位置、在校核完成时根据校核结果安装替打和桩帽并下桩以使管桩利用自重沉降到海底粉砂层上；

步骤S3，根据所述管桩的自沉反馈结果确定试锤方式；

步骤S4，对所述管桩进行试锤，根据试锤反馈结果调整锤击落点并在调整完成后正式锤击管桩，直至管桩底部所有部位均进入硬土层，同时，记录打桩过程并推测海底的实际地质状况；

步骤S5，拆除所述替打以及所述桩帽，移动打桩船以及运桩方驳至下一指定区域并根据该区域地质状况选取对应的参数以进行打桩。

进一步地，所述打桩船设置有8根锚缆，其中2根锚缆为一组，各组锚缆分别设置在打桩船的四角，用以连接对应的海军锚；

所述锚缆设置有锚漂标志，根据潮位变化调整锚缆长度并根据锚漂距锚缆截面的几何中心距离调节压舱水的增减。

进一步地，在对管桩进行校核时，测量管桩的垂直度和锤击后的反馈力度，根据管桩的垂直度对管桩底部的土层变化进行判断，并根据管桩的倾角调整下一次锤击的锤击点同时根据锤击后的反馈调节打桩锤的功率。

进一步地，根据所述打桩锤的锤击反馈力度对管桩底部的土质进行判断，并根据判断结果对打桩锤的功率进行二次调节。

进一步地，对于单个管桩，若该管桩底部位于硬土层时，判定该管桩进入收尾阶段，并开始计算锤击次数与反馈力度判断该管桩的完成情况。

进一步地，对打桩船的具体位置及标高进行计算，并根据计算得出的打桩船的具体位置及标高指导对打桩船的位置及姿态进行调整。

进一步地，对于单个位置，若打桩船的位置处于该位置对应的误差区间时，若打桩船的位置未超出误差区间，判定应通过收紧和/或放松缆绳调整打桩船的位置；若打桩船的位置未处于该位置的误差区间时，判定应收起缆绳重新定位。

进一步地，若判定锤击进行至收尾阶段时，重新将打桩锤锤击反馈力进行判断，并根据判断结果确定收尾阶段是否完成。

进一步地，若单次锤击对应的倾角以及该次锤击的下一次锤击对应的倾角均向同侧倾斜时，则判定海底地形有偏差，同时停止沉桩作业并报警。

进一步地，当判定沉桩停止时，控制电机电压降低以停止桩锤，同时进行报警。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，利用服务器和校验装置配合，以测定打桩锤锤击后反馈以及管桩垂直度的方式，从而控制打桩锤的锤击力度并判定沉桩工程的完成度，在避免了因对海底土层勘探不彻底导致沉桩施工不合格的同时，有效提升了沉桩方式在海底未探明地层中进行施工的泛用性。

进一步地，通过测定锚漂与绳索距离的方式判断涨落潮，在避免了因涨落潮连续性过强导致难以被目测察觉打桩船标高变化的同时，进一步提升了沉桩方式在海底未探明地层中进行施工的泛用性。

进一步地，通过采集每次锤击后管桩倾角变化的方式，实时调整锤击的落点，在避免了因地质、水文等原因致使管桩倾斜从而导致沉桩作业不合格的同时，进一步提升了沉桩方式在海底未探明地层中进行施工的泛用性。

进一步地，通过检测桩锤反馈力度的方式，判定管桩底部的土层结构，在避免了因勘测不充分导致管桩伸入位置不足，从而影响沉桩质量的同时，进一步提升了沉桩方式在海底未探明地层中进行施工的泛用性。

进一步地，通过设置收尾锤击次数的方式，在避免了因锤击次数不足导致管桩不牢固的同时，提升了管桩成品的牢固性，从而进一步提升了沉桩方式在海底未探明地层中进行施工的泛用性。

进一步地，利用RTK-GPS系统多基站测量船体位置，在有效降低了测量误差的同时，提升了沉桩作业的准确性，从而进一步提升了沉桩方式在海底未探明地层中进行施工的泛用性。

进一步地，通过对打桩船位置的判定，利用收紧缆绳或移动打桩船的方式调整船体位置，在降低了能耗的同时，进一步提升了沉桩方式在海底未探明地层中进行施工的泛用性。

进一步地，通过检测收尾阶段锤击反馈力度的方式对不满足要求的收尾阶段进行重置，在避免了因土层变化导致沉桩施工不合格的同时，进一步提升了沉桩方式在海底未探明地层中进行施工的泛用性。

进一步地，通过设置对管桩倾角方向的检测，对海底地质有明显不同的部分进行预警，从而进一步提升了沉桩方式在海底未探明地层中进行施工的泛用性。

进一步地，通过对电机电压的调整逐渐完成桩锤的停机，在避免因断电以及刹车造成打桩船损坏的同时，有效提升了打桩船的抗风险能力，从而进一步提升了沉桩方式在海底未探明地层中进行施工的泛用性。

附图说明

图1为本发明所述施工工艺的流程图；

图2为本发明实施例打桩船下锚示意图；

图3为本发明实施例打桩船工作示意图；

图4为本发明实施例RTK-GPS定位示意图；

其中：1：GPS基站A；2：GPS基站B；3：GPS基站C；4：打桩船传感器。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，其为本发明流程图，包括：

步骤S1，将打桩船以及运桩方驳移动到指定区域并将管桩吊起，并根据预设定位将打桩船定位到指定位置；

步骤S2，校核管桩位置、在校核完成时根据校核结果安装替打和桩帽并下桩以使管桩利用自重沉降到海底粉砂层上；

步骤S3，根据管桩的自沉反馈结果确定试锤方式；

步骤S4，对管桩进行试锤，根据试锤反馈结果调整锤击落点并在调整完成后正式锤击管桩，直至管桩底部所有部位均进入硬土层，同时，记录打桩过程并推测海底的实际地质状况；

步骤S5，拆除替打以及桩帽，移动打桩船以及运桩方驳至下一指定区域并根据该区域地质状况选取对应的参数以进行打桩。

具体而言，打桩船设置有8根锚缆，其中2根锚缆为一组，各组锚缆分别设置在打桩船的四角，用以连接对应的海军锚；

锚缆设置有锚漂标志，根据潮位变化调整锚缆长度并根据锚漂距锚缆截面的几何中心距离调节压舱水的增减。

具体而言，在对管桩进行校核时，测量管桩的垂直度和锤击后的反馈力度，根据管桩的垂直度对管桩底部的土层变化进行判断，并根据管桩的倾角调整下一次锤击的锤击点同时根据锤击后的反馈调节打桩锤的功率。

具体而言，根据打桩锤的锤击反馈力度对管桩底部的土质进行判断，并根据判断结果对打桩锤的功率进行二次调节。

具体而言，对于单个管桩，若该管桩底部位于硬土层时，判定该管桩进入收尾阶段，并开始计算锤击次数与反馈力度判断该管桩的完成情况。

具体而言，对打桩船的具体位置及标高进行计算，并根据计算得出的打桩船的具体位置及标高指导对打桩船的位置及姿态进行调整。

具体而言，对于单个位置，若打桩船的位置处于该位置对应的误差区间时，若打桩船的位置未超出误差区间，判定应通过收紧和/或放松缆绳调整打桩船的位置；若打桩船的位置未处于该位置的误差区间时，判定应收起缆绳重新定位。

具体而言，若判定锤击进行至收尾阶段时，重新将打桩锤锤击反馈力进行判断，并根据判断结果确定收尾阶段是否完成。

具体而言，若单次锤击对应的倾角以及该次锤击的下一次锤击对应的倾角均向同侧倾斜时，则判定海底地形有偏差，同时停止沉桩作业并报警。

具体而言，当判定沉桩停止时，控制电机电压降低以停止桩锤，同时进行报警。

利用服务器和校验装置配合，以测定打桩锤锤击后反馈以及管桩垂直度的方式，从而控制打桩锤的锤击力度并判定沉桩工程的完成度，在避免了因对海底土层勘探不彻底导致沉桩施工不合格的同时，有效提升了沉桩方式在海底未探明地层中进行施工的泛用性。

请参阅图2所示，其为本发明实施例打桩船下锚示意图：

其中，打桩船设置有8根锚缆，其中2根锚缆为一组，各组锚缆分别设置在打桩船的四角，用以连接对应的海军锚；锚缆设置有锚漂标志，用以根据潮位变化调整锚缆长度以及压舱水，对于第i根锚缆，设定i=1,2,3，…，8，将其与对应锚漂距锚缆截面的几何中心距离记为并将锚漂与锚缆的连接绳长度记为/>，服务器中设有第一预设距离/>以及第二预设距离/>，其中0＜/>＜/>＜/>，第一预设距离/>为大浮力距离，第二预设距离/>为小浮力距离，将/>与/>以及/>进行对比，用以判定海平面的距锚的距离，

若＜/>，服务器判定海平面上升，同时建议将锚缆收紧并增加压舱水，以使/>与/>相等，从而使打桩船相对稳定；

若≤/>＜/>，服务器判定打桩船相对稳定，并不对锚缆和压舱水进行调整；

若≤/>，服务器判定海平面下降，同时建议将锚缆放松并减少压舱水，以使/>与/>相等，从而使打桩船相对稳定。

通过测定锚漂与绳索距离的方式判断涨落潮，在避免了因涨落潮连续性过强导致难以被目测察觉打桩船标高变化的同时，进一步提升了沉桩方式在海底未探明地层中进行施工的泛用性。

请参阅图3所示，其为本发明实施例打桩船工作示意图：

其中，校验装置设置在桩架上，用以测量管桩的垂直度和锤击后的反馈，服务器中设有第一预设倾角以及第二预设倾角/>，对于第j次锤击，其管桩锤击后管桩中心线与预设角度的夹角为/>，其中0＜/>＜/>，第一预设倾角/>为小误差夹角，第二预设倾角为超误差夹角，

若＜/>，服务器判定该次锤击在误差以内，并不对桩锤进行调整；

若≤/>＜/>，服务器判定该次锤击超误差，并通过下次锤击的锤击点调整管桩的垂直度，以使夹角/>减小；

若≤/>，服务器判定管桩底端土层出现变化，并调整下次锤击的锤击点同时根据锤击后的反馈调节打桩锤的功率。

通过采集每次锤击后管桩倾角变化的方式，实时调整锤击的落点，在避免了因地质、水文等原因致使管桩倾斜从而导致沉桩作业不合格的同时，进一步提升了沉桩方式在海底未探明地层中进行施工的泛用性。

具体而言，对于第j次锤击，其锤击后反馈为，服务器中设有第一预设反馈/>以及第二预设反馈/>，其中0＜/>＜/>，第一预设反馈/>为软土层反馈力度，第二预设反馈为硬土层反馈力度，

若＜/>，服务器判定反馈力度小，同时判定此时管桩底端位于粉砂层，并将打桩锤功率调低以控制打桩锤的垂直度；

若≤/>＜/>，服务器判定反馈力度中，同时判定此时管桩底端位于复合层，并将打桩锤功率调低，使/>与/>相等，用以控制打击时的方向并对打桩锤的落点进行控制，以防止因土层不均匀导致管桩倾斜；

若≤/>，服务器判定反馈力度大，同时判定此时管桩底端位于硬土层，此时服务器判定该管桩施工进入收尾阶段。

通过检测桩锤反馈力度的方式，判定管桩底部的土层结构，在避免了因勘测不充分导致管桩伸入位置不足，从而影响沉桩质量的同时，进一步提升了沉桩方式在海底未探明地层中进行施工的泛用性。

具体而言，对于第j个管桩，当服务器根据检验装置判定此时管桩底部位于硬土层时，服务器判定该管桩进入收尾阶段，并开始计算锤击次数与反馈力度判断该管桩的完成情况，服务器中设有收尾锤击次数/>，当/>=/>时，服务器判定该管桩完成。

通过设置收尾锤击次数的方式，在避免了因锤击次数不足导致管桩不牢固的同时，提升了管桩成品的牢固性，从而进一步提升了沉桩方式在海底未探明地层中进行施工的泛用性。

请参阅图4所示，其为本发明实施例RTK-GPS定位示意图；

其中，打桩船上布设有RTK-GPS系统，用以在打桩船移动时配合传感器实时监控船体的位置、方向以及姿态；在GPS系统进行测量时，利用若干架设点固定在岸上的GPS传感器以及架设在打桩船上的GPS传感器利用各传感器的相对位置精确计算打桩船的具体位置及标高，以根据计算得出的打桩船的具体位置及标高指导服务器对打桩船的位置及姿态进行调整。

利用RTK-GPS系统多基站测量船体位置，在有效降低了测量误差的同时，提升了沉桩作业的准确性，从而进一步提升了沉桩方式在海底未探明地层中进行施工的泛用性。

具体而言，当服务器根据GPS系统判定打桩船的位置有误时，其位置距正确位置为D，服务器中设有预设最小偏移距离Dα，若D≤Dα，服务器判定应通过收紧和/或放松缆绳调整打桩船的位置，若D＞Dα，服务器判定应收起缆绳重新定位。

通过对打桩船位置的判定，利用收紧缆绳或移动打桩船的方式调整船体位置，在降低了能耗的同时，进一步提升了沉桩方式在海底未探明地层中进行施工的泛用性。

具体而言，检测装置测定第j次以及第j+1次锤击的倾角以及/>均向同侧倾斜时且均超过/>时，服务器判定海底地形有偏差，同时停止沉桩作业并报警。

通过检测收尾阶段锤击反馈力度的方式对不满足要求的收尾阶段进行重置，在避免了因土层变化导致沉桩施工不合格的同时，进一步提升了沉桩方式在海底未探明地层中进行施工的泛用性。

具体而言，检测装置测定第j次以及第j+1次锤击的倾角以及/>均向同侧倾斜时且均超过/>时，服务器判定海底地形有偏差，同时停止沉桩作业并报警。

通过设置对管桩倾角方向的检测，对海底地质有明显不同的部分进行预警，从而进一步提升了沉桩方式在海底未探明地层中进行施工的泛用性。

具体而言，当服务器判定沉桩停止时，服务器控制电机电压缓慢降低以停止桩锤，同时进行报警。

通过对电机电压的调整逐渐完成桩锤的停机，在避免因断电以及刹车造成打桩船损坏的同时，有效提升了打桩船的抗风险能力，从而进一步提升了沉桩方式在海底未探明地层中进行施工的泛用性。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种码头桩沉桩施工工艺，其特征在于，包括：

步骤S1，将打桩船以及运桩方驳移动到指定区域并将管桩吊起，并根据预设定位将打桩船定位到指定位置；

步骤S2，校核管桩位置、在校核完成时根据校核结果安装替打和桩帽并下桩以使管桩利用自重沉降到海底粉砂层上；

步骤S3，根据所述管桩的自沉反馈结果确定试锤方式；

步骤S4，对所述管桩进行试锤，根据试锤反馈结果调整锤击落点并在调整完成后正式锤击管桩，直至管桩底部所有部位均进入硬土层，同时，记录打桩过程并推测海底的实际地质状况；

步骤S5，拆除所述替打以及所述桩帽，移动打桩船以及运桩方驳至下一指定区域并根据该区域地质状况选取对应的参数以进行打桩。

2.根据权利要求1所述的码头桩沉桩施工工艺，其特征在于，在所述步骤S1中，所述打桩船设置有8根锚缆，其中2根锚缆为一组，各组锚缆分别设置在打桩船的四角，用以连接对应的海军锚；

所述锚缆设置有锚漂标志，根据潮位变化调整锚缆长度并根据锚漂距锚缆截面的几何中心距离调节压舱水的增减。

3.根据权利要求1所述的码头桩沉桩施工工艺，其特征在于，在所述步骤S2中，在对管桩进行校核时，测量管桩的垂直度和锤击后的反馈力度，根据管桩的垂直度对管桩底部的土层变化进行判断，并根据管桩的倾角调整下一次锤击的锤击点同时根据锤击后的反馈调节打桩锤的功率。

4.根据权利要求3所述的码头桩沉桩施工工艺，其特征在于，在所述步骤S4中，根据所述打桩锤的锤击反馈力度对管桩底部的土质进行判断，并根据判断结果对打桩锤的功率进行二次调节。

5.根据权利要求4所述的码头桩沉桩施工工艺，其特征在于，在所述步骤S4中，对于单个管桩，若该管桩底部位于硬土层时，判定该管桩进入收尾阶段，并开始计算锤击次数与反馈力度判断该管桩的完成情况。

6.根据权利要求1所述的码头桩沉桩施工工艺，其特征在于，在所述步骤S1中，对打桩船的具体位置及标高进行计算，并根据计算得出的打桩船的具体位置及标高指导对打桩船的位置及姿态进行调整。

7.根据权利要求6所述的码头桩沉桩施工工艺，其特征在于，在所述步骤S1中，对于单个位置，若打桩船的位置处于该位置对应的误差区间时，若打桩船的位置未超出误差区间，判定应通过收紧和/或放松缆绳调整打桩船的位置；若打桩船的位置未处于该位置的误差区间时，判定应收起缆绳重新定位。

8.根据权利要求5所述的码头桩沉桩施工工艺，其特征在于，在所述步骤S4中，若判定锤击进行至收尾阶段时，重新将打桩锤锤击反馈力进行判断，并根据判断结果确定收尾阶段是否完成。

9.根据权利要求8所述的码头桩沉桩施工工艺，其特征在于，在所述步骤S4中，若单次锤击对应的倾角以及该次锤击的下一次锤击对应的倾角均向同侧倾斜时，则判定海底地形有偏差，同时停止沉桩作业并报警。

10.根据权利要求9所述的码头桩沉桩施工工艺，其特征在于，在所述步骤S5中，当判定沉桩停止时，控制电机电压降低以停止桩锤，同时进行报警。