CN106555390A - 水下导管架打桩外套式定位结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种水下导管架打桩外套式定位结构，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；所述定位结构至少包括：第一套筒和与所述第一套筒底面同轴相连的第二套筒；所述第二套筒内径大于所述桩腿套管外径，所述第一套筒内径小于所述桩腿套管内径；所述桩腿套管外壁设有斜支撑管和下支撑管；所述第二套筒套设在所述桩腿套管上，当所述桩腿套管底部抵在沉入海域的海床时，所述第一套筒顶面高程不低于所在海域施工期的水位高程。本定位结构设能够把水下导管架基础桩施工由水下插桩转变成了水上插桩，不需人工水下操作，操作简便、灵活，且较节省材料，施工难度小、施工效率和定位精度高。

Description

水下导管架打桩外套式定位结构
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外套式定位结构。
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。
针对导管架主要节点及桩腿套管顶部都位于海平面以下的情况，目前，主要采用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的方式，这种方式虽然能够提高水下基础钢管桩定位精度，一定程度降低施工难度，但是由于后期需要割除加长的桩腿套管，大大增加了施工工作量，且较浪费材料。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种水下导管架打桩外套式定位结构，以克服现有技术中存在的上述技术问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种水下导管架打桩外套式定位结构，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，所述定位结构至少包括：第一套筒和与所述第一套筒底面同轴相连的第二套筒，所述桩腿套管内直径减去所述第一套筒内直径等于D；所述第二套筒内径大于所述桩腿套管外径，所述第一套筒内径小于所述桩腿套管内径；当所述第二套筒套设在所述桩腿套管上时，所述第二套筒与所述桩腿套管之间的间隙小于D/2；所述桩腿套管外壁设有斜支撑管和位于所述斜支撑管下方的下支撑管，当所述桩腿套管下表面抵在海域的海床时，所述第一套筒顶面高程不低于所在海域施工期的水位高程。
进一步地，所述第一套筒外壁下端与所述第二套筒外壁上端通过锥面相连。
进一步地，所述第一套筒的筒壁厚度小于所述桩腿套管壁厚、及所述基础钢管桩壁厚。
进一步地，所述第二套筒的筒壁长度为所述第一套筒长度1/3。
进一步地，所述下支撑管与所述桩腿套管垂直相连。
进一步地，所述斜支撑管的低端与所述桩腿套管外壁相连。
如上所述，本发明的水下导管架打桩外套式定位结构，具有以下有益效果：
1)所述桩腿套管内部打入基础钢管桩；施工时，先将所述定位结构的第二套筒套在所述导管架的桩腿套管上端，再将所述定位结构和导管架一起沉放到海域；由于当所述桩腿套管下部抵在海域的海床时，所述第一套筒顶面高程不低于所在海域施工期的水位高程，从而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，该定位结构能够提高水下基础钢管桩定位精度，而且能够降低施工难度、提高施工效率。
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的方式，本发明节省了施工材料，以及有效节省了施工工程量。
3)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结构吊起，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外套式定位结构剖视图。
图2显示为本发明的水下导管架打桩外套式定位结构的施工状态示意图。
元件标号说明
1 桩腿套管
11 基础钢管桩
2 第一套筒
3 第二套筒
4 斜支撑管
5 下支撑管
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。
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所能涵盖的范围内。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。
如图1和图2所示，本发明提供本发明提供一种水下导管架打桩外套式定位结构，所述导管架包括桩腿套管1，所述桩腿套管1内部打入基础钢管桩11；所述定位结构至少包括：第一套筒2和与所述第一套筒2底面同轴相连的第二套筒3；所述第二套筒3内径大于所述桩腿套管1外径，所述第一套筒2内径小于所述桩腿套管1内径，且所述第一套筒2内径大于基础钢管桩11外径；所述桩腿套管1外壁设有斜支撑管4和下支撑管5，且所述下支撑管5位于所述斜支撑管4下方，所述桩腿套管1通过下支撑管5与其他桩腿套管1相连，桩腿套管1与多根基础钢管桩11灌浆连接。
参考图2，所述定位结构的第二套筒3套在所述导管架的桩腿套管1上端；将所述定位结构和导管架一起沉放到海域，当所述桩腿套管1下部抵在海域的海床上时，所述第一套筒2顶面高程不低于所在海域施工期的水位高程，从而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11的准确定位；待所述基础钢管桩11定位、稳桩后，采用吊机将本定位结构吊离桩腿套管1。优选地，为了方便吊机将本定位结构吊离桩腿套管1，在所述定位结构的第一套筒2套外壁设有对称设置的两个吊耳(图中未示出)。
所述桩腿套管1内直径减去所述第一套筒2内直径等于D；所述第二套管3内径大于桩腿套管1外直径；当所述第二套筒3套设在所述桩腿套管1上时，所述第二套筒3与所述桩腿套管1之间的间隙小于D/2，这样不仅方便所述第二套筒3能够套设在所述桩腿套管1上，而且在安装误差出现导致两侧间隙不一致时仍然能保证钢管桩11下沉时不碰到桩腿套管1的上沿，保证第一套筒2的导向和定位作用，进而保证对基础钢管桩进行准确定位，见图1和图2。
为了节省材料，以及保证结构强度，所述第一套筒2外壁下端与所述第二套筒3外壁上端通过锥面相连。
参考图1和图2，优选地，所述第一套筒2的筒壁厚度小于所述桩腿套管1壁厚、及所述基础钢管桩11壁厚。所述第二套筒3的筒壁长度为所述第一套筒2长度1/3，这有利于保证所述第二环形钢套筒与桩腿套管1上端的配合既稳定又可靠，同时，使得所述第一环形钢套筒在满足施工要求情况下其重量达到最轻，进而保证了本定位结构重量最轻，大大节省了材料，且方便搬运。
优选地，所述下支撑管5与所述桩腿套管1垂直相连，所述下支撑管5下表面为水平面。所述斜支撑管4倾斜设置，且所述斜支撑管4的低端与所述桩腿套管1外壁相连，见图2。
参考图2，施工时，先将所述定位结构的第二套筒3套在所述导管架的桩腿套管1上端，具体地，所述第二套筒3套内壁与所述桩腿套管1外壁配合，所述第一套筒2底面抵在所述桩腿套管1上端面；再将所述定位结构和导管架一起沉放到海域；当所述桩腿套管1下部抵在海域的海床时，所述第一套筒2顶面高程不低于所在海域施工期的水位高程，从而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11的准确定位；相比水下插桩，该定位结构能够提高水下基础钢管桩11定位精度，而且能够降低施工难度、提高施工效率。相对于现有技术直接加长导管架的桩腿套管1，后期再将加长的桩腿套管1进行割除的方式，本发明节省了施工材料，以及有效节省了施工工程量。另外，对基础钢管桩11做沉桩施工后，可直接用吊机将本发明的定位结构吊起，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。
所述第一环形钢套筒和第二环形钢套筒的材质均与所述基础钢管桩11的材质相同。本定位结构设计合理，结构简单，易加工、易安装
综上所述，本发明的水下导管架外套式定位结构设计合理，结构简单，易加工、易安装，相比于现有技术先加长导管架桩腿套管1后期再进行割除的方式，不但节约了材料消耗，而且有效地节省了导管架安装工程量。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，整个定位结构在沉桩后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，以及定位精度高，而且施工难度小、施工效率高，且本定位结构可重复利用。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 (6)

1.一种水下导管架打桩外套式定位结构，所述导管架包括桩腿套管(1)，所述桩腿套管(1)内部打入基础钢管桩(11)，其特征在于，所述定位结构至少包括：第一套筒(2)和与所述第一套筒(2)底面同轴相连的第二套筒(3)，所述桩腿套管(1)内直径减去所述第一套筒(2)内直径等于D；所述第二套筒(3)内径大于所述桩腿套管(1)外径，所述第一套筒(2)内径小于所述桩腿套管(1)内径；当所述第二套筒(3)套设在所述桩腿套管(1)上时，所述第二套筒(3)与所述桩腿套管(1)之间的间隙小于D/2；所述桩腿套管(1)外壁设有斜支撑管(4)和位于所述斜支撑管(4)下方的下支撑管(5)，当所述桩腿套管(1)下表面抵在海域的海床时，所述第一套筒(2)顶面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外套式定位结构，其特征在于：所述第一套筒(2)外壁下端与所述第二套筒(3)外壁上端通过锥面相连。
3.根据权利要求1所述的水下导管架打桩外套式定位结构，其特征在于：所述第一套筒(2)的筒壁厚度小于所述桩腿套管(1)壁厚、及所述基础钢管桩壁厚。
4.根据权利要求1所述的水下导管架打桩外套式定位结构，其特征在于：所述第二套筒(3)的筒壁长度为所述第一套筒(2)长度1/3。
5.根据权利要求1所述的水下导管架打桩外套式定位结构，其特征在于：所述下支撑管(5)与所述桩腿套管(1)垂直相连。
6.根据权利要求1或5所述的水下导管架打桩外套式定位结构，其特征在于：所述斜支撑管(4)的低端与所述桩腿套管(1)外壁相连。
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