CN110004965B - 一种用于单桩基础法兰更换的打桩稳桩平台装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于单桩基础法兰更换的打桩稳桩平台装置，包括一下层平台机构；一立柱机构，立柱机构包括立柱以及横梁；一上层抱箍机构，上层抱箍机构包括分别与横梁左右两端活动连接的左卡箍、右卡箍，左卡箍与右卡箍的外侧端分别与横梁的左右端连接有开合油缸，左卡箍的一端嵌入设置在右卡箍的一端内并通过竖直设置的轴杆连接；一顶紧机构，顶紧机构置于上层抱箍机构外侧并向单桩基础顶紧设置，顶紧机构包括分别置于左卡箍、右卡箍上的多个顶紧组件；一平台支撑机构，所述平台支撑机构置于下层平台机构的外侧端面。本发明具有提高安全作业，确保法兰的水平度以及平面度，保证法兰更换修复稳定高效进行的优点。

Description

一种用于单桩基础法兰更换的打桩稳桩平台装置

技术领域：

本发明属于海上风电领域，具体涉及一种用于单桩基础法兰更换的打桩稳桩平台装置。

背景技术：

我国海域面积辽阔，海上风能资源丰富，利用风力发电的潜能极大，随着风电新技术、新材料和新工艺的自主开发应用，我国海上风电进入大规模建设阶段。风机基础施工是海上风电建设的重要环节之一。海上风力发电机组的基础型式有重力式基础、桩承式基础，另外浮式基础技术也在研究开发中。桩承式基础又包括单桩基础，多桩混凝土承台基础和多桩导管架基础。

单桩基础在更换桩顶法兰施工过程中，需要在海上进行作业，由于单桩基础桩顶法兰更换修复时是在单桩基础顶部进行作业，将运输船靠近单桩基础的海上位置并通过运输船在单桩基础周边临时搭建稳桩平台，供操作人员进行攀爬作业，由于海上作业存在的不安全因素以及受海风海水影响，对于单桩基础的稳定性要求极高，现有的稳桩平台由多个插入海底的导向钢管组成，在导向钢管的上部搭建施工平台，结构较为简便，仅供人员进行攀爬施工，根本无法保证人员的作业安全性，尤其对于桩顶法兰施工时，对于单桩基础的稳固性要求极高，否则便会影响法兰的焊接精度，对于更换修复工作也带来一定难度，无法保证法兰的水平度以及平面度要求。

因此，为保证单桩基础顶部在作业过程中的稳固性，通常本技术领域的人员想到抱箍结构来实现对单桩基础的固定，但抱箍结构若为一体式，对于与单桩基础的连接存在一定麻烦，拆卸不变，抱箍结构若为分体式，则如何卡合连接稳固将成为一个难题，而为了单桩基础的稳固性，势必需要对卡箍机构进行顶紧，现普遍采用顶紧驱动缸实现对单桩基础的顶紧，但是存在如下缺点：1、顶紧驱动缸的推动一端与单桩基础外端面直接接触，经过摩擦容易对驱动缸本身以及单桩基础外表面的防腐蚀层产生损坏，影响单桩基础的使用寿命；2、驱动缸通过外壳架与抱箍连接，驱动缸与外壳架的连接不牢固，由于驱动缸的方向倾斜设置，在推动过程中推动角度容易发生偏差，影响顶紧效果；3、顶紧行程较小，无法满足不同直径大小的使用需求，通用性相对差。

发明内容：

本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种提高安全作业，确保法兰的水平度以及平面度，保证法兰更换修复稳定高效进行的用于单桩基础法兰更换的打桩稳桩平台装置。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种用于单桩基础法兰更换的打桩稳桩平台装置，包括

一下层平台机构，下层平台机构包括四个竖直围拢成矩形状结构的导向钢管以及上下对应设置的上平台、下平台，上平台与下平台的四周均与四个导向钢管连接，上平台、下平台之间通过多个竖钢管、斜钢管连接，上平台、下平台均包括多个竖向设置以及横向设置的梁，相邻梁之间通过支撑斜管连接，上平台与下平台的一侧端面设有容单桩基础竖向嵌入的凹口，凹口为向内凹陷的圆弧状结构；

一立柱机构，立柱机构包括置于上平台上方的立柱以及置于立柱上方水平设置的横梁，立柱上设有爬梯；

一上层抱箍机构，上层抱箍机构置于立柱机构的上方，上层抱箍机构包括分别与横梁左右两端活动连接的左卡箍、右卡箍，左卡箍与右卡箍合拢后内部形成一容单桩基础由上至下嵌入的空腔，左卡箍与右卡箍的外侧端分别与横梁的左右端连接有开合油缸，左卡箍的一端嵌入设置在右卡箍的一端内并通过竖直设置的轴杆连接，右卡箍的上端连接有内部中空的油缸支座，油缸支座的上端设有法兰板，油缸支座的外部套装有套筒，轴杆的上端连接有油缸连接座，所述油缸连接座上方连接有竖直设置的插拔销油缸，插拔销油缸的下端与油缸连接座连接，插拔销油缸的上端贯穿法兰板设置且置于法兰板的上方；

一顶紧机构，顶紧机构置于上层抱箍机构外侧并向单桩基础顶紧设置，顶紧机构包括分别置于左卡箍、右卡箍上的多个顶紧组件，顶紧组件均朝向单桩基础的轴心设置，顶紧组件包括导向架、置于导向架一端的滚轮支架以及置于导向架内的伸缩架，伸缩架的两侧设有多排多列均匀排列设置的销孔a，导向架的两侧靠近伸缩架的位置设有多排错位设置的销孔b，销孔b靠近滚轮支架设置，销孔a与销孔b为对应设置的葫芦状结构，贯穿销孔a、销孔b设有销轴，销轴包括贯穿销孔a、销孔b的轴体以及置于轴体上与轴体垂直设置的限位螺钉，轴体的外侧端设有拉环体，依次贯穿导向架、伸缩架至伸缩架内部设有一与导向架延伸方向一致的液压油缸，液压油缸上设有液压油管，液压油缸的两侧端分别通过固定轴a与导向架连接，固定轴a垂直贯穿导向架设置且固定轴a的延伸方向与液压油缸的延伸方向垂直设置，导向架靠近固定轴a的外侧端面设有补强板，补强板套装在固定轴a的外部，液压油缸置于伸缩架内的一端与滚轮支架连接，滚轮支架上连接有滚轮，所述滚轮置于导向架的外部；

一平台支撑机构，平台支撑机构置于下层平台机构的外侧端面，平台支撑机构包括分别置于导向钢管外侧端面的支承梁、与支承梁连接的平移梁以及置于平移梁下方的平移梁支座。

本发明的进一步改进在于：套筒的侧端面设有两个向内凹陷且对应设置的开口，开口的宽度由下至上逐渐增大，插拔销油缸的下端与油缸连接座通过限位轴连接，限位轴的延伸方向与轴杆的延伸方向垂直且该限位轴的两端分别穿过两个开口设置。

本发明的进一步改进在于：滚轮支架包括与导向架一端面连接的法兰盖、置于法兰盖一侧端面前后竖直设置的两个第一墙板以及置于法兰盖另一侧端面前后竖直设置的两个第二墙板，液压油缸的一端卡合设置在两个第一墙板内并通过固定轴b与两个第一墙板连接，垂直贯穿两个第二墙板设有滚轮轴，滚轮轴的外部套装有轴套，滚轮套装在轴套上。

本发明的进一步改进在于：滚轮轴内设有油嘴，该油嘴的一端置于滚轮轴的下端位置。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、打桩稳桩平台装置包括下层平台机构、立柱机构、上层抱箍机构、顶紧机构以及平台支撑机构，现有的打桩稳桩平台装置通过导向钢管插入海底，并通过上层抱箍机构以及顶紧机构实现单桩基础的加紧固定，进一步提高保证海上作业的安全性，同时也确保法兰的水平度以及平面度，保证法兰更换修复稳定高效进行。

2、上层抱箍机构的左卡箍、右卡箍通过开合油缸实现左右卡箍的抱紧以及分离，采用分体式结构，实现拆卸方便，且左卡箍的一端与右卡箍的一端通过嵌入式连接并通过轴杆由上至下贯穿连接，对于较大直径的单桩基础，能保证左卡箍与右卡箍的连接牢固性，同时轴杆通过插拔销油缸上下升降实现左右卡箍的抱紧以及分离，无需操作人员进行手动插拔轴杆，当套筒处于打开状态时，即限位轴的两端置于套筒的开口内，则插拔销油缸可实现自由插拔轴杆，当套筒处于机械保护状态时，即套筒旋转90°，限位轴置于油缸支座上端，插拔销油缸不会因为自重而向下降，使用方便的同时又保证使用安全性。

3、顶紧机构在打桩稳桩平台装置中起到顶紧的作用，顶紧机构的导向架与上层卡箍机构之间可通过焊接固定，顶紧机构的液压油缸向前顶升，即可带动与液压油缸一端连接的滚轮支架向前顶升，实现对单桩基础的加紧稳固作用，而滚轮支架套装的滚轮，避免顶紧机构在向单桩基础顶升时摩擦单桩基础外表面结构，从而避免摩擦损坏单桩基础外表面的防腐蚀层，油嘴的设置进一步提高滚轮与单桩基础的润滑度，保护单桩基础外表面；导向架与伸缩架之间通过销轴贯穿销孔a、销孔b实现固定，通过改变销孔a的位置可以实现导向架与伸缩架连接后的长度伸缩，提高顶紧行程，该顶紧机构的设计能满足对于不同直径大小的单桩基础的使用需求，同时销孔a与销孔b为葫芦状结构，销轴的结构与销孔a、销孔b配合，实现连接稳固，调节方便的作用；液压油缸的一端两侧通过固定轴a实现与导向架的连接，另一端通过固定轴b实现与滚轮支架的连接，连接稳固，保证液压油缸在顶紧推动过程中不发生角度偏差，提高顶紧效果。

附图说明：

图1为本发明一种用于单桩基础法兰更换的打桩稳桩平台装置的结构示意图。

图2为本发明一种用于单桩基础法兰更换的打桩稳桩平台装置的侧视图。

图3为本发明一种用于单桩基础法兰更换的打桩稳桩平台装置的俯视图。

图4为本发明一种用于单桩基础法兰更换的打桩稳桩平台装置的上层抱箍机构合拢的结构示意图。

图5为本发明一种用于单桩基础法兰更换的打桩稳桩平台装置的上层抱箍机构分离的结构示意图。

图6为本发明一种用于单桩基础法兰更换的打桩稳桩平台装置的左卡箍与右卡箍的连接示意图。

图7为图6套筒打开状态的结构示意图。

图8为图6套筒机械保护状态下的结构示意图。

图9为图6套筒的结构示意图。

图10为本发明一种用于单桩基础法兰更换的稳桩打桩平台装置的顶紧组件的结构示意图。

图11为图10的A-A剖视图。

图12为图10的B-B剖视图。

图13为图10的导向架的结构示意图。

图14为图10的伸缩架的结构示意图。

图15为图10的销轴的结构示意图。

图16为图10的滚轮支架的结构示意图。

图中标号：1-单桩基础、2-导向钢管、3-上平台、4-下平台、5-竖钢管、6-斜钢管、7-梁、8-支撑斜管、9-凹口、10-立柱、11-横梁、12-爬梯、13-左卡箍、14-右卡箍、15-开合油缸、16-轴杆、17-油缸支座、18-法兰板、19-套筒、20-油缸连接座、21-插拔销油缸、22-导向架、23-滚轮支架、24-伸缩架、25-销孔a、26-销孔b、27-销轴、28-轴体、29-限位螺钉、30-拉环体、31-液压油缸、32-液压油管、33-固定轴a、34-补强板、35-滚轮、36-支承架、37-平移梁、38-平移梁支架、39-法兰盖、40-第一墙板、41-第二墙板、42-固定轴b、43-滚轮轴、44-轴套、45-油嘴、46-开口、47-限位轴。

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至图3示出了本发明一种用于单桩基础法兰更换的打桩稳桩平台装置的一种实施方式，包括

一下层平台机构，下层平台机构包括四个竖直围拢成矩形状结构的导向钢管2以及上下对应设置的上平台3、下平台4，上平台3与下平台4的四周均与四个导向钢管2连接，上平台3、下平台4之间通过多个竖钢管5、斜钢管6连接，上平台3、下平台4均包括多个竖向设置以及横向设置的梁7，相邻梁7之间通过支撑斜管8连接，上平台3与下平台4的一侧端面设有容单桩基础1竖向嵌入的凹口9，凹口9为向内凹陷的圆弧状结构；

一立柱机构，立柱机构包括置于上平台3上方的立柱10以及置于立柱10上方水平设置的横梁11，立柱10上设有爬梯12；

一上层抱箍机构，上层抱箍机构置于立柱机构的上方，如图4、图5所示，上层抱箍机构包括分别与横梁11左右两端活动连接的左卡箍13、右卡箍14，左卡箍13与右卡箍14合拢后内部形成一容单桩基础1由上至下嵌入的空腔，左卡箍13与右卡箍14的外侧端分别与横梁11的左右端连接有开合油缸15，如图6所示，左卡箍13的一端嵌入设置在右卡箍14的一端内并通过竖直设置的轴杆16连接，右卡箍14的上端连接有内部中空的油缸支座17，油缸支座17的上端设有法兰板18，油缸支座17的外部套装有套筒19，轴杆16的上端连接有油缸连接座20，油缸连接座20上方连接有竖直设置的插拔销油缸21，插拔销油缸21的下端与油缸连接座20连接，插拔销油缸21的上端贯穿法兰板18设置且置于法兰板18的上方；

一顶紧机构，顶紧机构置于上层抱箍机构外侧并向单桩基础顶紧设置，如图10至图14所示，顶紧机构包括分别置于左卡箍13、右卡箍14上的多个顶紧组件，顶紧组件均朝向单桩基础1的轴心设置，顶紧组件包括导向架22、置于导向架22一端的滚轮支架23以及置于导向架22内的伸缩架24，伸缩架24的两侧设有多排多列均匀排列设置的销孔a25，导向架22的两侧靠近伸缩架24的位置设有多排错位设置的销孔b26，销孔b26靠近滚轮支架23设置，销孔a25与销孔b26为对应设置的葫芦状结构，贯穿销孔a25、销孔b26设有销轴27，如图15所示，销轴27包括贯穿销孔a25、销孔b26的轴体28以及置于轴体28上与轴体28垂直设置的限位螺钉29，轴体28的外侧端设有拉环体30，依次贯穿导向架22、伸缩架24至伸缩架24内部设有一与导向架22延伸方向一致的液压油缸31，液压油缸31上设有液压油管32，液压油缸31的两侧端分别通过固定轴a33与导向架22连接，固定轴a33垂直贯穿导向架22设置且固定轴a33的延伸方向与液压油缸31的延伸方向垂直设置，导向架22靠近固定轴a33的外侧端面设有补强板34，补强板34套装在固定轴a33的外部，液压油缸31置于伸缩架24内的一端与滚轮支架23连接，滚轮支架23上连接有滚轮35，滚轮35置于导向架22的外部；

一平台支撑机构，平台支撑机构置于下层平台机构的外侧端面，平台支撑机构包括分别置于导向钢管2外侧端面的支承梁36、与支承梁36连接的平移梁37以及置于平移梁37下方的平移梁支座38。

如图7至图9所示，优选为套筒19的侧端面设有两个向内凹陷且对应设置的开口46，开口46的宽度由下至上逐渐增大，插拔销油缸21的下端与油缸连接座20通过限位轴47连接，限位轴47的延伸方向与轴杆16的延伸方向垂直且该限位轴47的两端分别穿过两个开口46设置。当套筒19处于打开状态时，即限位轴47的两端置于套筒19的开口46内，则插拔销油缸21可实现自由插拔轴杆16，当套筒19处于机械保护状态时，即套筒19旋转90°，限位轴47置于油缸支座17上端，插拔销油缸21不会因为自重而向下降，使用方便的同时又保证使用安全性。

如图16所示，优选为滚轮支架23包括与导向架22一端面连接的法兰盖39、置于法兰盖39一侧端面前后竖直设置的两个第一墙板40以及置于法兰盖39另一侧端面前后竖直设置的两个第二墙板41，液压油缸31的一端卡合设置在两个第一墙板40内并通过固定轴b42与两个第一墙板40连接，垂直贯穿两个第二墙板41设有滚轮轴43，滚轮轴43的外部套装有轴套44，滚轮35套装在轴套44上。优选为滚轮轴43内设有油嘴45，该油嘴45的一端置于滚轮轴43的下端位置，油嘴45的设置进一步提高滚轮35与单桩基础1的润滑度，保护单桩基础1外表面。

打桩稳桩平台装置包括下层平台机构、立柱机构、上层抱箍机构、顶紧机构以及平台支撑机构，现有的打桩稳桩平台装置通过导向钢管2插入海底，并通过上层抱箍机构以及顶紧机构实现单桩基础1的加紧固定，进一步提高保证海上作业的安全性，同时也确保法兰的水平度以及平面度，保证法兰更换修复稳定高效进行。

上层抱箍机构的左卡箍13、右卡箍14通过开合油缸15实现左右卡箍的抱紧以及分离，且左卡箍13的一端与右卡箍14的一端通过嵌入式连接并通过轴杆16由上至下贯穿连接，对于较大直径的单桩基础1，能保证左卡箍13与右卡箍14的连接牢固性，同时轴杆16通过插拔销油缸21上下升降实现左右卡箍14的抱紧以及分离，无需操作人员进行手动插拔轴杆。

顶紧机构在打桩稳桩平台装置中起到顶紧的作用，顶紧机构的液压油缸31向前顶升，即可带动与液压油缸31一端连接的滚轮支架23向前顶升，实现对单桩基础1的加紧稳固作用，而滚轮支架23套装的滚轮35，避免顶紧机构在向单桩基础顶升时摩擦单桩基础外表面结构，从而避免摩擦损坏单桩基础1外表面的防腐蚀层；导向架22与伸缩架24之间通过销轴27贯穿销孔a25、销孔b26实现固定，通过改变销孔a25的位置可以实现导向架22与伸缩架24连接后的长度伸缩，该顶紧机构的设计能满足对于不同直径大小的单桩基础1的使用需求，同时销孔a25与销孔b26为葫芦状结构，销轴27的结构与销孔a25、销孔b26配合，实现连接稳固，调节方便的作用；液压油缸31的一端两侧通过固定轴a33实现与导向架22的连接，另一端通过固定轴b42实现与滚轮支架23的连接，连接稳固，保证液压油缸31在顶紧推动过程中不发生角度偏差，提高顶紧效果。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种用于单桩基础法兰更换的打桩稳桩平台装置，其特征在于：包括

一下层平台机构，所述下层平台机构包括四个竖直围拢成矩形状结构的导向钢管以及上下对应设置的上平台、下平台，所述上平台与下平台的四周均与四个导向钢管连接，所述上平台、下平台之间通过多个竖钢管、斜钢管连接，所述上平台、下平台均包括多个竖向设置以及横向设置的梁，相邻梁之间通过支撑斜管连接，所述上平台与下平台的一侧端面设有容单桩基础竖向嵌入的凹口，所述凹口为向内凹陷的圆弧状结构；

一立柱机构，所述立柱机构包括置于上平台上方的立柱以及置于立柱上方水平设置的横梁，所述立柱上设有爬梯；

一上层抱箍机构，所述上层抱箍机构置于立柱机构的上方，所述上层抱箍机构包括分别与横梁左右两端活动连接的左卡箍、右卡箍，所述左卡箍与右卡箍合拢后内部形成一容单桩基础由上至下嵌入的空腔，所述左卡箍与右卡箍的外侧端分别与横梁的左右端连接有开合油缸，所述左卡箍的一端嵌入设置在右卡箍的一端内并通过竖直设置的轴杆连接，所述右卡箍的上端连接有内部中空的油缸支座，所述油缸支座的上端设有法兰板，所述油缸支座的外部套装有套筒，所述轴杆的上端连接有油缸连接座，所述油缸连接座上方连接有竖直设置的插拔销油缸，所述插拔销油缸的下端与油缸连接座连接，所述插拔销油缸的上端贯穿法兰板设置且置于法兰板的上方；

一顶紧机构，所述顶紧机构置于上层抱箍机构外侧并向单桩基础顶紧设置，所述顶紧机构包括分别置于左卡箍、右卡箍上的多个顶紧组件，所述顶紧组件均朝向单桩基础的轴心设置，所述顶紧组件包括导向架、置于导向架一端的滚轮支架以及置于导向架内的伸缩架，所述伸缩架的两侧设有多排多列均匀排列设置的销孔a，所述导向架的两侧靠近伸缩架的位置设有多排错位设置的销孔b，所述销孔b靠近滚轮支架设置，所述销孔a与销孔b为对应设置的葫芦状结构，贯穿销孔a、销孔b设有销轴，所述销轴包括贯穿销孔a、销孔b的轴体以及置于轴体上与轴体垂直设置的限位螺钉，所述轴体的外侧端设有拉环体，依次贯穿导向架、伸缩架至伸缩架内部设有一与导向架延伸方向一致的液压油缸，所述液压油缸上设有液压油管，所述液压油缸的两侧端分别通过固定轴a与导向架连接，所述固定轴a垂直贯穿导向架设置且固定轴a的延伸方向与液压油缸的延伸方向垂直设置，所述导向架靠近固定轴a的外侧端面设有补强板，所述补强板套装在固定轴a的外部，所述液压油缸置于伸缩架内的一端与滚轮支架连接，所述滚轮支架上连接有滚轮，所述滚轮置于导向架的外部；

一平台支撑机构，所述平台支撑机构置于下层平台机构的外侧端面，所述平台支撑机构包括分别置于导向钢管外侧端面的支承梁、与支承梁连接的平移梁以及置于平移梁下方的平移梁支座；

所述套筒的侧端面设有两个向内凹陷且对应设置的开口，开口的宽度由下至上逐渐增大，所述插拔销油缸的下端与油缸连接座通过限位轴连接，所述限位轴的延伸方向与轴杆的延伸方向垂直且该限位轴的两端分别穿过两个开口设置；

所述滚轮支架包括与导向架一端面连接的法兰盖、置于法兰盖一侧端面前后竖直设置的两个第一墙板以及置于法兰盖另一侧端面前后竖直设置的两个第二墙板，所述液压油缸的一端卡合设置在两个第一墙板内并通过固定轴b与两个第一墙板连接，垂直贯穿两个第二墙板设有滚轮轴，所述滚轮轴的外部套装有轴套，所述滚轮套装在轴套上。

2.根据权利要求1所述一种用于单桩基础法兰更换的打桩稳桩平台装置，其特征在于：所述滚轮轴内设有油嘴，该油嘴的一端置于滚轮轴的下端位置。