CN102328732A

CN102328732A - 一种海上打桩压桩安装联合工程船

Info

Publication number: CN102328732A
Application number: CN201110194060A
Authority: CN
Inventors: 丁焰; 胡川
Original assignee: WUHAN GAOZHI INNOVATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: WUHAN GAOZHI INNOVATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-07-12
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2012-01-25

Abstract

本发明提出了一种海上打桩压桩安装联合工程船，在船体甲板上安装有自升式塔吊，还并排安装带有万向底座的双梁压桩夹持器，配备有大型打桩锤。在万向底座的十字架端头上设置4台能够调整双梁压桩夹持器与水平面角度的调节油缸。用双梁压桩夹持器可以将钢管桩连续送入海底。塔吊下部设置有移动底盘和一节可升降的调整节，在调整节上再安装若干标准节和其他部件，在下部标准节上设置有两至三个能将塔吊固定在风电塔架第一节上的钳形装置。本发明革除了大桩架和超长桩腿，船体可以做得较小，结构简单、操作容易、使用方便、造价低廉、节约资源。技术性能赶上或超过现有的海上打桩船、风电安装船。使用本发明可以将海上打桩、压桩、设备安装一条龙完成。

Description

一种海上打桩压桩安装联合工程船

技术领域

本发明涉及的是海上采油平台工程、风电工程施工用工程船，特别是一种海上打桩压桩安装联合工程船。

背景技术

人类在积极寻找能源，满足生存发展的需求。海上采油平台是向海底要石油、海上风力发电是向大自然要能源的好方法。近几年来海上采油平台、海上风力发电得到飞速发展，其中桩基础施工和设备安装是其重要的工作之一。施工中使用了各种不同的打桩船、安装船。随着海上采油平台、海上风力发电的规模越来越大，这些工程船也越来越大、越来越复杂、造价越来越高。

宁波海力801海上打桩船，其船体80×30×6米，吃水2.8米，吨位8000T，桩架高度95米，桩锤IHC S—280型（荷兰产），锤重29 T，总造价1.5亿元人民币。据报道我国还在制造更大的打桩船，其船体78×36×6.2米，吃水3.2米，吨位9500T，桩架高度135米，造价更高（中国船舶报/2010年11月19日/第002版）。

中国振华重工制造的海上风电设备安装船，其船体76.8×42×6米，吃水2.7米，4条自动升降桩腿，桩腿长67米，吨位8000T，（振华重工产品样本）。

中国南通船厂为国外船东MPI offshore公司建造两条“MPI Adventure ＆ MPIDiscovery”号海上风电安装船，每台造价17.5亿人民币，其船体138.55×40.8×10米，吃水3.5米，6条自动升降桩腿，桩腿长72米，船舶自重14739T，能满足5～7MW风电机组的安装要求。

以上工程船都是巨无霸。

现有技术的海上打桩船，都是沿用传统的以桩架为依托的打桩工艺，所以桩有多长，桩架就需有多高。海上钢管桩都是大直径超长钢管桩，海上采油平台工程用钢管桩直径1～2.5米、风电工程用钢管桩直径3～6米，因此，海上打桩船也就做成了巨无霸。海上风电安装船为了满足稳定安装的要求，不得不将超长的桩腿伸到海底，将船体托出海面，以免海浪影响安装，因此，海上风电安装船也形成巨无霸。

用这些结构复杂、造价昂贵的巨无霸工作船进行基础施工和设备安装，其费用非常高昂，社会资源占用的非常多。

采用传统的以桩架为依托的打桩工艺，常常会出现土塞效应拒锤和停锤时间长拒锤的现象，给施工造成极大的困难。

发明内容

本发明的目的是提出一种具有海上打桩、压桩、设备安装多重功能的联合工程船，其吨位较小、结构简单、操作容易、使用方便、造价低廉、节约资源。

本发明是这样实现的，它主要有船体及锚链调整装置，还设有GPS系统，配备相应的动力系统，在船体甲板上安装有自升式塔吊，或者是桅杆式、全回转式起吊设备，还并排安装带有万向底座的双梁压桩夹持器，万向底座设置在双梁压桩夹持器的下面，配备有大型打桩锤。

所述的双梁压桩夹持器是由机架、下夹持油缸、下夹持器、下压桩油缸、上压桩油缸、上夹持油缸、上夹持器、承力架、夹持板、导向杆构成。下夹持器通过下压桩油缸与机架连接起来，上夹持器通过上压桩油缸和承力架、导向杆与机架连接起来，上、下夹持器都装有多套夹持油缸和夹持板；机架的下部与十字架、下底座组成万向底座，机架向下伸出的两个机架耳环与十字架的两个轴端活动连接，下底座向上伸出的两个底座耳环与十字架的另两个轴端活动连接，在万向底座的十字架轴端头上设置4台能够调整双梁压桩夹持器与水平面角度的调节油缸，下底座通过大插销与船体甲板相连，或用其他方法相连接。

所述的大型打桩锤是液压打桩锤，或是长行程自动冲击打桩锤（ZL200710051452.2）。选用长行程自动冲击打桩锤可以克服传统打桩拒锤的难题。

所述的自升塔吊下部设置有移动底盘，其上设置一节可以在0.5～1米范围升降的调整节，再在调整节上安装若干标准节和回转塔身、起重臂、平衡臂等部件；在下部标准节上设置有两至三个能将塔吊固定在风电塔架上的钳形装置，在上部标准节上根据需要设置有若干个能将塔吊与风电塔架固定连接的拉杆装置。

所述的钳形装置是由固定座、收钳油缸、活动钳口、锁紧油缸、销轴组成。固定座成对安装在塔吊标准节上，活动钳口的一端通过销轴与固定座连接起来，活动钳口的另一端通过锁紧油缸锁紧或松开。

本发明设有自航装置，或者不设自航装置。所述的锚链调整装置至少4台。

如果本发明只配置带有万向底座的双梁压桩夹持器和桅杆式、全回转式起吊设备，则本发明不具备风电设备安装功能。

如果本发明只配置自升式塔吊，则本发明不具备海上打桩功能。

本发明的工作过程是这样的。

1、压桩和打桩。将本发明自航或拖曳到工作位置并用锚链调整装置将工程船锚定。将带万向底座的双梁压桩夹持器吊放固定在甲板工作位置，并用大插销与船体甲板固定，做好工作准备。吊起钢管桩，放入夹持器内孔内并夹紧钢管桩，利用下夹持油缸、下夹持器、上夹持油缸、上夹持器交替夹紧放松和上、下压桩油缸交替放送，将钢管桩放入海底。

当需接桩时，用下夹持器夹紧下段钢管桩的上端，用上夹持器夹紧新吊入的上段钢管桩的下端，对好接桩位置进行接桩，桩接好后，进行防腐处理，然后继续用上、下夹持器交替放送钢管桩，直到钢管桩插入海底。

钢管桩进入海底泥层后，利用上、下压桩油缸的液压力，将钢管桩压到持力层。当压桩能力不够，桩未送达到设计要求深度时，吊起大型打桩锤，将钢管桩强行打入到海底，直到满足要求为止。

调节万向底座上的4台调节油缸，就可以改变钢管桩与水平面的夹角，这样就可以打、压各种角度的斜桩。锁紧万向底座上的4台调节油缸，万向底座失去自由能力，双梁压桩夹持器就与船体甲板锁紧在一起，增加施工工作的稳定性。将万向底座上的4台调节油缸的上下两腔各自联通，万向底座就是浮动自由的，这样就可以避免海浪对船体甲板和钢管桩的颠簸影响。由于是采用双梁压桩夹持器夹持，连续放送钢管桩和压桩、打桩，革除了现有打桩船常用的超高型桩架，所以本发明结构简单，操作方便，工作稳定安全，打桩船的设备载荷大大减小。

钢管桩施工完成后，将带万向底座的双梁压桩夹持器吊开，将工作船移位到新的桩位，开始施工下一根钢管桩。

2、风电设备安装。先将施工后预留的钢管桩按指定高度切割，装上风电塔架第一节。再将2～3个钳形装置安装在塔吊下部的标准节上，锁紧钳形装置，将塔吊与风电塔架第一节紧紧固连在一起。松开塔吊下部的调整节并和移动底盘一起移开，使塔吊下部与工程船分离，此时塔吊就是一台以风电塔架第一节为基础的固定式塔吊，可以完成风电机组的所有安装工作。由于此时的塔吊是以风电塔架为基础，不受海浪的影响，与大型的风电安装船一样稳定。因塔吊具有自升作用，其工作高度大大超过风电安装船。安装工作完成后，按相反的步骤自降式撤除塔吊即可。

3、采油平台的安装，利用本发明上的塔吊就可以在已施工的钢管桩上直接安装采油平台上的构件。也可以在采油平台上设置一个类似风电塔架第一节的结构，将塔吊过渡固定在其上，就可以完成采油平台上构件安装工作。

本发明具有明显的优点。

1、因压桩、打桩不依赖传统笨重的桩架，工程船可以做小、做轻。压桩、打桩及钢管桩放送都是利用带万向底座的双梁压桩夹持器进行的，它不受海水深度的限制，可以放送几百米的钢管桩。本发明夹持牢靠，桩位定位准确，调节角度方便，可以不必象传统桩架打桩那样按照API规范的有关规定进行钢管桩的自由站立稳定性分析和调整。

打桩时，夹持器内孔是作导套使用的，有利于完成打桩工作。接桩时双梁压桩夹持器是一个精度非常非常高的接桩夹具，对接桩工作非常有利。双梁压桩夹持器是陆地上静力压桩使用多年成熟的专利技术，没有技术风险。

2、因本发明采用带万向底座的双梁压桩夹持器进行工作，不需对钢管桩的长度限定，不像传统桩架打桩那样要求第一节钢管桩必须达到几十米至上百米，给钢管桩的生产、运输、吊装造成困难。用本发明施工，钢管桩的长度按方便生产、运输、吊装最经济最优化的长度进行即可，例如30～50米，无需特大型设备，使生产、运输、吊装过程中的设备资源能按最优化配置，具有很高的经济效益和社会效益。

3、本发明设置的塔吊比传统的桅杆式吊车重量轻、稳定性好、操作方便，工作高度高，当与风电塔架固定在一起后是一台性能优越的海上起重机。它充分利用了风电基础这一宝贵资源。

4、使用本发明可以将海上打桩、压桩、设备安装一条龙完成。

综上所述本发明能够做到吨位较小、结构简单、操作容易、使用方便、造价低廉、节约能源。

附图说明

图1为本发明正面示意图，

图2为本发明侧面示意图，

图3为本发明俯视示意图，

图4为本发明带万向底座的双梁压桩夹持器结构示意图，

图5为本发明十字架示意图，

图6为本发明塔吊移动底盘和调整节结构示意图，

图7为塔吊与风电塔架固定在一起施工示意图，

图8为本发明钳形装置结构示意图，

其中1----船舶甲板，2----双梁压桩夹持器，3----塔吊，4----锚链调整装置，5----移动底盘，6----调整节，7----顶升油缸，8----塔吊标准节，9----轨道，10--机架，11--下夹持油缸，12--下夹持器，13--下压桩油缸，14---上压桩油缸，15--上夹持油缸，16--上夹持器，17--承力架，18--夹持板，19--导杆，20--调节油缸，21--十字架，22—下底座，23--大插销，24----塔架第一节，25----钳形装置,26----固定座，27---收钳油缸，28----活动钳口，29----锁紧油缸，30----销轴，31----机架耳环，32----底座耳环，33----万向底座。

具体实施方式

从图中看出，本发明主要有船体甲板1及锚链调整装置4，还设有GPS系统，配备相应的动力系统，在船体甲板上安装有自升式塔吊3，还并排安装带有万向底座33的双梁压桩夹持器2，万向底座33设置在双梁压桩夹持器2的下面，配备有大型打桩锤。

所述的自升塔吊下部设置有移动底盘5，其上设置一节可以在0.5～1米范围升降的调整节6，再其上安装若干标准节8和回转塔身、起重臂、平衡臂等部件；在下部标准节8上设置有两至三个能将塔吊3固定在风电塔架第一节24上的钳形装置25，上部标准节上根据需要设置有若干个能将塔吊与风电塔架固定连接的拉杆装置。

所述的钳形装置是由固定座26、收钳油缸27、活动钳口28、锁紧油缸29、销轴30组成。固定座26成对安装在塔吊标准节上，活动钳口28的一端通过销轴30与固定座26连接起来，活动钳口28的另一端通过锁紧油缸29锁紧或松开。

所述的双梁压桩夹持器2，包括：机架10、下夹持油缸11，下夹持器12，下压桩油缸13，上压桩油缸14，上夹持油缸15，上夹持器16，承力架17，夹持板18，导向杆19。其中下夹持器12通过下压桩油缸13与机架10连接起来，上夹持器16通过上压桩油缸14和承力架17、导向杆19与机架10连接起来，上、下夹持器都装有多套夹持油缸和夹持板18；所述的万向底座33，包括机架10与十字架21、下底座22、调节油缸20，机架10向下伸出的两个机架耳环31与十字架21的两个轴端活动连接，下底座向上伸出的两个底座耳环32与十字架21的另两个轴端活动连接，在万向底座的十字架21轴端头上设置4台能够调整双梁压桩夹持器与水平面角度的调节油缸20。所述下底座22通过大插销23与船体甲板1相连，或者通过其他方式与船体甲板相连。

本发明不限于上述实施例，配上不同的压板夹持器，可组成多个实施例。由于本发明革除了笨重的超大桩架，也革除了复杂笨重的超长桩腿，所以船体可以做得较小，一般吨位只需1-3千吨左右，大大节省了造价，节约了材料，节省了资源。技术性能赶上或超过现有的海上打桩船、风电安装船。有很好的经济效益和社会效益。

Claims

1.一种海上打桩压桩工程船，它主要有船体甲板（1）及锚链调整装置（4），配备相应的动力系统，配备有大型打桩锤，其特征在于在船体甲板上安装有自升式塔吊（3），或者是桅杆式、全回转式起吊设备，还并排安装带有万向底座（33）的双梁压桩夹持器（2），万向底座设置在双梁压桩夹持器（2）的下面。

2.根据根据权利要求1所述的海上打桩压桩工程船，其特征在于所述双梁压桩夹持器（2），包括机架（10）、下夹持油缸（11）、下夹持器（12）、下压桩油缸（13）、上压桩油缸（14）、上夹持油缸（15）、上夹持器（16）、承力架（17）、夹持板（18）和导向杆（19），下夹持器（12）通过下压桩油缸（13）与机架（10）连接起来，上夹持器（16）通过上压桩油缸（14）和承力架（17）、导向杆（19）与机架（10）连接起来，上、下夹持器都装有多套夹持油缸和夹持板（18）。

3. 根据根据权利要求1或2所述的海上打桩压桩工程船，其特征在于所述万向底座（33）包括：机架（10）、十字架（21）、下底座（22）和调节油缸（20），机架（10）向下伸出的两个机架耳环（31）与十字架（21）的两个轴端活动连接，下底座（22）向上伸出的两个底座耳环（32）与十字架（21）的另两个轴端活动连接，在万向底座的十字架（21）轴端头上设置4台能够调整双梁压桩夹持器与水平面角度的调节油缸（20）。

4. 根据权利要求1或2或3所述的一种海上打桩压桩工程船，其特征在于所述的万向底座的下底座（22）和船体甲板（1）相连。

5. 根据权利要求1所述的一种海上打桩压桩工程船，其特征在于所述的大型打桩锤是大型液压打桩锤，或者是长行程自动冲击打桩锤。

6. 一种海上风电安装工程船，它主要有船体甲板（1）及锚链调整装置（4），配备相应的动力系统，在船体甲板上安装有自升式塔吊（3），其特征在于所述的自升塔吊下部设置有移动底盘（5），其上设置一节可以在0.5～1米范围升降的调整节（6），再其上安装若干标准节（8）和回转塔身、起重臂、平衡臂部件；在下部标准节（8）上设置有两至三个能将塔吊（3）固定在风电塔架第一节（24）上的钳形装置（25），上部标准节上根据需要设置有若干个能将塔吊与风电塔架固定连接的拉杆装置。

7. 根据权利要求6所述的一种海上风电安装工程船，其特征在于所述的钳形装置是由固定座（26）、收钳油缸（27）、活动钳口（28）、锁紧油缸（29）、销轴（30）组成，固定座（26）成对安装在塔吊标准节（8）上，活动钳口（28）的一端通过销轴（30）与固定座（26）连接起来，活动钳口（28）的另一端通过锁紧油缸（29）锁紧或松开。

8. 根据权利要求1所述的一种海上打桩压桩工程船，其特征在于能够将海上打桩压桩设备安装一条龙完成。

9. 根据权利要求7所述的一种海上风电安装工程船，其特征在于能够将海上打桩、压桩、风电设备安装一条龙完成。