海上棘爪式钢管混凝土桩基础、适配钻头和基础施工方法技术

本发明专利技术涉及棘爪式钢管混凝土桩基础、适配钻头和基础施工方法，该棘爪式钢管混凝土桩基础，包括：钢管，钢管两头敞开且内部中空，钢管中段上下间隔设置有多个孔口组，每个孔口组包含的多个孔口位于钢管的同一高度上，且每个孔口组各孔口均匀布置在钢管上；棘爪，棘爪插设在孔口中，棘爪位于钢管内的内端设置斜面朝上的斜面结构，棘爪位于钢管外的外端设置锥形结构，棘爪与斜面结构相邻的左右两侧面分别设置有沿侧面长度方向延伸的翼缘；钢筋笼和混凝土，钢筋笼置于钢管内，混凝土浇注在钢管内固定钢筋笼和棘爪。基础结构提高了桩基承载力，降低桩基础的埋深，适配钻头在施加轴向压力的同时，可匹配棘爪的安装，并实现了基础的海上施工。施工。施工。

【技术实现步骤摘要】
海上棘爪式钢管混凝土桩基础、适配钻头和基础施工方法


[0001]本专利技术涉及海上架空输电线路钢管混凝土桩基础结构以及施工方法
，尤其涉及海上棘爪式钢管混凝土桩基础、适配钻头和基础施工方法。

技术介绍

[0002]为有效的控制碳排放，我国大力发展清洁能源，其中海上风能是一种重要的清洁能源。随着海上风电不断的发展，风电送出线路的建设规模逐年增加。海中架空输电线路建设是基建一大难题，其主要原因为铁塔基础施工难度大，造价高。
[0003]海上架空输电线路基础型式主要采用钢管混凝土桩基础，由于基础需要考虑水流荷载，船舶撞击荷载，施工荷载、局部冲刷以及铁塔的荷载等等，为满足下压承载力的要求，常规的桩基础埋深较深。钢管混凝土桩一般采用的打桩方式为锤击方式，由于钢管混凝土桩埋深深，在打桩过程中需要大吨位的打桩船或者大吨位的履带吊或者驳船，造价较高。受限于起重能力，钢管混凝土桩中间需要设置接头，接头质量直接影响成桩质量。
[0004]因此，为满足承载力的需求，海中架空输电线路常规钢管混凝土桩存在埋深较深，造价高，施工难度大等缺点。因此本专利技术提出一种“棘爪式”钢管混凝土桩基础以及施工方法，可以有效的减少钢管混凝土桩的埋深，进而减少基础造价。由于钢管混凝土桩长度减少，单件重量降低，在相同设备起重能力的前提下可以减少接头数量，提高工程的安全性。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供海上棘爪式钢管混凝土桩基础、适配钻头和基础施工方法，该基础结构提高了桩基承载力，降低桩基础的埋深，适配钻头在施加轴向压力的同时，可匹配棘爪的安装。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]作为本专利技术的第一方面，一种海上架空输电线路棘爪式钢管混凝土桩基础，包括：
[0008]钢管，钢管两头敞开且内部中空，钢管中段上下间隔设置有多个孔口组，每个孔口组包含的多个孔口位于钢管的同一高度上，且每个孔口组各孔口均匀布置在钢管上；
[0009]棘爪，棘爪插设在孔口中，棘爪位于钢管内的内端设置斜面朝上的斜面结构，棘爪位于钢管外的外端设置锥形结构，棘爪与斜面结构相邻的左右两侧面分别设置有沿侧面长度方向延伸的翼缘；
[0010]钢筋笼和混凝土，钢筋笼置于钢管内，混凝土浇注在钢管内固定钢筋笼和棘爪。
[0011]作为其中一种具体的实施方式，每个孔口组包含四个孔口，相邻两孔口的夹角为90
°
。
[0012]作为其中一种具体的实施方式，上下相邻的两个孔口组中，上面的孔口组中的孔口与下面孔口组中的孔口错开设置。
[0013]作为其中一种具体的实施方式，所述孔口为方孔，棘爪由钢筋混凝土预制成方柱状。
[0014]作为本专利技术的第二方面，一种轴压侧壁顶进式旋挖钻机钻头，包括：
[0015]连接在旋挖钻机的活动轴向动力杆底部的三角顶进装置，
[0016]三角顶进装置包括均匀布置且焊接在中间连接杆上的多个三角形板，三角形板的外侧斜面的倾角为锐角；
[0017]与三角顶进装置配合的固定不动的导向架，
[0018]导向架包括数量与三角形板对应设置的横向放置的尖角状的钢制轨道，多个钢制轨道两两背靠背间隔布置，相邻两钢制轨道之间的空间形成容纳棘爪的空间，相邻两钢制轨道相邻的侧面沿长度方向分别开设横向贯通的导槽；
[0019]相邻两钢制轨道之间的间隔空间容置有一棘爪，棘爪两侧的翼缘活动卡设在相邻两钢制轨道的导槽中，三角顶进装置的三角形板正对相邻两钢制轨道卡设的棘爪设置，通过动力杆的下移，三角形板伸至相邻两钢制轨道的间隔空间中顶出卡设在其中的棘爪。
[0020]作为其中一种具体的实施方式，各钢制轨道分别通过一纵向的六角头螺杆固定在固定套筒上，固定套筒为中空且套设在活动轴向动力杆下部外侧，固定套筒通过侧面的连接结构固定在旋挖钻机的桅杆总成上。
[0021]作为其中一种具体的实施方式，所述固定套筒上固定安装有安装板，安装板的端部开设通孔，钢制轨道的弯折处开设螺孔，六角头螺杆头部端穿过钢制轨道的螺孔，六角头螺杆上端穿过安装板的通孔与螺母固定连接。
[0022]作为其中一种具体的实施方式，所述三角顶进装置的三角形板为四块，四块三角形板呈“十”字型焊接在一起，导向架包括四个“L”型的钢制轨道，布置形成一“十”字型。
[0023]作为本专利技术的第三方面，一种上述的海上架空输电线路棘爪式钢管混凝土桩基础的施工工艺，包括如下步骤：
[0024]S1、海中桩基定位，打桩船就位；
[0025]S2、钢管运输至海中指定位置，起重船和打桩船吊起钢管放至指定位置；
[0026]S3、打桩船锤击钢管至设计埋深；
[0027]S4、载有旋挖钻机的驳船至桩基位置，旋挖钻机开挖钢管内的粘性土以及松散砂层，开挖至密实砂层停止，浇筑封底混凝土；
[0028]S5、更换旋挖钻机钻头，将如权利要求所述的三角顶进装置和导向架固定安装至旋挖钻机上；
[0029]S6、下放三角顶进装置以及导向架，通过旋挖钻机数字控制系统到达指定高程，施加轴向力，顶出棘爪至棘爪插置在钢管同一高度的孔口中；
[0030]S7、上提钻头，安装钢管上一高度孔口的棘爪，重复S5和S6步骤直至所有的棘爪全部安装完毕；
[0031]S8、绑扎钢筋笼，起吊钢筋笼下放；
[0032]S9、钢筋笼就位后，下放混凝土浇筑导管，浇筑钢管桩内混凝土，及时振捣，进行基础养护，棘爪式钢管混凝土桩基础完成施工。
[0033]其中S5的具体步骤如下：
[0034]S5
‑
1、固定套筒套设在活动轴向动力杆底部外侧，并通过连接装置连接在旋挖钻机的桅杆总成上；
[0035]S5
‑
2、三角顶进装置通过中间连接杆与活动轴向动力杆相连；
[0036]S5
‑
3、导向架各钢制轨道通过六角头螺杆通过螺母固定在固定套筒上的安装板上，安装时，三角顶进装置的各三角形板分别夹设在相邻的两六角头螺杆中；
[0037]S5
‑
4、棘爪横向插置在导向架导槽中，棘爪的锥形侧朝外，斜面结构朝内且朝上布置，内侧的斜面结构与三角顶进装置的三角形板斜面抵接。
[0038]本专利技术具有如下有益效果：
[0039]本专利技术的棘爪式钢管混凝土桩基础结构，该基础型式承载力除常规侧侧阻力以及端阻力外，还可通过外部延伸的“棘爪”提高桩基承载力，因此在相同条件下可以降低桩基础的埋深。
[0040]本专利技术的改进的旋挖钻机钻头，施加轴向压力的同时，可以挤压预制的“棘爪”，插入侧壁的土体之中。
[0041]本专利技术的基础施工方法，实现海上该基础的施工。
[0042]具体的，降低钢管本体造价，可以减少20％
‑
40％的钢管重量；降低打桩船的吨位需求：由于钢管桩的长度减少，钢管桩单件重量降低，所需的打桩船的吨位可以降低，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上架空输电线路棘爪式钢管混凝土桩基础，其特征在于，包括：钢管(11)，钢管(11)两头敞开且内部中空，钢管(11)中段上下间隔设置有多个孔口组，每个孔口组包含的多个孔口(111)位于钢管(11)的同一高度上，且每个孔口组各孔口均匀布置在钢管(11)上；棘爪(12)，棘爪(12)插设在孔口(111)中，棘爪(12)位于钢管(11)内的内端设置斜面朝上的斜面结构(121)，棘爪(12)位于钢管(11)外的外端设置锥形结构(122)，棘爪(12)与斜面结构(121)相邻的左右两侧面分别设置有沿侧面长度方向延伸的翼缘(123)；钢筋笼(13)和混凝土(14)，钢筋笼(13)置于钢管(11)内，混凝土(14)浇注在钢管(11)内固定钢筋笼(13)和棘爪(12)。2.根据权利要求1所述的海上架空输电线路棘爪式钢管混凝土桩基础，其特征在于：每个孔口组包含四个孔口(111)，相邻两孔口(111)的夹角为90
°
。3.根据权利要求1所述的海上架空输电线路棘爪式钢管混凝土桩基础，其特征在于：上下相邻的两个孔口组中，上面的孔口组中的孔口(111)与下面孔口组中的孔口(111)错开设置。4.根据权利要求1所述的海上架空输电线路棘爪式钢管混凝土桩基础，其特征在于：所述孔口(111)为方孔，棘爪(12)由钢筋混凝土预制成方柱状。5.一种轴压侧壁顶进式旋挖钻机钻头，其特征在于，包括：连接在旋挖钻机的活动轴向动力杆底部的三角顶进装置(21)，三角顶进装置(21)包括均匀布置且焊接在中间连接杆上的多个三角形板(211)，三角形板(211)的外侧斜面(212)的倾角为锐角；与三角顶进装置(21)配合的固定不动的导向架(22)，导向架(22)包括数量与三角形板(211)对应设置的横向放置的尖角状的钢制轨道(221)，多个钢制轨道(221)两两背靠背间隔布置，相邻两钢制轨道(221)之间的空间形成容纳棘爪(12)的空间，相邻两钢制轨道(221)相邻的侧面沿长度方向分别开设横向贯通的导槽(222)；相邻两钢制轨道(221)之间的间隔空间容置有一棘爪(12)，棘爪(12)两侧的翼缘(123)活动卡设在相邻两钢制轨道(221)的导槽(222)中，三角顶进装置(21)的三角形板(211)正对相邻两钢制轨道(221)卡设的棘爪(12)设置，通过动力杆的下移，三角形板(211)伸至相邻两钢制轨道(221)的间隔空间中顶出卡设在其中的棘爪(12)。6.根据权利要求5所述的轴压侧壁顶进式旋挖钻机钻头，其特征在于：各钢制轨道(221)分别通过一纵向的六角头螺杆(223)固定在固定套筒(224)上，固定套筒(224)为中空且套设在活动轴向动力杆下部外侧，固定套筒(224)通过侧面的连接结构固定在旋挖钻机的桅杆总成上。7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文翔，崔峥，王嘉昌，危剑锋，杨卓帅，郭江南，魏本霞，关思羽，马乃昕，林晗，陈宇，缪胜光，傅林，洪峰，许贤贵，
申请(专利权)人：中国能源工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：