CN105672317A - 水下导管架打桩内插式定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水下导管架打桩内插式定位装置，导管架包括桩腿套管，桩腿套管内部打入基础钢管桩；定位装置包括第一环形钢套筒和第二环形钢套筒；第一环形钢套筒外径不小于桩腿套管外径，内径大于基础钢管桩外径；第二环形钢套筒外径小于桩腿套管内径，内径大于基础钢管桩外径；第一环形钢套筒下端与第二环形钢套筒上端呈台阶状的连接在一起；第一环形钢套筒下端支撑在已沉入海域的桩腿套管顶部时，其上端的高程不低于所在海域施工期的水位高程。本发明的有益效果是：可以先将本发明加装在桩腿套管顶部，再与导管架一起沉放到海域，则在对基础钢管桩做沉桩施工时，作业人员能够肉眼观察到准确的插桩位置，不但定位精度高，而且施工效率高。

Description

水下导管架打桩内插式定位装置

技术领域

本发明涉及海上风电场工程技术领域，特别是涉及一种水下导管架打桩内插式定位装置。

背景技术

随着我国海上风力发电技术的发展，在海上风电场建设中，由于导管架基础借鉴了海洋石油平台的经验，该基础适用范围较广，在不同的水深、地质条件、单机容量较大的项目中均可采用，因此导管架基础越来越广泛地应用于海上风电场工程中。

导管架基础为海洋结构平台常见结构，将三根或三根以上的基础钢管桩打入海床，采用导管架与各基础钢管桩相连。导管架下部与基础钢管桩之间采用灌浆连接，导管架上部与塔筒之间采用法兰相连，导管架同时起到基础调平的作用。导管架可以适应各种水深，当水深较浅时或者风电场场址位于我国南方无冰海区时，导管架主要节点及桩腿套管顶部都位于当地海域平均高潮位以上，基础钢管桩在沉桩施工时能够肉眼观察，人工辅助插桩，打桩定位较为容易。然而，当水深较深时或者风电场场址位于我国北方冬季结冰海区时，导管架主要节点及桩腿套管顶部都位于海平面以下，由于我国近海区域海水能见度普遍较低，从而基础钢管桩在沉桩施工时肉眼无法观察，且受海流、波浪等影响，无法人工辅助，基础钢管桩的桩头不能精确插入导管架桩腿套管中，使打桩定位较为困难，从而施工效率低。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种使水下基础钢管桩定位精度高、施工效率高的水下导管架打桩内插式定位装置，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种水下导管架打桩内插式定位装置，所述导管架包括桩腿套管，所述桩腿套管内部打入基础钢管桩；所述打桩内插式定位装置包括第一环形钢套筒和第二环形钢套筒；所述第一环形钢套筒的外径不小于所述桩腿套管的外径，所述第一环形钢套筒的内径大于所述基础钢管桩的外径；所述第二环形钢套筒的外径小于所述桩腿套管的内径，所述第二环形钢套筒的内径大于所述基础钢管桩的外径；所述第一环形钢套筒的下端与所述第二环形钢套筒的上端呈台阶状的连接在一起；所述第一环形钢套筒下端支撑在已沉入海域的所述桩腿套管的顶部时，所述第一环形钢套筒上端的高程不低于所在海域施工期的水位高程。

优选地，所述第二环形钢套筒的长度为所述第一环形钢套筒的长度的三分之一。

优选地，所述第一环形钢套筒下端支撑在已沉入海域的所述桩腿套管的顶部时，所述第一环形钢套筒上端的高程等于所在海域施工期的水位高程。

优选地，所述第一环形钢套筒的外径等于所述桩腿套管的外径，所述第一环形钢套筒的壁厚小于所述桩腿套管的壁厚、所述基础钢管桩的壁厚。

优选地，所述第一环形钢套筒和第二环形钢套筒的材质与所述基础钢管桩的材质相同。

如上所述，本发明的一种水下导管架打桩内插式定位装置，具有以下有益效果：

1、可以先将本发明加装在桩腿套管顶部，再与导管架一起沉放到海域，则在对基础钢管桩做沉桩施工时，由于第一环形钢套筒上端的高程不低于所在海域施工期的水位高程，使作业人员能够肉眼观察到准确的插桩位置，再通过人工辅助插桩，即可实现基础钢管桩的准确定位，相比水下插桩，本发明不但定位精度高，而且施工难度小、施工效率高。

2、相对于现有技术直接加长导管架的桩腿套管，后期再将加长的桩腿套管进行割除，本发明节省了施工材料，还有效节省了施工工程量。

3、在对基础钢管桩做沉桩施工后，可直接用吊机将本发明的定位装置吊起，不需要人工水下操作，减少了潜水员的水下工作量，操作简便、灵活，且使本发明可以被重复多次利用，既节约了工期，提高了施工效率，又降低了工程造价，经济性好。

附图说明

图1显示为本发明的水下导管架打桩内插式定位装置的施工状态示意图。

图2显示为本发明的水下导管架打桩内插式定位装置的剖视示意图。

元件标号说明

100水下导管架打桩内插式定位装置110第一环形钢套筒

120第二环形钢套筒200导管架

210桩腿套管220导管架上撑管

230导管架下撑管300基础钢管桩

D₁第一环形钢套筒外径d₁第一环形钢套筒内径

D₂桩腿套管外径d₂桩腿套管内径

D₃基础钢管桩外径D₄第二环形钢套筒外径

d₄第二环形钢套筒内径T₁第一环形钢套筒壁厚

T₂桩腿套管壁厚T₃基础钢管桩壁厚

L₁第一环形钢套筒长度L₂第二环形钢套筒长度

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

鉴于目前在海上风电场工程技术领域，当水深较深时或者风电场场址位于我国北方冬季结冰海区时，导管架主要节点及桩腿套管顶部都位于海平面以下，而我国近海区域海水能见度普遍较低，从而基础钢管桩在沉桩施工时肉眼无法观察，且受海流、波浪等影响，无法人工辅助，基础钢管桩的桩头不能精确插入导管架桩腿套管中，使打桩定位较为困难，从而施工效率低。本发明的发明人设计出一种水下导管架打桩内插式定位装置，先将本发明加装在桩腿套管顶部，再与导管架一起沉放到海域，在对基础钢管桩做沉桩施工时，由于本发明上端的高程不低于所在海域施工期的水位高程，使作业人员能够肉眼观察到准确的插桩位置，从而能够很方便地实现基础钢管桩的准确定位，相比水下插桩，本发明不但定位精度高，而且施工难度小、施工效率高。

以下，将通过具体实施例来对本发明的水下导管架打桩内插式定位装置进行详细说明。

如图1、图2所示，一种水下导管架打桩内插式定位装置，所述导管架200包括桩腿套管210、导管架上撑管220和导管架下撑管230，所述桩腿套管210内部打入基础钢管桩300。所述导管架200通过导管架上撑管220和导管架下撑管230使导管架200与多根基础钢管桩300灌浆连接。

所述水下导管架打桩内插式定位装置100包括第一环形钢套筒110和第二环形钢套筒120；所述第一环形钢套筒的外径D₁不小于所述桩腿套管的外径D₂，所述第一环形钢套筒的内径d₁大于所述基础钢管桩的外径D₃；所述第二环形钢套筒的外径D₄小于所述桩腿套管的内径d₂，所述第二环形钢套筒的内径d₄大于所述基础钢管桩的外径D₃；所述第一环形钢套筒110的下端与所述第二环形钢套筒120的上端呈台阶状的连接在一起。当所述第一环形钢套筒110下端支撑在已沉入海域的所述桩腿套管210的顶部时，所述第一环形钢套筒上端的高程不低于所在海域施工期的水位高程。

本发明的水下导管架打桩内插式定位装置100的使用方法是：将所述水下导管架打桩内插式定位装置100的第二环形钢套筒120的下端事先插入导管架200的桩腿套管210的顶端，使所述第一环形钢套筒110下端支撑在所述桩腿套管210的顶部；将本发明的水下导管架打桩内插式定位装置100与导管架200一起沉放到海域，因为本发明的水下导管架打桩内插式定位装置100的第一环形钢套筒110上端的高程不低于所在海域施工期的水位高程，从而使作业人员能够肉眼观察到准确地插桩位置，再通过人工辅助插桩，即可将基础钢管桩300准确定位。待基础钢管桩300定位、稳桩后，采用吊机将本发明的水下导管架打桩内插式定位装置100吊离桩腿套管210。之后，可重复以上操作，投入到下一机位的使用。

这相比现有技术的水下插桩，不但定位精度高，而且施工难度小、施工效率高。相比现有技术直接加长导管架的桩腿套管，后期再将加长的桩腿套管进行割除，本发明节省了施工材料，安装与拆除方便，有效节省了施工工程量。本发明在对基础钢管桩做沉桩施工后，可直接用吊机将本发明的定位装置吊起，不需要人工水下操作，减少了潜水员的水下工作量，操作简便、灵活，且可以被重复多次利用，既节约了工期，提高了施工效率，又降低了工程造价，经济性好。另外，本发明还具有结构简单、加工制造方便、安装方便的优点。

本发明的所述第二环形钢套筒120的长度L₂可以设为所述第一环形钢套筒110的长度L₁的三分之一。这有利于保证第二环形钢套筒120与桩腿套管210的顶部的配合稳定可靠。

本发明的所述第一环形钢套筒110下端支撑在已沉入海域的所述桩腿套管210的顶部时，可以使所述第一环形钢套筒110上端的高程等于所在海域施工期的水位高程，作业人员就能够肉眼观察到，这样的设计最节约第一环形钢套筒110的原材料，使本发明的重量轻。当然，也可以使所述第一环形钢套筒110上端的高程高于所在海域施工期的水位高程，同样能够满足施工的需要。

优选地，所述第一环形钢套筒110的外径D₁等于所述桩腿套管的外径D₂，所述第一环形钢套筒的壁厚T₁小于所述桩腿套管的壁厚T₂、所述基础钢管桩的壁厚T₃。以使所述第一环形钢套筒110的重量尽可能的轻，进而使本发明的水下导管架打桩内插式定位装置100的重量轻。当然，所述第一环形钢套筒110的外径D₁也可以大于所述桩腿套管的外径D₂，所述第一环形钢套筒的壁厚T₁也可以等于或大于所述桩腿套管的壁厚T₂、所述基础钢管桩的壁厚T₃。

本发明的所述第一环形钢套筒110和第二环形钢套筒120，优选地采用与所述基础钢管桩300相同的材质。

综上所述，本发明的水下导管架打桩内插式定位装置结构简单，加工制造及安装便捷，相比于现有技术先加长导管架桩腿套管后期再进行割除，不但节约了材料消耗，还有效地节省了导管架金属结构安装工程量。本发明将水下导管架基础桩施工由水下插桩转变成了水上插桩，且定位装置下部插入部分位于导管架桩腿套管和基础钢管桩之间的空隙中，从而插入段不受水平方向的约束，整定位装置可以直接用吊机吊起，不需人工水下操作，减少了潜水员的水下工作量，且操作简便、灵活，使本发明的水下导管架打桩内插式定位装置可重复利用。本发明不但定位精度高，而且施工难度小、施工效率高。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种水下导管架打桩内插式定位装置，所述导管架(200)包括桩腿套管(210)，所述桩腿套管(210)内部打入基础钢管桩(300)；其特征在于，所述打桩内插式定位装置(100)包括第一环形钢套筒(110)和第二环形钢套筒(120)；所述第一环形钢套筒的外径(D₁)不小于所述桩腿套管的外径(D₂)，所述第一环形钢套筒的内径(d₁)大于所述基础钢管桩的外径(D₃)；所述第二环形钢套筒的外径(D₄)小于所述桩腿套管的内径(d₂)，所述第二环形钢套筒的内径(d₄)大于所述基础钢管桩的外径(D₃)；所述第一环形钢套筒(110)的下端与所述第二环形钢套筒(120)的上端呈台阶状的连接在一起；所述第一环形钢套筒(110)下端支撑在已沉入海域的所述桩腿套管(210)的顶部时，所述第一环形钢套筒上端的高程不低于所在海域施工期的水位高程。

2.根据权利要求1所述的水下导管架打桩内插式定位装置，其特征在于：所述第二环形钢套筒的长度(L₂)为所述第一环形钢套筒的长度(L₁)的三分之一。

3.根据权利要求1或2所述的水下导管架打桩内插式定位装置，其特征在于：所述第一环形钢套筒(110)下端支撑在已沉入海域的所述桩腿套管(210)的顶部时，所述第一环形钢套筒上端的高程等于所在海域施工期的水位高程。

4.根据权利要求1或2所述的水下导管架打桩内插式定位装置，其特征在于：所述第一环形钢套筒的外径(D₁)等于所述桩腿套管的外径(D₂)，所述第一环形钢套筒的壁厚(T₁)小于所述桩腿套管的壁厚(T₂)、所述基础钢管桩的壁厚(T₃)。

5.根据权利要求1或2所述的水下导管架打桩内插式定位装置，其特征在于：所述第一环形钢套筒(110)和第二环形钢套筒(120)的材质与所述基础钢管桩(300)的材质相同。