CN107130600A - 一种迁徙式自动纠偏单桩抱桩器施工机构以及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种迁徙式自动纠偏单桩抱桩器施工机构，包括抱桩器基座，抱桩器基座上设有抱桩器，抱桩器上设有抱环，抱环上设有摆块，摆块上设有轮盒，轮盒焊接在摆块上，抱桩器支架上安装V型机构，抱桩器基座下部设有插臂总成，插臂总成嵌入在驳船上，驳船上设有吊机，同时还公开了抱桩器的施工方法，主要包括预装抱桩器总成、移船至指定位置、打辅助定位桩、驳船撤离、打开摆块、起吊钢管桩、十字抱紧、GPS定位、打桩并监测垂直度、液压锤沉桩、迁徙抱桩总成等步骤；本发明优点是：沉桩准确定位，自动纠偏，工艺便捷，运输方便，效率快速，成本较低。

Description

一种迁徙式自动纠偏单桩抱桩器施工机构以及施工方法

技术领域：

本发明涉及一种迁徙式自动纠偏单桩抱桩器施工机构以及施工方法。

背景技术：

目前，随着科学技术的进步，风力发电步入沿海，陆地小直径风力发电基础已经满足不了海洋的工况要求，而且随着单台风力发电的装机容量不断发展，导致基础桩直径越来越大，重量越来越重。现阶段的基础桩过渡段大多采用法兰对接的连接形式，对垂直度和法兰水平度要求越来越高，施工难度较大，工作效率较低。

目前国内单桩抱桩器多为嵌入在施工作业平台艏/艉部的结构形式，施工作业平台一般采用的是自升式平台，存在着升降平台比较慢，移船效率较低，需要施工平台准确定位之后才能进行下步作业的缺陷，平台稍有偏差，桩位即不准确，安装效率低；且作业打桩时多为采用大型液压锤，导致抱桩器受力的作用很大，对施工工业平台结构强度要求高，而且施工工艺繁琐，各方面成本消耗较高。

发明内容：

本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种沉桩准确定位，自动纠偏，工艺便捷，运输方便，效率快速，成本较低的可以适应海上大直径钢管桩的迁徙式单桩抱桩器的施工机构以及施工方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种迁徙式自动纠偏单桩抱桩器施工机构，包括抱桩器基座，抱桩器基座上设有抱桩器，抱桩器与抱桩器基座通过法兰连接，抱桩器上设有抱环，抱环上设有摆块，抱桩器支架上安装V型机构，轮盒焊接在摆块上，抱桩器基座下部设有插臂总成，插臂总成嵌入在驳船上，驳船上设有吊机。

优选的是，装有V型机构由一套V型块、四只激光测距传感器、一只倾斜传感器、一套万向联接装置和一套安装支器组成，并装有X、Y两轴倾斜传感器。

一种迁徙式自动纠偏单桩抱桩器的施工方法，步骤如下：

A、预装抱桩器总成：

A1、在驳船艏/艉部嵌入插臂总成，与驳船形成整体结构；

A2、采用插销形式固定抱桩器基座与插臂总成；

A3、抱桩器通过法兰的形式连接在抱桩器基座上；

B、移船至指定位置：

B1、驳船装载步骤A装好的抱桩总成航行到指定打桩位置的附近海域，结合GPS初步定位抱桩桩位；

B2、进行抛锚作业，实时观测船体位置，使抱桩器的桩位对准基础桩指定位置；

C、打辅助定位桩：

C1、抱桩器基座预设有5个辅助定位桩的位置，与5根辅助定位桩形成一个整体基座，给抱桩器的扶正、打桩动作提供支撑；

C2、调整插臂总成上的调平机构，同时调整抱桩器基座的水平度；

C3、依次从驳船上起吊并下放辅助定位桩，并采用振动锤将辅助定位桩打入需要的标高；

C4、待5根辅助定位桩全部打桩完毕后，将抱桩器基座抬升至合适的位置，最终调平，利用插销机构，固定辅助定位桩与抱桩器基座；

D、驳船撤离：

D1、待抱桩器整体稳定后，依次拆除抱桩器基座与插臂总成的连接销轴留待下次使用；

D2、起锚准备，驳船撤离，开往下一工作基础桩的位置；

E、打开摆块：

一切准备就绪后，接通电源，启动泵站，将摆块油缸及轮盒油缸收缩，上下固定抱环上布置两只轮盒油缸形成90度，使抱桩机构整体形成一个C型机构；

F、起吊钢管桩：

利用浮吊起吊钢管桩，并翻转至垂直状态，要求起吊时钢管桩平稳，运输至抱桩器的C型机构内；

G、十字抱紧：

抱桩器分上下两层，上层抱环与下层抱环采用高强度钢管连接，两只轮盒油缸布置在活动摆块上，将钢管桩抱入抱环中，摆块油缸有位移传感器，当行程走到指定位置，两个摆块上的轮盒同样形成90度，上下固定抱环与摆块油缸形成十字形抱桩；

H、GPS定位：

通过抱桩器基座的GPS定位系统得到抱桩器基座实际位置数值，输入抱桩系统中，计算出钢管桩与实际位置的误差，通过上下两层轮盒油缸的微调，将钢管桩调到指定点；

I、打桩并监测垂直度：

I1、抱桩器机构上设置检测系统实时监测钢管桩的垂直度，从而保证钢管桩的垂直度要求；

I2、每次抱桩之前，利用激光传感器检验V型装置与桩的贴合度，再通过倾斜传感器检测测量杆的状态；

J、液压锤沉桩：

基础桩自然沉桩后，利用浮吊起吊液压锤，最终沉桩到标高位置；

K、迁徙抱桩总成：

基础桩沉桩结束后，浮吊退场，驳船进场，利用插臂总成托起基座，在检测好水平度、同心度等之后，采用插销形式固定抱桩器基座与插臂总成，迁徙到下一桩基位置。

本发明具有以下优点：1、本机构运用机械、液压、电气相结合的原理，具有操作简单，安全可靠，工作效率高和一定经济实用性；2、本机构整体采用桁架结构形式，受力部分加以支持使结构加强，不易损坏部件，得以保证工作的周期；3、本抱桩器设备只需普通运输驳船搭载，到达指定位置，固定基座即可撤离驳船，无需继续等待，大大节约成本；4、本抱桩器亦可与两套基座配合使用，同时进行运作，加快抱桩的施工时间，增加效率；5、本装置采用先进的V型机构检测原理，可紧密贴合、实时测量反馈数据，自动调节，保证桩的垂直度能够满足工程要求。

附图说明：

图1是本发明抱桩器施工机构的主视图；

图2是本发明抱桩器的主视图；

图3-6是本发明抱桩器施工方法的示意图；

图7是本发明抱桩器C型机构的示意图；

图8是本发明抱桩器十字抱紧的示意图；

图9是本发明施工流程图；

图中标号：1-抱桩器基座、2-插臂总成、3-抱桩器、4-驳船、5-抱环、6-摆块、7-轮盒、8-V型机构、9-吊机、10-辅助定位桩、11-振动锤、12-钢管桩13-液压锤。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

如图1、2所示一种迁徙式自动纠偏单桩抱桩器施工机构，包括抱桩器基座1，抱桩器基座1上设有抱桩器3，抱桩器3与抱桩器基座1通过法兰连接，抱桩器3上设有抱环5，抱环5上设有摆块6，轮盒7焊接在摆块6上，抱桩器支架上安装V型机构8，抱桩器基座1下部设有插臂总成2，插臂总成2嵌入在驳船上4，驳船4上设有吊机9。

如图3-6、图9所示，一种迁徙式自动纠偏单桩抱桩器的施工方法，步骤如下：

预装抱桩器总成：驳船4停靠在码头，用缆绳固定，在驳船4艏/艉部嵌入插臂总成2，与驳船4形成整体结构；抱桩器基座1搁置在插臂总成2上，在检测好水平度、同心度等之后，采用插销形式固定抱桩器基座1与插臂总成2；抱桩器3通过法兰的形式连接在抱桩器基座1上，安装前检查法兰表面需满足安装要求，并在法兰孔内注入润滑油，润滑所有螺栓的螺纹，用扭力扳手把连接法兰的螺栓打到规定的数值并松弛紧固；抱桩器3上设有测量系统，以及自动纠偏系统，安装时注意电气系统和液压系统的防护措施；

移船至指定位置：驳船4装载抱桩总成航行到指定打桩位置的附近海域，结合船上GPS（加大发射功率，满足20km正常工作）初步定位抱桩桩位；进行抛锚作业，实时观测船体位置，防止有走锚发生，结合船体GPS系统和锚机系统将船体微移，使抱桩器3的桩位对准基础桩指定位置；

打辅助定位桩10：抱桩器基座1预设有5个辅助定位桩的位置，与5根辅助定位桩10形成一个整体基座，给抱桩器3的扶正、打桩动作提供支撑；调整插臂总成2上的调平机构，同时调整抱桩器基座1的水平度；依次从驳船4上起吊并下放辅助定位桩10，并采用振动锤11将辅助定位桩10打入需要的标高，打桩过程中，时刻注意桩的贯入度变化，如有异常，立即将开关由自动转为手动，暂停打桩；待5根辅助定位桩10全部打桩完毕后，将抱桩器基座1抬升至合适的位置，最终调平，利用插销机构，固定辅助定位桩10与抱桩器基座1；

驳船4撤离：待抱桩器3整体稳定后，操作人员佩带齐全防护工具，依次拆除抱桩器基座1与插臂总成2的连接销轴，收集拆下来的零部件，留待下次使用；起锚准备，观察周围是否有干涉现象，待工作环境正常状态时，驳船4撤离，开往下一工作基础桩的位置；

打开摆块6：一切准备就绪后，接通电源，启动泵站，将摆块油缸及轮盒油缸收缩，上下固定抱环5上布置两只轮盒油缸形成90度，使抱桩机构整体形成一个C型机构，如图7；

起吊钢管桩：利用浮吊起吊钢管桩12，并翻转至垂直状态，要求起吊时钢管桩12平稳，运输至抱桩器3的C型机构内；

十字抱紧：抱桩器3分上下两层，上层抱环5与下层抱环5采用高强度钢管连接，保证抱桩机构的稳定性，另外两只轮盒油缸布置在活动摆块6上，负责将钢管桩12抱入抱环5中，摆块油缸有位移传感器，当行程走到指定位置，两个摆块6上的轮盒7同样形成90度，上下固定抱环5与摆块油缸形成十字形抱桩，如图8；

GPS定位：通过抱桩器基座1的GPS定位系统得到抱桩器基座1实际位置数值，输入抱桩系统中，计算出钢管桩与实际位置的误差，通过上下两层轮盒油缸的微调，将钢管桩12调到指定点；

打桩并监测垂直度：由于抱桩设备制造误差及桩的表面不垂直等问题，为了提高钢管桩12的垂直精度，抱桩器3上设置检测系统实时监测钢管桩12的垂直度，从而保证钢管桩12的垂直度要求；桩由两组夹紧液压缸控制，两组液压缸分布在桩的相互垂直X、Y轴线上，为更加直观的检测桩在X、Y轴方向上的倾斜，在抱桩器上安装一套V型机构8，V型机构8上装有X、Y两轴倾斜传感器，用于测量桩的实际姿态，并在轴线上安装四套激光测距装置，用于检测V型机构8与桩的表面贴合度，将所有检测数据提供给抱桩器电控系统，用于分析桩的实际状态（桩在夹紧液压油缸的两个轴线方向是否存在倾斜），通过软件分析、比对，并控制液压缸对桩进行调节扶正，从而实现自动调节；V型机构8由一套V型块、四只激光测距传感器、一只倾斜传感器、一套万向联接装置、一套安装支器组成；每次抱桩之前，利用激光传感器检验V型装置与桩的贴合度，再通过倾斜传感器检测测量杆的状态；

液压锤沉桩：基础桩自然沉桩后，利用浮吊起吊液压锤13，并时刻注意桩的贯入度变化，如有异常，立即将开关由自动转为手动，暂停打桩，调整基础桩的位置，直至最终沉桩到标高位置；

迁徙抱桩总成：基础桩沉桩结束后，浮吊退场，驳船4进场，利用插臂总成2托起基座，在检测好水平度、同心度等之后，采用插销形式固定抱桩器基座1与插臂总成2，迁徙到下一桩基位置。

Claims (3)

1.一种迁徙式自动纠偏单桩抱桩器施工机构，其特征在于：包括抱桩器基座（1），所述抱桩器基座（1）上设有抱桩器（3），抱桩器（3）与抱桩器基座（1）通过法兰连接，所述抱桩器（3）上设有抱环（5），所述抱环（5）上设有摆块（6），轮盒（7）焊接在摆块（6）上，抱桩器支架上安装V型机构（8），所述抱桩器基座（1）下部设有插臂总成（2），所述插臂总成（2）嵌入在驳船上（4），所述驳船（4）上设有吊机（9）。

2.根据权利要求1所述的一种迁徙式自动纠偏单桩抱桩器施工机构，其特征在于：所述装有V型机构（8）由一套V型块、四只激光测距传感器、一只倾斜传感器、一套万向联接装置和一套安装支器组成，并装有X、Y两轴倾斜传感器。

3.一种迁徙式自动纠偏单桩抱桩器的施工方法，其特征在于：步骤如下：

A、预装抱桩器总成：

A1、在驳船（4）艏/艉部嵌入插臂总成（2），与驳船（4）形成整体结构；

A2、采用插销形式固定抱桩器基座（1）与插臂总成（2）；

A3、抱桩器（3）通过法兰的形式连接在抱桩器基座（1）上；

B、移船至指定位置：

B1、驳船（4）装载步骤A装好的抱桩总成航行到指定打桩位置的附近海域，结合GPS初步定位抱桩桩位；

B2、进行抛锚作业，实时观测船体位置，使抱桩器（3）的桩位对准基础桩指定位置；

C、打辅助定位桩（10）：

C1、抱桩器基座（1）预设有5个辅助定位桩（10）的位置，与5根辅助定位桩（10）形成一个整体基座，给抱桩器（3）的扶正、打桩动作提供支撑；

C2、调整插臂总成（2）上的调平机构，同时调整抱桩器基座（1）的水平度；

C3、依次从驳船（4）上起吊并下放辅助定位桩（10），并采用振动锤（11）将辅助定位桩（10）打入需要的标高；

C4、待5根辅助定位桩（10）全部打桩完毕后，将抱桩器基座（1）抬升至合适的位置，最终调平，利用插销机构，固定辅助定位桩（10）与抱桩器基座（1）；

D、驳船撤离：

D1、待抱桩器（3）整体稳定后，依次拆除抱桩器基座（1）与插臂总成（2）的连接销轴留待下次使用；

D2、起锚准备，驳船（4）撤离，开往下一工作基础桩的位置；

E、打开摆块（6）：

一切准备就绪后，接通电源，启动泵站，将摆块油缸及轮盒油缸收缩，上下固定抱环（5）上布置两只轮盒（7）油缸形成90度，使抱桩机构整体形成一个C型机构；

F、起吊钢管桩（12）：

利用浮吊起吊钢管桩（12），并翻转至垂直状态，要求起吊时钢管桩（12）平稳，运输至抱桩器（3）的C型机构内；

G、十字抱紧：

抱桩器（3）分上下两层，上层抱环（5）与下层抱环（5）采用高强度钢管连接，两只轮盒（7）油缸布置在活动摆块（6）上，将钢管桩（12）抱入抱环中，摆块油缸有位移传感器，当行程走到指定位置，两个摆块（6）上的轮盒（7）同样形成90度，上下固定抱环（7）与摆块（6）油缸形成十字形抱桩；

H、GPS定位：

通过抱桩器基座（1）的GPS定位系统得到抱桩器基座（1）实际位置数值，输入抱桩系统中，计算出钢管桩与实际位置的误差，通过上下两层轮盒油缸的微调，将钢管桩（12）调到指定点；

I、打桩并监测垂直度：

I1、抱桩器（3）上设置检测系统实时监测钢管桩（12）的垂直度，从而保证钢管桩（12）的垂直度要求；

I2、每次抱桩之前，利用激光传感器检验V型装置与桩的贴合度，再通过倾斜传感器检测测量杆的状态；

J、液压锤（13）沉桩：

基础桩自然沉桩后，利用浮吊起吊液压锤（13），最终沉桩到标高位置；

K、迁徙抱桩总成：

基础桩沉桩结束后，浮吊退场，驳船（4）进场，利用插臂总成（2）托起基座，在检测好水平度、同心度等之后，采用插销形式固定抱桩器基座（1）与插臂总成（2），迁徙到下一桩基位置。