专利名称：一种低能见度水下插桩方法
技术领域：
本发明涉及水下插桩方法，特别是涉及一种低能见度水下插桩方法。
背景技术：
在海上石油的开采过程中，经常要进行水下插桩。目前，在水下插桩的过程中，通常是通过ROV(REMOTE OPERATION VESSEL)或者潜水员观察来有效引导钢桩在水下插入钢桩套筒。然而，在水下能见度比较低的地方，如果还采用ROV或者潜水员观察的方法，则无法有效引导钢桩在水下插入钢桩套筒，造成延误工期、甚至损坏街购物等不良后果。因此，急需要能有一种应用于能见度比较低的水下插桩技术的面世。
发明内容
本发明的目的是提供一种特别适用于低能见度的水下插桩方法。
为达到上述目的，本发明采用的低能见度水下插桩方法，包括有以下步骤(1)首先计算出桩基结构中心至钢桩套筒边缘的距离，按照该距离长度制作出标杆；(2)在桩基顶部推算钢桩套筒的角度，将标杆沿该角度固定于桩基础顶部，使标杆末端指向套筒边缘；(3)根据施工时的流速计算出钢桩在海流的作用下于水面处产生的偏移量；(4)吊机起吊钢桩沿标杆末端入水，根据钢桩入水深度判断桩尖接近套筒顶部时，用角度尺测量钢桩倾斜角度对已计算出的偏移量进行校核；(5)按照校核过钢桩偏移量对标杆进行调整，并通过吊机起吊钢桩沿标杆末端入水，钢桩最终插入套筒。
采用了本发明所提供的方法后，由于提前判断海水流动对钢桩在插桩过程时的影响，并通过调整标杆，使钢桩按照一个调整量入水，这样就使得在能见度比较低的水域，不需要通过ROV或者潜水员观察来引导钢桩，从而使钢桩可以直接插入到水下的钢桩套筒中。当然，本发明更可以应用在能见度比较高的水域，不但减少了浅水员的劳动强度，更增加了插桩的准确性。
图1为本发明中桩基结构的俯视示意图，并揭示出标杆末端指向套筒边缘图2为本发明中钢桩入水时的示意图
具体实施例方式
本发明所提供的一种低能见度水下插桩方法，包括有以下步骤(1)首先计算出桩基结构中心至钢桩套筒边缘的距离，按照该距离长度制作出标杆；(2)在桩基顶部推算钢桩套筒的角度，将标杆沿该角度固定于桩基础顶部，使标杆末端指向套筒边缘；(3)根据施工时的流速计算出钢桩在海流的作用下于水面处产生的偏移量；(4)吊机起吊钢桩沿标杆末端入水，根据钢桩入水深度判断桩尖接近套筒顶部时，用角度尺测量钢桩倾斜角度对已计算出的偏移量进行校核；(5)按照校核过钢桩偏移量对标杆进行调整，并通过吊机起吊钢桩沿标杆末端入水，钢桩最终插入套筒。
首先如图1所示，根据桩基结构的详细设计图纸计算出桩基结构中心1至钢桩套筒2边缘的距离，按照该距离长度制作出标杆3，标杆3要求非常直且长度准确；然后，在桩基顶部推算钢桩套筒的角度，将标杆3沿该角度固定于桩基础顶部11，并使标杆3末端指向套筒2边缘；之后，根据施工当时的流速计算出钢桩在海流的作用下于水面处产生的偏移量，其计算公式如下G×M+F×N+f×L＝0下面，举一具体实施例，说明该计算过程该钢桩为1824×50mm，长度为46m，密度为7.849×103kg/m3；海水流速度假定为2节不变，即1.02m/s，密度为1.025×103kg/m3，海水深度为26m，但考虑到海底桩套筒的高度为3.02m，所以只需考虑桩的实际入水深度为26-3.02＝22.98m即可；假定钢桩在一倾斜角度α的情况下达到平衡；由结构静力学知识知钢桩在受到4个力(重力G、浮力F、水流力f、拉力T)的作用下达到最终的平衡。考虑到力矩平衡，在假定钢桩顶部不动的情况下，对钢桩顶部取矩重力矩为M，浮力矩为N，水流力力矩为L。则有下式成立G×M+F×N+f×L＝0(1)钢桩重力G＝46(m)×7.849×103(kg/m3)×9.8(N/kg)×3.142×[1.8242-(1.824-2×0.05)2]/4(m2)(2)＝819354.6(N)钢桩浮力F＝1.025×103(kg/m3)×(46-23.02/cosα)(m)×9.8(N/kg)×3.142×[1.8242-(1.824-2x×0.05)2]/4(m2)(3)钢桩水流力f＝0.65×1.824(m)×1.025×103(kg/m3)×(46-23.02/cosα)(m)
×1.022(m/s)2/2 (4)重力矩为M＝46xsinα/2(m)(5)浮力矩为N＝((46-23.02/cosα)/2+23.02/cosα)×sinα(m) (6)水流力力矩为L＝((46-23.02/cosα)/2+23.02/cosα)×cosα(m) (7)把(2)(3)(4)(5)(6)(7)代入(1)式求解得α＝1.4135°则钢桩底部最大水平位移为1＝46(m)×sinα＝1.135(m)标杆处钢桩的最大水平位移为X＝(22.98+1.944)(m)×tanα＝0.616(m)当计算出偏移量后，如图2所示，用吊机起吊钢桩4沿标杆3末端入水，根据钢桩入水深度判断桩尖接近套筒顶部时，用角度尺测量钢桩倾斜角度，并对已计算出的偏移量进行校核，校核的方法主要是通过视觉观察指挥吊机，使钢桩与标杆末端之间的距离满足计算的要求。校核完成后，通过吊机起吊钢桩沿标杆末端入水，钢桩最终插入套筒。
采用了本发明所提供的方法后，由于提前判断海水流动对钢桩在插桩过程时的影响，并通过调整标杆，使钢桩按照一个调整量入水，这样就使得在能见度比较低的水域，不需要通过ROV或者潜水员观察来引导钢桩，从而使钢桩可以直接插入到水下的钢桩套筒中。当然，本发明更可以应用在能见度比较高的水域，不但减少了浅水员的劳动强度，更增加了插桩的准确性。
权利要求
1.一种低能见度水下插桩方法，包括有以下步骤(1)首先计算出桩基结构中心至钢桩套筒边缘的距离，按照该距离长度制作出标杆；(2)在桩基顶部推算钢桩套筒的角度，将标杆沿该角度固定于桩基础顶部，使标杆末端指向套筒边缘；(3)根据施工时的流速计算出钢桩在海流的作用下于水面处产生的偏移量；(4)吊机起吊钢桩沿标杆末端入水，根据钢桩入水深度判断桩尖接近套筒顶部时，用角度尺测量钢桩倾斜角度对已计算出的偏移量进行校核；(5)按照校核过钢桩偏移量，通过吊机起吊钢桩沿标杆末端入水，钢桩最终插入套筒。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述标杆要求非常直且长度准确。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述第(3)步中，根据施工时的流速计算出钢桩在海流的作用下于水面处产生的偏移量的公式为G×M+F×N+f×L＝0式中G-钢桩重力，F-钢桩浮力，f-钢桩水流力，M-重力矩为，N-浮力矩为，L-水流力力矩为。
全文摘要
本发明公开了一种低能见度水下插桩方法，包括有以下步骤1)计算出桩基结构中心至钢桩套筒边缘的距离，按照该距离长度制作出标杆；2)在桩基顶部推算钢桩套筒的角度，将标杆沿该角度固定于桩基础顶部；3)根据施工时的流速计算出钢桩在海流的作用下于水面处产生的偏移量；4)吊机起吊钢桩沿标杆末端入水，根据钢桩入水深度判断桩尖接近套筒顶部时，用角度尺测量钢桩倾斜角度对已计算出的偏移量进行校核；5)按照校核过钢桩偏移量对标杆进行调整，并通过吊机起吊钢桩沿标杆末端入水，钢桩最终插入套筒。本发明由于提前判断海水流动对钢桩在插桩过程时的影响，使钢桩按照一个调整量入水，而使钢桩可以直接插入到水下的钢桩套筒中。
文档编号E02D15/08GK1978793SQ20051012779
公开日2007年6月13日 申请日期2005年12月7日 优先权日2005年12月7日
发明者刘日柱, 杨公升, 郝军, 陈永欣, 陶付文, 何宁 申请人:中国海洋石油总公司, 海洋石油工程股份有限公司