CN108930271B - 打桩施工中的工程桩导向装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种打桩施工中的工程桩导向装置，包括上平台、下平台、定位筒，上平台开有上通孔，上通孔与上平台的边缘连通形成开口，上通孔的周向设有调节工程桩位置的第一调节机构；下平台开下通孔，下平台上设有至少三根立柱，立柱均穿设在上平台上，且上平台在立柱上的位置可调，其中一个立柱上设有第一坐标扫描仪；下通孔在周向设有调节工程桩位置的第二调节机构，所述下平台上设有第二坐标扫描仪和无线定位设备；所述定位筒竖向设置在下平台的底面上，所述上通孔、下通孔和定位筒的中孔位置相对应。本装置能够使跨海大桥和风电的高精度打桩施工过程简洁高效，有效提高施工的速度、可靠度，大幅度降低施工工期和成本。
Description
技术领域
本发明涉及海上风电和跨海大桥桩基施工机械，尤其涉及一种打桩施工中的工程桩导向装置。
背景技术
在跨海大桥和风电高精度打桩施工中，目前国内施工单位较流行的做法是：采用3根或4根定位桩定位导向平台，施工中一艘起重船将导向平台吊运到位，预先测量初步定位，另一艘起重船吊起定位桩，将定位桩逐根插入导向平台并用专门配置的打桩锤施打到位；打桩施工完成后还要两艘起重船再次配合，一艘起重船将导向平台吊住，使平台不下落，另一艘起重船用振动锤将定位桩一一拔出，然后才能进行下一位置的打桩施工。现有技术在施工现场除了打桩船外，还多出了两艘起重船，多艘船舶在拥挤的施工现场中抛锚定位费时费力，同时还要多出相应的施工作业，则更加费时费力。此外，现有技术的导向平台在使用对打桩船植桩长度的适应能力不好，存在使用的局限性，而且不便于在使用时对工程桩的位置进行微调，打桩精度不高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种打桩施工中的工程桩导向装置，其导向效果好，能够有效提高打桩效率，以克服现有技术上的缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种打桩施工中的工程桩导向装置，包括：
上平台，所述上平台开有上通孔，所述上通孔与上平台的边缘连通形成开口，所述开口能够让工程桩通过，所述上通孔的周向设有调节工程桩位置的第一调节机构；
下平台，所述下平台开下通孔，所述下平台上设有至少三根竖向的立柱，所述立柱均穿设在上平台上，且上平台在立柱上的位置可调，其中一个立柱上设有第一坐标扫描仪；所述下通孔在周向设有调节工程桩位置的第二调节机构，所述下平台上设有第二坐标扫描仪和无线定位设备；
定位筒，所述定位筒竖向设置在下平台的底面上，所述上通孔、下通孔和定位筒的中孔位置相对应。
优选地，所述第一调节机构包括至少三个沿着上通孔的周向设置的第一油缸，所述第一油缸的活塞杆均朝向上通孔的中心，所述第一油缸的活塞杆均设有第一滚轮。
优选地，所述第二调节机构包括至少三个沿着下通孔的周向设置的第二油缸，所述第二油缸的活塞杆均朝向下通孔的中心，所述第二油缸的活塞杆均设有第二滚轮。
优选地，所述立柱沿长度方向分别开有多个定位孔，所述上平台的顶面在每个立柱的对应位置分别设有固定框，固定框中设有与定位孔配合的插销。
优选地，所述立柱在下通孔的周向均匀设有四个。
优选地，所述上平台上的开口宽度小于上通孔的直径。
优选地，所述上平台和下平台的顶面分别设有护栏。
优选地，所述无线定位设备包括三个位置不同的GPS天线。
如上所述，本发明打桩施工中的工程桩导向装置，具有以下有益效果：
(1)本装置在使用时通过打桩船吊运，打桩船既承担吊运工作又承担打桩工作，施工现场中除运桩船外无需其他船舶，没有相互影响和窝工现象。
(2)本装置在使用其定位筒插入泥土中定位，工程桩从定位筒中插入水下的泥土中，提高的打桩的稳定性。
(3)本装置的上平台和下平台之间距离可调节，适应不同的工程桩顶端到水面间距离的要求，使工程桩顶端标高满足施工要求。
(4)本装置的上平台上设有开口，便工程桩吊入，减少对打桩船植桩长度能力的影响。
综合以上，本装置能够使跨海大桥和风电的高精度打桩施工过程简洁高效，有效提高施工的速度、可靠度，大幅度降低施工工期和成本。
附图说明
图1为本发明结构图。
图2为图1中A-A处视图。
图3为图1中B-B处视图。
图4为图2中C处放大图。
图5为图3中D处放大图。
图6为本发明使用状态示意图。
图7为本发明调整工程桩的示意图。
图中：
1 上平台 2 下平台
3 立柱 5 无线定位设备
6 定位筒 7 护栏
11 上通孔 12 开口
13 第一调节机构 14 固定框
15 插销 21 下通孔
22 第二调节机构 41 第一坐标扫描仪
42 第二坐标扫描仪 131 第一油缸
132 第一滚轮 221 第二油缸
222 第二滚轮 100 工程桩
具体实施方式
说明书附图所绘示的结构、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”、“前”、“后”、“中间”等用语，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。
本发明一种打桩施工中的工程桩导向装置，其用于在打桩时对工程桩进行导向定位，辅助打桩。如图1-图5所示，本装置包括：
上平台1，参考图3，所述上平台1开有上通孔11，所述上通孔11与上平台1的边缘连通形成开口12，所述开口12能够让工程桩通过，所述上通孔11的周向设有调节工程桩位置的第一调节机构13。第一调节机构13安装在上平台1上，如图3和图5所示，在本装置的第一调节机构13包括至少三个沿着上通孔11周向设置的第一油缸131，所述第一油缸131的活塞杆均朝向上通孔11的中心，所述第一油缸131的活塞杆均设有第一滚轮132。工作时，所有第一油缸131的第一滚轮132同时顶压在工程桩上，工程桩上下移动时与第一滚轮132是滚动摩擦，既能保证导向的准确，又能避免活塞杆被损坏。本实施例优选使用四个第一油缸131，且所有第一油缸131沿着上通孔11的周向均匀设置。通过开口12能够便于工程桩的吊入，减少对打桩船植桩长度能力的影响，通用性更好。
下平台2，参考图2，所述下平台2开下通孔21，所述下平台2上设有至少三根竖向的立柱3，所述立柱3均穿设在上平台1上，且上平台1在立柱3上的位置可调，通过调整上平台1的位置可以适应不同的工程桩顶部到水面间距离的需要，提高打桩时对工程桩位置和垂直度的控制和调节能力。本装置在其中一个立柱3上设有第一坐标扫描仪41。所述下通孔21在周向设有调节工程桩位置的第二调节机构22，如图2和图4所示，本装置的第二调节机构22包括至少三个沿着下通孔21周向设置的第二油缸221，所述第二油缸221的活塞杆均朝向下通孔21的中心，所述第二油缸221的活塞杆均设有第二滚轮222。本装置第二调节机构22的使用原理和第一调节机构13相同，在本实施例也采用四个第二油缸221。所述下平台2上设有第二坐标扫描仪42和无线定位设备5。第一坐标扫描仪41和第二坐标扫描仪42配合使用来确定工程桩的位置，两个坐标扫描仪的垂向距离设置在7-10米，在这个范围内测量的数据更为准确；无线定位设备5来确定本装置的位置。
定位筒6，所述定位筒6竖向设置在下平台2的底面上，所述上通孔11、下通孔21和定位筒6的中孔位置相对应，其工作状态参考图6。进一步地，上通孔11、下通孔21和定位筒6同心设置。定位筒6的壁厚为18-30mm，优选采用20mm。
本装置的使用方法和工作原理是：本实施例中的无线定位设备5包括三个位置不同的GPS天线。工作时，通过三个GPS天线测量本装置在打桩过程中的空间位置，其采用GPS-PTK系统，RTK(Real-time kinematic)是载波相位差分技术，它是实时处理两个测站载波差分值的差分方法。GPS-PTK系统属于现有成熟技术，其精度能够达到厘米级，在此仅说明其原理：将一台GPS接收机安置在基准站上进行观测，利用基准站电台把基准站已知的精密坐标和采集的载波相位发送到流动站，在流动站求差结算坐标。本实施例使用GPS-RTK系统的定位方法是：在岸上已知控制点上设置基准站，以RTK模式实时测出这三个GPS天线安装点的三维坐标，从而确定下平台的空间位置，也就能够获得本装置的位置。本装置中的第一坐标扫描仪41和第二坐标扫描仪42配合使用，在工程桩的截面上密集采集测点位置坐标，通过计算机对测点坐标的曲线拟合，获得曲线的空间位置。如果扫描获得的曲线是圆弧，当圆弧半径未知时可以同时计算圆心的位置和圆弧半径；当圆弧半径已知时，可仅计算圆心的位置，从而测算出工程桩的精确空间位置。在打桩过程中，第一坐标扫描仪41和第二坐标扫描仪42实时测算工程桩的位置，如果工程桩的位置偏移，则通过第一调节机构13和第二调节机构22进行位置的调整；同时，三个GPS天线也实时测算本装置的位置，如果本装置偏移超出额定范围，在需要停工对本装置的位置进行调整，确保打桩顺利进行。
在本实施例中，参考图1和图5，所述立柱3沿长度方向分别开有多个定位孔31，所述上平台1的顶面在每个立柱3的对应位置分别设有固定框14，固定框14中设有与定位孔31配合的插销15。图5表示为插销15未插入定位孔31的示意图。
参考图2或图3，所述立柱3在下通孔21的周向均匀设有四个；本实施例中的下平台2竖向投影的外轮廓均为矩形，上平台1竖向投影的外轮廓也近似看作矩形，因此立柱3设置在四角位置。
本实施例中的上平台1上的开口12宽度小于上通孔11的直径；其目的是便于多个第一油缸131的设置，以及立柱3的设置。
在使用时，有些工作需要工作人员站在上平台1和下平台2上完成，为了保护工作人员，如图1所示，所述上平台1和下平台2的顶面分别设有护栏7。
结合图1-图7，本装置的使用方法和步骤是：
(1)根据工程桩100的长度以及工程桩100顶端距离水面的距离需要，确定上平台1和下平台2之间距离，通过插销15定位。
(2)使用打桩船将本装置吊装到预设位置，通过GPS-PTK系统确定具体的位置，依靠本装置的自重将下部的定位筒6压入泥土，根据需要可以借助打桩锤和替打的重力将定位筒6敲击到位。
(3)将工程桩100通过打桩船起吊一定高度，通过上平台1上的开口进入上通孔11中，然后逐渐下放工程桩100让其进入下通孔21和定位筒6，本步骤是对工程桩100的初步定位。
(4)通过第一坐标扫描仪41和第二坐标扫描仪42测算出工程桩100的预设位置，然后使用第一调节机构13和第二调节机构22来调整工程桩100在水平方向的位置，从而精确定位工程桩100；参考图7。
(5)工程桩100定位后开始打桩；在打桩过程中，GPS-PTK系统实时测算本装置的位置，第一坐标扫描仪41和第二坐标扫描仪42实时测算工程桩100的位置，在工程桩100偏移时，第一调节机构13和第二调节机构22根据需要单独或同时微调，进而矫正工程桩100的位置，保证打桩的位置准确。
(6)打完工程桩100桩后，通过打桩船吊起本装置并移到下一个桩位。
综上所述，本发明打桩施工中的工程桩导向装置，有效提高施工的速度、可靠度，大幅度降低施工工期和成本。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。
上述实施方式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。本发明还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，对于熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，可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 (8)
1.一种打桩施工中的工程桩导向装置，其特征在于，包括：
上平台(1)，所述上平台(1)开有上通孔(11)，所述上通孔(11)与上平台(1)的边缘连通形成开口(12)，所述开口(12)能够让工程桩通过，所述上通孔(11)的周向设有调节工程桩位置的第一调节机构(13)；
下平台(2)，所述下平台(2)开下通孔(21)，所述下平台(2)上设有至少三根竖向的立柱(3)，所述立柱(3)均穿设在上平台(1)上，且上平台(1)在立柱(3)上的位置可调，其中一个立柱(3)上设有第一坐标扫描仪(41)；所述下通孔(21)在周向设有调节工程桩位置的第二调节机构(22)，所述下平台(2)上设有第二坐标扫描仪(42)和无线定位设备(5)；
定位筒(6)，所述定位筒(6)竖向设置在下平台(2)的底面上，所述上通孔(11)、下通孔(21)和定位筒(6)的中孔位置相对应；所述上通孔(11)、下通孔(21)和定位筒(6)同心设置。
2.根据权利要求1所述的打桩施工中的工程桩导向装置，其特征在于：所述第一调节机构(13)包括至少三个沿着上通孔(11)的周向设置的第一油缸(131)，所述第一油缸(131)的活塞杆均朝向上通孔(11)的中心，所述第一油缸(131)的活塞杆均设有第一滚轮(132)。
3.根据权利要求1所述的打桩施工中的工程桩导向装置，其特征在于：所述第二调节机构(22)包括至少三个沿着下通孔(21)的周向设置的第二油缸(221)，所述第二油缸(221)的活塞杆均朝向下通孔(21)的中心，所述第二油缸(221)的活塞杆均设有第二滚轮(222)。
4.根据权利要求1所述的打桩施工中的工程桩导向装置，其特征在于：所述立柱(3)沿长度方向分别开有多个定位孔(31)，所述上平台(1)的顶面在每个立柱(3)的对应位置分别设有固定框(14)，固定框(14)中设有与定位孔(31)配合的插销(15)。
5.根据权利要求1所述的打桩施工中的工程桩导向装置，其特征在于：所述立柱(3)在下通孔(21)的周向均匀设有四个。
6.根据权利要求1所述的打桩施工中的工程桩导向装置，其特征在于：所述上平台(1)上的开口(12)宽度小于上通孔(11)的直径。
7.根据权利要求1所述的打桩施工中的工程桩导向装置，其特征在于：所述上平台(1)和下平台(2)的顶面分别设有护栏(7)。
8.根据权利要求1所述的打桩施工中的工程桩导向装置，其特征在于：所述无线定位设备(5)包括三个位置不同的GPS天线。
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