一種電滲協助沉樁技術及其施工方法
2023-07-31 23:42:01 1
專利名稱：一種電滲協助沉樁技術及其施工方法
技術領域：
本發明涉及一種樁基礎技術領域，尤其涉及一種電滲協助沉樁技術及其施工方法。主要適用於海洋構建物樁基礎施工技術領域。
背景技術：
隨著海洋資源的開發與利用，石油鑽井平臺、海上風力發電機及海上輸電塔等海上構建物在陸續興建，目前樁基礎是這些結構物的最主要基礎型式，且往往採用單樁基礎形式。由於豎向承載力與沉降要求高，且受波浪力、水平地震力以及船舶撞擊力等水平向荷載作用，樁基礎的設計深度和直徑均較大。因此，海上打樁施工問題顯得尤為突出。工程實踐表明，利用衝擊錘等設備將開口鋼管樁打入海床時，經常會遇到拒錘(打不動)等現象。由於現場情況複雜，很難判定樁基承載力是否達到設計要求，這給整體工程穩定帶來了嚴重的安全隱患。利用增大錘擊能的辦法，可以在一定程度上解決拒錘問題；但是無限制的增大錘擊能對單個工程而言，既不實際又不經濟。如何經濟、合理、有效地解決海上打樁拒錘問題，同時有效減少錘擊能節約工程造價，成了工程界廣泛關注的焦點和難點問題之一。
發明內容
本發明的目的在於克服上述錘擊能量有限等缺陷，有效解決海床上打樁施工過程中遇到的拒錘問題，保證樁基有效沉入至設計深度，降低整體打樁成本。在同等地質條件下，通過利用電滲協助沉樁，可以有效減少錘擊能、節約工程造價。一種電滲協助沉樁技術及其施工方法，在傳統海上衝擊錘打樁的基礎上，增加電滲技術協助弱化打樁過程中樁-土接觸面摩阻力，在空心樁內部設置陽電極、在空心樁外側設置陰電極，接通直流電源形成電滲場，空心樁內部水向樁外部流動，水體流動弱化了樁-土接觸面摩阻力，可以有效減少錘擊能；當打樁遇到拒錘問題時，該技術可以有效解決拒錘問題；當沉樁至設計深度時，繼續電滲加速土體固結排水，增強土體強度，提高基樁整體承載力。本發明的陰陽電極採用耐腐蝕性好的不鏽鋼塊，通過絕緣外包導線與直流電源連接。本發明所採用的直流電場，根據現場地質條件和沉樁情況的不同，確定工作電壓和電流，一般電壓在100-240 V之間，電流在60-200 A之間。本發明技術方案的施工方法，其主要技術步驟為
(1)將攜帶有打樁機的打樁施工船錨定在設計指定位置；
(2)起吊鋼管樁、預應力管樁等空心樁，並在指定的打樁位置就位；
(3)在空心樁內部設置陽極，在空心樁外設置陰極，材料均為耐腐蝕性好的不鏽鋼塊， 陽電極和陰電極分別由外包絕緣材料的導線與直流電源的正負極連接，且負極同時連接樁體外側；
(4)利用衝擊錘打樁，使樁體下沉至一定深度，一般為海床土表面以下3-5m ；
(5)接通直流電源，由電滲場形成空心樁內外水流，水體由空心樁內部流向外部；
(6)同步進行衝擊錘打樁，使樁體下沉至設計深度；
(7)停止衝擊錘打樁，繼續保持連通直流電源1-5小時，具體持續電滲時間根據土體地質條件和施工工期而定；電滲作用加速樁芯土和樁周土體固結沉降，增強土體強度，提高基樁整體承載力。(8)最後停止電滲作用，完成基樁的整體施工。本發明的優點和效果在於通過在傳統海上衝擊錘打樁的基礎上，增加電滲技術協助弱化打樁過程中樁-土接觸面摩阻力，有效減少錘擊能；當打樁遇到拒錘問題時，該技術可以有效解決拒錘問題；當沉樁至設計深度時，繼續電滲加速樁芯土體和樁周土體固結排水，增強土體強度，提高基樁整體承載力。本發明的技術優點為通過電滲技術協助沉樁， 降低打樁錘擊能量消耗，經濟、有效地解決可能的拒錘問題。該方法施工工藝簡單、可操作性強，便於質量控制，經濟效益明顯，處理效果顯著。
圖1為本發明的結構示意圖2為本發明的電滲工作原理結構示意其中，1為打樁施工船，2為打樁機，3為衝擊錘，4為鋼管樁或者預應力管樁等空心樁，5 為海床，6為海平面，7為直流電源，8為外包絕緣體的導線，9為陰極，10為陽極，11為樁周土，12為樁芯土。
具體實施例方式以下結合附圖詳細敘述本發明的具體實施方式
。本發明的保護範圍並不僅僅局限於本實施方式的描述。如圖1和圖2所示，實施時，首先將攜帶有打樁機2的打樁施工船1錨定在設計指定位置；起吊鋼管樁、預應力管樁等空心樁4，並在指定的打樁位置就位；在空心樁4內部設置陽極9，在空心樁4外設置陰極10，材料均為耐腐蝕性好的不鏽鋼塊，陽電極9和陰電極 10分別由外包絕緣材料的導線8與直流電源7的正負極連接，且負極同時滑動連接樁體外側；利用衝擊錘3打樁，使樁體4下沉至海床5 土表面以下3-5 m深度；接通直流電源7，由電滲場形成空心樁內外水流，水體由空心樁內部流向外部；同步進行衝擊錘3打樁，使樁體 4下沉至設計深度；停止衝擊錘3打樁，繼續保持連通直流電源7至1-5小時，具體持續電滲時間根據土體地質條件和施工工期而定，樁周土 11和樁芯土 12強度得到增強；最後停止電滲協助沉樁作用，完成基樁的整體施工。
權利要求
1.一種電滲協助沉樁技術，其特徵在於通過在傳統海上衝擊錘打樁的基礎上，增加電滲技術協助弱化打樁過程中樁-土接觸面摩阻力，在空心樁內部設置陽電極、在空心樁外側設置陰電極，有效減少錘擊能和解決拒錘問題；當沉樁至設計深度時，繼續電滲加速樁周土和樁芯土的固結排水，增強土體強度，提高基樁整體承載力。
2.根據權利要求1所述的一種電滲協助沉樁技術的施工方法，其特徵在於以下步驟(1)將攜帶有打樁機的打樁施工船錨定在設計指定位置；(2)起吊鋼管樁、預應力管樁等空心樁，並在指定的打樁位置就位；(3)在空心樁內部設置陽極，在空心樁外設置陰極，材料均為耐腐蝕性好的不鏽鋼塊， 陽電極和陰電極分別由外包絕緣材料的導線與直流電源的正負極連接，且負極同時連接樁體外側；(4)利用衝擊錘打樁，使樁體下沉至一定深度，一般為海床土表面以下3-5m ；(5)接通直流電源，由電滲場形成空心樁內外水流，水體由空心樁內部流向外部；(6)同步進行衝擊錘打樁，使樁體下沉至設計深度；(7)停止衝擊錘打樁，繼續保持連通直流電源1-5小時，具體持續電滲時間根據土體地質條件和施工工期而定；電滲作用加速樁芯土和樁周土體固結沉降，增強土體強度，提高基樁整體承載力；(8 )最後停止電滲作用，完成基樁的整體施工。
全文摘要
一種電滲協助沉樁技術及其施工方法，通過在傳統海上衝擊錘打樁的基礎上，增加電滲技術協助弱化打樁過程中樁-土接觸面摩阻力，在空心樁內部設置陽電極、在空心樁外側設置陰電極，接通直流電源形成電滲場，空心樁內部水向樁外部流動，水體流動弱化了樁-土接觸面摩阻力，可以有效減少錘擊能；當打樁遇到拒錘問題時，該技術可以有效解決拒錘問題；當沉樁至設計深度時，繼續電滲加速樁芯土體和樁周土體固結排水，增強土體強度，提高基樁整體承載力。本發明的技術優點和效果為通過電滲技術協助沉樁，降低打樁錘擊能量消耗，經濟、有效地解決可能的拒錘問題。該方法施工工藝簡單、可操作性強，便於質量控制，經濟效益明顯，處理效果顯著。
文檔編號E02D7/06GK102505693SQ20111035541
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月11日 優先權日2011年11月11日
發明者孔綱強, 楊慶, 楊鋼 申請人:河海大學