一种桩锚及桩锚施工方法

技术领域

本申请涉及海洋工程技术领域，特别涉及一种桩锚及桩锚施工方法。

背景技术

锚固基础是将漂浮式海洋结构物系泊在工作海域的工程装备。

锚固基础可分为重力锚、吸力锚、拖曳锚和桩锚等，其中桩锚可同时承受水平载荷和垂直载荷，被广泛应用于海洋工程装置的永久系泊系统中。

然而，在施工过程中桩锚的锚身不能完全嵌入海底土层中，为了保证桩锚安全同时减少桩锚的冲刷深度通常需要采用水下机器人或潜水员将泥面以上的桩身切断，增加了桩锚的安装成本；甚至即使将泥面以上桩锚的桩身切除也无法避免桩锚的冲刷问题，导致桩锚的承载力降低。

因此，如何降低桩锚的安装成本，同时降低桩锚冲刷的影响，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请提出了一种桩锚，以降低桩锚的安装成本，同时降低桩锚冲刷的影响。本申请还提出了一种桩锚施工方法。

为了实现上述目的，本申请提供了一种桩锚，包括：

桩身，所述桩身上设置锚头，所述锚头用于与系泊缆连接；

过渡桩，所述过渡桩与所述桩身通过连接件可拆卸连接，以在所述桩身贯入泥面以下预设深度后所述过渡桩能够与所述桩身分离。

优选地，在上述桩锚中，所述连接件包括：

至少三个呈辐射状布置的连接板，相邻两个所述连接板的内侧边连接，所述连接板的外侧边设置有连接槽，所述连接板与所述桩身连接；

所述过渡桩上设置有第一空腔，所述第一空腔能够罩设在多个所述连接板上，所述第一空腔的周向设置有连接条，所述过渡桩通过与所述连接条配合的连接槽与所述桩身连接。

优选地，在上述桩锚中，所述桩身上开设有第二空腔，所述第二空腔的内壁与所述连接板的外侧边连接，所述连接板的连接槽位于所述第二空腔外。

优选地，在上述桩锚中，所述第一空腔的内径等于所述第二空腔的内径，以使所述连接板的外侧边与所述第一空腔的内壁贴合；和/或，

所述桩身的直径等于所述过渡桩的直径。

优选地，在上述桩锚中，所述桩身的长度较所述过渡桩的长度短，所述连接板沿所述桩身的轴线方向的长度不超过所述桩身的长度。

优选地，在上述桩锚中，所述连接条的长度大于相邻两个所述连接槽之间距离的一半且小于相邻两个所述连接槽之间的距离。

优选地，在上述桩锚中，所述锚头为吊耳。

一种桩锚施工方法，适用于上述任意一个方案公开的所述桩锚，包括：

S1、桩身和过渡桩通过连接件可拆卸连接，得到桩锚；

S2、吊起所述桩锚至目标位置，并将所述桩锚的桩身贯入泥面以下预设深度；

S3、分离所述桩身和所述过渡桩，并拔出所述过渡桩。

优选地，在上述桩锚施工方法中，所述S1中所述连接件包括：

至少三个呈辐射状布置的连接板，相邻两个所述连接板的内侧边连接，所述连接板的外侧边设置有连接槽，所述连接板与所述桩身连接；

所述过渡桩上设置有第一空腔，所述第一空腔能够罩设在多个所述连接板上，所述第一空腔的周向设置有连接条，所述过渡桩通过与所述连接条配合的连接槽与所述桩身连接。

优选地，在上述桩锚施工方法中，所述连接槽的个数与所述连接条的个数相等。

本申请实施例提供的桩锚，为分体结构，包括桩身和过渡桩，桩身为桩锚能够留置在土体内的部分，过渡桩为能够自土体取出的部分。具体的，桩身与过渡桩通过连接件可拆卸连接，以实现桩身贯入泥面以下预设深度后过渡桩能够与桩身分离，即利用机械结构实现桩身与过渡桩的分离，代替现有技术中通过水下机器人或潜水员切断桩身的方式，降低了桩锚的安装成本；同时过渡桩能够全部取出，仅留置桩身在泥面以下，取出的过渡桩可以反复利用，进一步降低了桩锚的安装成本；另外，过渡桩将打桩锤的作用力传递给桩身，将桩身贯入泥面以下预设深度，相对于现有技术中桩身切断后与泥面平齐的方式，降低了冲刷对桩锚的影响。

本申请还公开了一种桩锚施工方法，适用于上述方案记载的桩锚。由于桩锚具有上述技术效果，通过施工方法施工的桩锚也具有同样的技术效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图，而且还可以根据提供的附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

图1是本申请的桩锚的结构示意图；

图2是本申请的桩锚的俯视图；

图3是本申请的桩身与连接件连接的结构示意图；

图4是本申请的桩身与连接件连接的俯视图；

图5是本申请的过渡桩的结构示意图；

图6是本申请的过渡桩的俯视图；

图7是本申请的桩锚下入土体的结构示意图；

图8是本申请的桩锚的桩身留置土体的结构示意图；

图9是本申请的桩锚施工方法的流程图。

其中：

1-桩身；2-锚头；3-过渡桩；31-连接条；4-连接件；41-连接板；411-连接槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关申请相关的部分。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1-图9。

本申请一些实施例公开了一种桩锚，包括桩身1和过渡桩3，其中，桩身1上设置用于与系泊缆连接的锚头2，过渡桩3与桩身1通过连接件4可拆卸连接。

桩身1和过渡桩3通过连接件4连接为一体，构成桩锚；桩锚在起吊、下放和贯入的过程中，桩身1始终通过连接件4与过渡桩3连接，在桩身1贯入泥面以下预设深度后，过渡桩3通过连接件4与桩身1分离，过渡桩3自土体中取出，仅留置桩身1在土体内。

本方案公开的桩锚为分体结构，包括桩身1和过渡桩3，桩身1为桩锚能够留置在土体内的部分，过渡桩3为能够自土体取出的部分。具体的，桩身1与过渡桩3通过连接件4可拆卸连接，以实现桩身1贯入泥面以下预设深度后过渡桩3能够与桩身1分离，即利用机械结构实现桩身1与过渡桩3的分离，代替现有技术中通过水下机器人或潜水员切断桩身1的方式，降低了桩锚的安装成本；同时过渡桩3能够全部取出，仅留置桩身1在泥面以下，取出的过渡桩3可以反复利用，进一步降低了桩锚的安装成本；另外，过渡桩3将打桩锤的作用力传递给桩身1，将桩身1贯入泥面以下预设深度，相对于现有技术中桩身1切断后与泥面平齐的方式，降低了冲刷对桩锚的影响。

在本申请的一些实施例中，连接件4包括连接板41、连接槽411和连接条31，连接板41设置在桩身1和过渡桩3两者中的一个上，连接板41的外侧边开设连接槽411，桩身1和过渡桩3的另外一个上设置连接条31，具体的，桩身1或过渡桩3上开设第一空腔，第一空腔的内壁设置连接条31。

图1中所示的实施例，桩身1上设置连接板41，过渡桩3上设置连接条31，桩身1通过与连接条31配合的连接槽411与连接板41连接。过渡桩3通过第一空腔罩设在多个连接板41上，向第一方向转动过渡桩3，连接条31滑入连接槽411，完成过渡桩3与连接板41的连接；继续向第一方向转动过渡桩3或向与第一方向相反的第二方向转动过渡桩3，连接条31滑出连接槽411，完成过渡桩3与连接板41的分离。

连接板41的个数至少为三个，多个连接板41呈辐射状布置，相邻两个连接板41的内侧边连接，连接板41的外侧边设置连接槽411。

具体的，相邻两个连接板41的内侧边可以直接焊接连接，也可以设置与辐射中心同轴的连接管，连接板41的内侧边与连接管的外壁连接。

优选地，连接板41为矩形板，内侧边和外侧边为矩形板相对布置的两个边；多个连接板41的尺寸相等，使得多个连接板41的外侧边位于同一圆周，第一空腔与多个连接板41的外侧边均连接。

优选地，相邻两个连接板41之间的夹角相等，连接条31与连接槽411一一对应，连接条31沿第一空腔的内圆周均匀分布。

具体的，连接条31为弧形条，连接条31所在的圆周与第一空腔同轴。

连接条31与第一空腔的内壁固定连接。连接条31与第一空腔的内壁固定连接的方式有多种，例如，连接条31与第一空腔的内壁焊接连接，或者，连接条31与第一空腔的内壁螺栓连接，或者连接条31与第一空腔的内壁铆接，或者，连接条31与第一空腔的内壁粘接，或者其他连接方式。

多个连接板41的外侧边所在的圆周的直径不大于第一空腔的内径，使得桩身1和过渡桩3通过连接板41和第一空腔套设连接后，桩身1与过渡桩3能够发生相对转动，以使连接条31能够嵌入或滑出连接槽411。具体的，在连接条31滑入连接槽411时，桩身1与过渡桩3连接，在连接条31滑出连接槽411时，桩身1与过渡桩3分离。

本申请公开的桩锚的连接件4仅通过转动过渡桩3，就可以实现过渡桩3与桩身1的分离，相对于现有技术中通过机器人或潜水员切断桩身1的方式，有效降低了桩锚的安装成本。

优选地，多个连接板41的外侧边所在的圆周的直径等于第一空腔的内径，连接板41的外侧边能够贴着第一空腔的内壁转动，减小过渡桩3与桩身1在转动过程中的晃动。

更进一步的，桩身1的直径等于过渡桩3的直径，使得在桩身1与过渡桩3连接后，桩身1的外壁与过渡桩3的外壁平齐。

连接板41与桩身1的端部有多种连接方式。

第一种，连接板41的端部直接与桩身1的端部平面连接；

第二种，桩身1的端部开设嵌入槽，嵌入槽的数量与连接板41的数量相等，多个连接板41相互连接后插入嵌入槽；

第三种，桩身1的端部开设第二空腔，连接板41的一端位于第一空腔，连接板41的另一端位于第二空腔，连接板41的外侧边与第二空腔的内壁焊接连接。

在连接板41与桩身1的端部采用第三种连接方式连接时，桩身1和过渡桩3可以均采用空心桩。

优选地，连接条31与过渡桩3的端面之间的距离等于连接槽411与桩身1的端面之间的距离，在过渡桩3套设在多个连接板41外后，过渡桩3的端面与桩身1的端面相抵，此时连接条31与连接槽411在过渡桩3或桩身1的轴线方向上位置对应，过渡桩3的端面贴着桩身1的端面旋转，以使连接条31嵌入或滑出连接槽411。该实施例中，过渡桩3的端面和桩身1的端面相互起到了限位作用，也就是说在桩身1的上端面与过渡桩3的下端面相抵时，连接槽411和连接条31高度一致，此时转动过渡桩3即可使连接条31滑入连接槽411，降低了过渡桩3与桩身1的连接难度，缩短桩锚的组装时间。

连接板41与桩身1的端部或过渡桩3的端部的连接方式不限于上述实施例，还可以为其他连接方式。

在满足承载力的基础上，可以适当缩短锚固在泥面以下的桩身1的长度。在本申请的一些实施例中，桩身1的长度较过渡桩3的长度短，过渡桩3用于下放桩身1并在打桩锤的作用下将桩身1贯入泥面以下预设深度，过渡桩3的长度需要设计的较长。

连接板41沿桩身1的轴线方向的长度可以小于桩身1的长度，可以等于桩身1的长度，也可以大于桩身1的长度，具体如何选择由本领域技术人员根据实际需要进行确定。在本申请的一些实施例中，连接板41的长度小于桩身1长度。

在本申请的另一些实施例中，桩身1和过渡桩3通过剪切销钉连接，具体的，桩身1的上端和过渡桩3的下端插接连接，桩身1的上端和过渡桩3的下端均设置销孔，桩身1和过渡桩3插接后通过与销孔配合的剪切销钉连接，在桩身1贯入泥面以下预设深度后，旋转过渡桩3，使剪切销钉断裂，拔出过渡桩3。

在本申请的另一些实施例中，桩身1和过渡桩3通过螺纹连接，具体的，桩身1的上端设置外螺纹，过渡桩3的下端设置内螺纹，桩身1与过渡桩3通过螺纹连接，在桩身1贯入泥面以下预设深度后，旋转过渡桩3，使桩身1与过渡桩3分离，拔出过渡桩3。

在桩身1和过渡桩3通过连接条31和连接槽411连接的实施例中，连接条31的长度大于相邻两个连接槽411之间的距离的一半或者连接条31的长度也可以小于相邻两个连接槽411之间距离的一半，但是不能过于小，以保证连接条31与连接槽411的配合强度。

但是连接条31的长度要小于相邻两个连接槽411之间的距离，以保证相邻连接条31在桩身1的周向方向上存在间隙，且该间隙需要大于连接板41沿桩身1的周向方向的厚度，以保证桩身1能够与过渡桩3分离。

桩身1上锚头2的个数至少为一个。在桩身1上设置多个锚头2时，桩身1可以作为共享锚固基础，以降低系泊系统的成本。

在本申请的一些实施例中，锚头2为吊耳，吊耳与桩身1的外壁焊接连接。

本申请还公开了一种桩锚施工方法，适用于上述方案记载的桩锚。

桩锚施工方法包括：

S1、桩身1和过渡桩3通过连接件4可拆卸连接，得到桩锚；

S2、吊起桩锚至目标位置，并通过打桩锤将桩锚的桩身1贯入泥面以下预设深度；

S3、分离桩身1和过渡桩3，并拔出过渡桩3。

本申请的桩锚包含桩身1和过渡桩3两部分，桩身1和过渡桩3通过连接件4连接为一体，构成桩锚；桩锚在起吊、下放和贯入的过程中，桩身1始终通过连接件4与过渡桩3连接，在桩身1贯入泥面以下预设深度后，过渡桩3通过连接件4与桩身1分离，过渡桩3自土体中取出，仅留置桩身1在土体内。

通过可拆卸连接的方式桩身1和过渡桩3连接，实现桩锚下端的桩身1留置在土体内，代替现有技术中通过水下机器人或潜水员切断桩身1的方式，降低了桩锚的安装成本；同时过渡桩3能够全部取出，仅留置桩身1在泥面以下，取出的过渡桩3可以反复利用，且减小了设计冗余度，进一步降低了桩锚的安装成本；另外，过渡桩3将打桩锤的作用力传递给桩身1，将桩身1贯入泥面以下预设深度，相对于现有技术中桩身1切断后与泥面平齐的方式，降低了冲刷对桩锚的影响，桩锚的承载力不会损伤。

在本申请的一些实施例中，连接件4包括连接板41、连接槽411和连接条31，连接板41设置在桩身1上，连接板41的外侧边开设连接槽411，过渡桩3上开设第一空腔，第一空腔的内壁设置连接条31。

连接板41的个数至少为三个，多个连接板41呈辐射状布置，相邻两个连接板41的内侧边连接。具体的，相邻两个连接板41的内侧边可以直接焊接连接，也可以设置与辐射中心同轴的连接管，连接板41的内侧边与连接管的外壁焊接连接。

优选地，连接板41为矩形板，内侧边和外侧边为矩形板相对布置的两个边；多个连接板41的尺寸相等，多个连接板41的外侧边位于同一圆周，多个连接板41的外侧边所在的圆周与第一空腔间隙配合。

优选地，连接条31与连接槽411一一对应，相邻两个连接板41之间的夹角相等，连接条31沿第一空腔的内圆周均匀分布。

多个连接板41的外侧边所在的圆周的直径不大于第一空腔的内径，使得桩身1和过渡桩3通过连接板41和第一空腔套设连接后，桩身1与过渡桩3能够发生相对转动，以使连接条31能够嵌入或滑出连接槽411。具体的，在连接条31滑入连接槽411时，桩身1与过渡桩3连接，在连接条31滑出连接槽411时，桩身1与过渡桩3分离。

优选地，多个连接板41的外侧边所在的圆周的直径等于第一空腔的内径，连接板41的外侧边能够贴着第一空腔的内壁转动，减小过渡桩3与桩身1在转动过程中的晃动。

本申请公开的桩锚仅通过转动过渡桩3，就可以实现过渡桩3与桩身1的分离，相对于现有技术中通过机器人或潜水员切断桩身1的方式，有效降低了桩锚的安装成本。

更进一步的，桩身1的直径等于过渡桩3的直径，使得在桩身1与过渡桩3连接后，桩身1的外壁与过渡桩3的外壁平齐。

在连接件4包括连接板41、连接槽411和连接条31的实施例中，S1中桩身1和过渡桩3通过连接件4可拆卸连接的步骤具体为过渡桩3通过第一空腔罩设在桩身1的多个连接板41外，转动过渡桩3，使过渡桩3的连接条31滑入连接板41的连接槽411内。此处过渡桩3的转动为绕自身轴线转动

S3中分离桩身1和过渡桩3的步骤具体为，转动过渡桩3，使过渡桩3的连接条31滑出连接板41的连接槽411。

连接板41与桩身1的端部有多种连接方式。

第一种，连接板41的端部直接与桩身1的端部平面连接；

第二种，桩身1的端部开设嵌入槽，嵌入槽的数量与连接板41的数量相等，多个连接板41相互连接后插入嵌入槽；

第三种，桩身1的端部开设第二空腔，连接板41的一端位于第一空腔，连接板41的另一端位于第二空腔，连接板41的外侧边与第二空腔的内壁焊接连接。

在连接板41与桩身1的端部采用第三种连接方式连接时，桩身1和过渡桩3可以均采用空心桩。

优选地，连接条31与过渡桩3的端面之间的距离等于连接槽411与桩身1的端面之间的距离，在过渡桩3套设在多个连接板41外后，过渡桩3的端面与桩身1的端面相抵，此时连接条31与连接槽411在过渡桩3或桩身1的轴线方向上位置对应，过渡桩3的端面贴着桩身1的端面旋转，以使连接条31嵌入或滑出连接槽411。该实施例中，过渡桩3的端面和桩身1的端面相互起到了限位作用，降低了连接条31和连接槽411的配合难度。

连接板41与桩身1的端部或过渡桩3的端部的连接方式不限于上述实施例，还可以为其他连接方式。

在本申请的另一些实施例中，桩身1和过渡桩3通过剪切销钉连接，具体的，桩身1的上端和过渡桩3的下端插接连接，桩身1的上端和过渡桩3的下端均设置销孔，桩身1和过渡桩3插接后通过与销孔配合的剪切销钉连接，在桩身1贯入泥面以下预设深度后，旋转过渡桩3，使剪切销钉断裂，拔出过渡桩3。

在本申请的另一些实施例中，桩身1和过渡桩3通过螺纹连接，具体的，桩身1的上端设置外螺纹，过渡桩3的下端设置内螺纹，桩身1与过渡桩3通过螺纹连接，在桩身1贯入泥面以下预设深度后，旋转过渡桩3，使桩身1与过渡桩3分离，拔出过渡桩3。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。本申请中所涉及的申请范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。