一种用于钢管桩的沉桩方法

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，特别涉及一种用于钢管桩的沉桩方法。

背景技术

在目前的国内海上风机基础结构施工当中，由于运输能力和吊装能力的提高，作为风电基础的钢管桩，不再采用传统的分段制作和安装，而是采用一次整体成桩；为此，桩锤的重量也需要越来越大。

目前的沉桩过程当中，大多是采用桩锤直接锤击桩顶法兰的方式，由于桩顶法兰的截面形状呈倒L形，在经过桩锤的连续大重量锤击之后，容易发生变形，影响最后的成桩效果。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种用于钢管桩的沉桩方法，能够提高锤击之后的沉桩效果。

本发明的用于钢管桩的沉桩方法，包括如下步骤：S100、将包括工艺法兰在内的用于钢管桩的沉桩工艺组件整体起吊；S200、将用于钢管桩的沉桩工艺组件吊放在钢管桩的桩顶法兰上，使得内环部与桩顶法兰对接；S300、将内环部与桩顶法兰固定连接，启动桩锤，对工艺法兰进行锤击；S400、锤击完成后将工艺法兰从桩顶法兰上拆除；用于钢管桩的沉桩工艺组件包括工艺法兰，工艺法兰包括基座，基座包括外环部和内环部，外环部设置在内环部的外周，外环部的向上延伸至内环部上侧，内环部用于连接桩顶法兰。

根据本发明的一些实施例，在步骤S300当中，先将插销穿过定位孔并插入桩顶法兰，然后使用螺钉将内环部与桩顶法兰固定。

根据本发明的一些实施例，在步骤S100当中，在螺纹孔当中安装吊装螺钉，而后通过吊装螺钉进行起吊。

根据本发明的一些实施例，在步骤S100当中，将操作平台的底座与内环部连接使得操作平台和工艺法兰组成用于钢管桩的沉桩工艺组件，然后将用于钢管桩的沉桩工艺组件整体起吊。

根据本发明的一些实施例，在步骤S100当中，将工艺法兰放置在地面上，然后将操作平台的底座放置在内环部以内，使得支撑部部分位于内环部正上方，然后对工艺法兰起吊。

根据本发明的一些实施例，在步骤S100当中，当施工人员进入到底座上方后，将工艺法兰起吊。

根据本发明的一些实施例，在步骤S300当中，施工人员将插销插入先将插销穿过定位孔并插入桩顶法兰，然后使用螺钉将内环部与桩顶法兰固定。

根据本发明的一些实施例，在步骤S300当中，当内环部与桩顶法兰固定连接完成后，将操作平台调走，然后进行锤击。

根据本发明的一些实施例，在步骤S400当中，待当施工人员进入到底座上方后，将操作平台起吊，使得支撑部架设到内环部上方。

根据本发明的一些实施例，在步骤S400当中，当内环部上与桩顶法兰固定的螺钉被拆除后，在内环部的螺纹孔上安装吊装螺钉，通过吊装螺钉将工艺法兰和操作平台整体吊走。

应用上述钢管桩的沉桩工艺方法，在钢管桩的施工过程当中，可以先将包括工艺法兰在内的用于钢管桩的沉桩工艺组件整体起吊至桩顶法兰上，然后将内环部与桩顶法兰对接后进行固定连接；之后启动桩锤对工艺法兰进行锤击，待锤击完成后拆除工艺法兰；当桩锤作用到工艺法兰上时，内环部受力产生塌陷的趋势，而外环部能够抵接到桩锤侧壁，从而阻止内环部塌陷，使得工艺法兰能够仅将竖直方向的作用力传递至桩顶法兰，完成沉桩，有效减少了桩顶法兰和工艺法兰变形，提高了沉桩的质量。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例中工艺法兰的俯视图；

图2为图1中B处的放大图；

图3为图1中A-A向的剖视图；

图4为本发明实施例中沉桩工艺组件的轴测图；

图5为图4中A处的放大图；

上述附图包含以下附图标记。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个及两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1至图3，本实施例的用于钢管桩的沉桩工艺组件，其特征在于，包括工艺法兰，工艺法兰包括基座100，基座100包括外环部110和内环部120，外环部110设置在内环部120的外周，外环部110的向上延伸至内环部120上侧，内环部120用于连接桩顶法兰。

应用上述钢管桩的沉桩工艺组件，在钢管桩的施工过程当中，可以先将包括工艺法兰在内的用于钢管桩的沉桩工艺组件整体起吊至桩顶法兰上，然后将内环部120与桩顶法兰对接后进行固定连接；之后启动桩锤对工艺法兰进行锤击，待锤击完成后拆除工艺法兰；当桩锤作用到工艺法兰上时，内环部120受力产生塌陷的趋势，而外环部110能够抵接到桩锤侧壁，从而阻止内环部120塌陷，使得工艺法兰能够仅将竖直方向的作用力传递至桩顶法兰，完成沉桩，有效减少了桩顶法兰和工艺法兰变形，提高了沉桩的质量。

如图3所示，外环部110和内环部120都是基座100的一部分，而外环部110的高度高于内环部120，在锤击时，桩锤直接作用于内环部120上，锤击力通过工艺法兰传递至桩顶法兰，使得桩顶法兰推动钢管桩下沉。

如图2所示，内环部120上开设有上下贯通的定位孔121，定位孔121用于容纳插销；当工艺法兰被吊装到桩顶法兰上后，可以先在工艺孔当中插入插销，并使得插销插入到桩顶法兰上，使得实现工艺法兰的预定位。

如图1、图2所示，内环部120上开设有多个定位孔121，多个定位孔121沿内环部120的周向均布；此时，可以通过多个销钉实现工艺法兰的预定位，提高预定位的准确度。

如图2所示，内环部120上侧开设有螺纹孔122，螺纹孔122用于安装吊装螺钉140，螺纹孔122位于相邻两个定位孔121之间；此时，可以在螺纹孔122当中安装吊装螺钉140，然后通过吊运设备将工艺法兰起吊，待工艺法兰与桩顶法兰连接后，即可拆除吊装螺钉140，进行锤击，有效减少了吊装螺钉140对锤击工序的干扰。

如图2所示，内环部120上开设有螺纹孔122，螺纹孔122用于安装吊装螺钉140；进一步地，内环部120上开设有多个螺纹孔122，多个螺纹孔122沿内环部120的周向均布；此时，可以安装多个吊装螺钉140用于吊装。

如图4、图5所示，用于钢管桩的沉桩工艺组件还包括操作平台，操作平台包括底座210，底座210设置在内环部120径向的内侧，底座210与内环部120可拆卸连接；在实际的吊装过程当中，可以先将底座210与内环部120连接，然后将钢管桩的沉桩工艺组件整体吊装至桩顶法兰上，此时底座210可以充当现场施工人员的操作平台，现场施工人员可以站在底座210上执行拆装螺钉和销钉的操作，当工艺法兰和桩顶法兰固定完成后，即可撤离施工人员并将底座210从工艺法兰上拆除，即可开始锤击，有效减少高空作业车的使用，降低成本。

需要注意的是，本实施例中，内环部120径向的内侧指的是内环部120沿其径向朝向其圆心的一侧，而外侧与内侧相反，指的是内环部120沿其径向远离圆心的一侧。

如图5所示，操作平台还包括多个支撑部240，多个支撑部240均与底座210连接，多个支撑部240向外延伸至架设在内环部120上；具体地，支撑部240的结构可以参考现有技术当中常用的牛腿结构，其作为常见的外挑结构，多个支撑部240沿底座210的周向均布；当施工人员完成桩顶法兰和工艺法兰的固定后，吊装设备可以直接将包括底座210和支撑部240在内的操作平台吊走，无需单独断开支撑部240和内环部120的连接，便于操作。

具体地，为了便于吊装操作平台，支撑部240上开设有吊装孔；当施工人员完成桩顶法兰和工艺法兰的固定后，吊装设备可以直接通过支撑部240上开设的吊装孔将包括底座210和支撑部240在内的操作平台吊走，无需单独断开支撑部240和内环部120的连接，便于操作。

如图5所示，为了便于施工人员在底座210上站立操作，底座210上铺设有网格板220；其中，支撑部240上还设置有环形的框架230，便于施工人员安装安全带。

本实施例第二方面，提供一种用于钢管桩的沉桩方法，其特征在于，包括如下步骤：S100、将包括工艺法兰在内的用于钢管桩的沉桩工艺组件整体起吊；S200、将用于钢管桩的沉桩工艺组件吊放在钢管桩的桩顶法兰上，使得内环部120与桩顶法兰对接；S300、将内环部120与桩顶法兰固定连接，启动桩锤，对工艺法兰进行锤击；S400、锤击完成后将工艺法兰从桩顶法兰上拆除；用于钢管桩的沉桩工艺组件即为上述用于钢管桩的沉桩工艺组件。

应用上述钢管桩的沉桩工艺方法，在钢管桩的施工过程当中，可以先将包括工艺法兰在内的用于钢管桩的沉桩工艺组件整体起吊至桩顶法兰上，然后将内环部120与桩顶法兰对接后进行固定连接；之后启动桩锤对工艺法兰进行锤击，待锤击完成后拆除工艺法兰；当桩锤作用到工艺法兰上时，内环部120受力产生塌陷的趋势，而外环部110能够抵接到桩锤侧壁，从而阻止内环部120塌陷，使得工艺法兰能够仅将竖直方向的作用力传递至桩顶法兰，完成沉桩，有效减少了桩顶法兰和工艺法兰变形，提高了沉桩的质量。

为了便于将工艺法兰与桩顶法兰固定，在步骤S300当中，先将插销穿过定位孔121并插入桩顶法兰，然后使用螺钉将内环部120与桩顶法兰固定；此时，插销可以起到预定位的作用，便于后续安装螺钉。

如图1所示，在步骤S100当中，在螺纹孔122当中安装吊装螺钉140，而后通过吊装螺钉140进行起吊。

如图4所示，在步骤100当中，将操作平台的底座210与内环部120连接使得操作平台和工艺法兰组成用于钢管桩的沉桩工艺组件，然后将用于钢管桩的沉桩工艺组件整体起吊；当工艺法兰放置到桩顶法兰上之后，施工人员可以站在底座210上，安装销钉和螺钉将工艺法兰固定，然后拆除工艺法兰上的吊装螺钉140，而后将底座210拆除并将操作平台吊走即可开始打桩。

进一步地，在步骤S100当中，将工艺法兰放置在地面上，然后将操作平台的底座210放置在内环部120以内，使得支撑部240部分位于内环部120正上方，然后对工艺法兰起吊；此时，当工艺法兰上升至与支撑部240抵接时，即可带动操作平台一同上升，一同放置在桩顶位置，无需单独吊装操作平台。

更具体地，在步骤S100当中，当施工人员进入到底座210上方后，将工艺法兰起吊，通过一次吊装即可使得施工人员、工艺法兰以及操作平台三者共同到位，使得施工人员可以快速开展工作，无需单独设置高空作业平台。

其中，在步骤S300当中，施工人员将插销插入先将插销穿过定位孔121并插入桩顶法兰，然后使用螺钉将内环部120与桩顶法兰固定。

其中在步骤S300当中，当内环部120与桩顶法兰固定连接完成后，将操作平台调走，然后进行锤击；此时，将操作平台和施工人员一起撤走，避免影响锤击工作。

如图4、图5所示，在步骤S400当中，待当施工人员进入到底座210上方后，将操作平台起吊，使得支撑部240架设到内环部120上方；此时施工人员即可跟随操作平台一起到达桩顶上方，然后将工艺法兰和桩顶法兰之间的固定螺钉拆除，最后在工艺法兰上安装吊装螺钉140，再将吊装设备与吊装螺钉140连接，然后将吊装螺钉140与吊装设备连接，将工艺法兰、操作平台和施工人员一起吊走，完成沉桩；可以理解，当完成沉桩后，可以将工艺法兰、操作平台和施工人员直接运到下一根需要沉桩的钢管桩顶部，开始沉桩。

具体地，在在步骤S400当中，施工人员将吊绳从支撑部240上拆除，然后拆除内环部120上与桩顶法兰固定的螺钉。

其中，在步骤S400当中，当内环部120上与桩顶法兰固定的螺钉被拆除后，在内环部120的螺纹孔122上安装吊装螺钉140，通过吊装螺钉140将工艺法兰和操作平台整体吊走。

在本实施例中最优选的方案中用于钢管桩的沉桩方法，可以包括如下步骤：S100、将工艺法兰放置在地面上，然后将操作平台的底座210放置在内环部120以内，使得支撑部240部分位于内环部120正上方，施工人员进入到底座210上值周，对工艺法兰起吊；S200、将用于钢管桩的沉桩工艺组件吊放在钢管桩的桩顶法兰上，使得内环部120与桩顶法兰对接；S300、施工人员现在内环部120和桩顶法兰之间安装销钉进行预定位，然后再安装螺钉将内环部120和桩顶法兰进行固定，之后拆除内环部120上的吊装螺钉140，将吊装设备与支撑部240上开设的吊装孔连接，将操作平台和施工人员撤离，然后控制桩锤开始锤击工艺法兰；S400、锤击完成后，将操作平台和施工人员一起吊运至桩顶，使得支撑部240架设在内环部120上，然后施工人员拆除桩顶法兰和工艺法兰之间的固定螺钉，并在内环部120的螺纹孔122中安装吊装螺钉140，断开吊装设备与支撑部240的连接后，将吊装设备与吊装螺钉140连接，然后将工艺法兰、操作平台和施工人员一起运走，完成沉桩后直接进行下一根钢管桩的沉桩。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。