[发明专利]海洋平台高压水射流辅助动力沉桩施工方法及沉桩系统

说明书

技术领域

本发明涉及海洋平台桩基建设施工技术领域，具体地说，涉及一种海洋平台高压水射流辅助动力沉桩施工方法及实施该方法的沉桩系统。

背景技术

桩基础是海洋平台建设中最为广泛的一种基础形式。由于海洋平台的桩体长、受水荷载大，因此，如何实现高效、快速沉桩是桩基施工的一个重要难题。目前，海洋平台桩基施工主要采用锤击法动力沉桩。但锤击法沉桩仍存在很多问题，如：沉桩过程中易形成“土塞”，沉桩摩阻增大，导致锤击数增加和拒锤现象；接桩停锤后继续打桩出现锤击数较连续贯入时明显增多甚至出现拒锤现象；沉桩过程中碰到砂层，尤其是致密砂层时，沉桩困难，增大压桩力反而会导致压坏桩头、断桩等事故。

水射流辅助沉桩技术利用射流压力破坏桩端土体，降低沉桩阻力，能够有效提高沉桩效率。现阶段的水射流辅助沉桩方法主要应用于路基浅孔施工。CN101929158A公开了一种静压桩高压旋喷引孔施工方法，利用高压旋喷扰动坚硬砂层，辅助静压沉桩；CN102031780A公开了一种砂桩尖静压管桩水冲施工方法，分别利用砂尖通过软土层和水冲法通过砂质层，实现沉桩。上述方法虽能解决静压沉桩过程中穿过坚硬层的问题，但均不适用于海基平台沉桩作业。因此，很有必要开发一种适用于海洋平台桩基施工的水射流辅助沉桩技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种海洋平台高压水射流辅助动力沉桩施工方法及实施该方法的沉桩系统，以便在桩基动力沉桩施工过程中，利用高压水射流消除桩体内部土塞，降低沉桩摩擦阻力，扰动桩端土体，降低地层强度，实现高效率、高质量地完成平台桩基建设。

为解决上述关于海洋平台高压水射流辅助动力沉桩施工方法的技术问题，本发明的技术方案是：海洋平台高压水射流辅助动力沉桩施工方法，依次包括以下步骤：

(1)桩体就位；

(2)沉桩施工前，将高压水射流喷头下入桩体内，根据地层条件确定高压水射流喷头下入桩体内的深度；

(3)高压水射流喷头下入指定位置后，打开高压泵向所述高压水射流喷头供水，所述高压水射流喷头喷出高压射流对土层进行射流破土、冲孔，产生泥浆；

(4)待桩体内泥浆返出桩口后，打开排渣泵，同时开始锤击法动力沉桩；

(5)锤击法动力沉桩过程中，所述高压水射流喷头与桩体同步下沉；

(6)桩体到达持力层后，将高压水射流喷头提出桩体，继续锤击法动力沉桩至设计深度。

作为优选，所述步骤(1)中，在桩体上刻划出中线和尺寸线，以便对中和掌握打入深度，移动打桩船，对准桩位。

作为优选，所述步骤(2)中，根据单位进尺所需锤击数和地勘报告确定高压水射流喷头下入桩体内的深度；对于软土地层，在桩端保留1～2米高度的土塞；对于砂质地层，将高压水射流喷头下至桩体底部。

作为进一步优选，在下放高压水射流喷头过程中，以0.5～1Mpa的低压送水，防止下放过程中高压水射流喷头堵塞。

作为优选，所述步骤(3)中，高压水射流喷头到达桩底指定位置后，开启高压泵，向高压水射流喷头提供高压水，所述高压水的压力为30～50Mpa，高压水射流喷头喷出高压射流对土层进行射流破土、冲孔，产生水、泥、砂的混合液即泥浆。

作为优选，所述步骤(5)中，高压水射流冲孔与沉桩同步进行，边冲孔边沉桩，地层土体松动，除较大的粗砂、砾石留在孔底外，一般土壤颗粒被水带回地表。

作为优选，所述步骤(6)中，桩体的桩端进入持力层后，将高压水射流喷头提出桩体外，提升过程中不停高压泵，避免泥沙回落掩埋喷头；桩底土壤沉降，固结在桩的周围；此时采用锤击法动力沉桩，根据设计要求和实际情况确定停锤标准。

为解决上述关于海洋平台高压水射流辅助动力沉桩系统的技术问题，本发明的技术方案是：海洋平台高压水射流辅助动力沉桩系统，包括：设置于桩体内的高压水射流喷头，所述高压水射流喷头经供水管与设置在桩体外的高压泵的出口连接，所述高压泵的进口与泥浆池连接，所述泥浆池与位于其上游的沉淀池连接，所述沉淀池的上游设有用于向其输送泥浆的排渣泵，所述排渣泵的进口连接回水管的一端，所述回水管的另一端伸入所述桩体内。