CN110158634A - 用于海上风电钢管桩带锤立桩沉桩的施工系统及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于海上风电钢管桩带锤立桩沉桩的施工系统及施工方法；该系统包括用于承载液压振动锤的平台推车，卷扬机和起重船；平台推车与卷扬机连接并由卷扬机带动其移动，其整体位于起重船上；其中，液压振动锤利用自身夹具的夹持力固定在钢管桩上，所形成的整体通过起重船起吊并立直。本发明利用轨道式推车在船舶甲板上实现振动锤组与钢管桩的快速精准对位，利用液压振动锤组自身的夹持能力提前夹持在桩身上，利用起重船的主副钩配合，单船进行钢管桩带锤吊桩立桩作业，依靠船舶的稳性、锚泊系统及GPS打桩定位系统实现平面位置的定位。具有海上钢管桩沉桩施工方便快捷，保证海上作业安全，降低船机成本等优点。
Description
技术领域
本发明涉及风电领域，具体来讲是一种用于海上风电钢管桩带锤立桩沉桩的施工系统及施工方法。
背景技术
我国海上风力资源储备丰富，具备较高的开发价值，国家对海上风电建设的支持力度也是持续加大。在如此乐观的发展前景之下，海上风电行业正以井喷之势快速发展，而海上风电的快速发展也为施工建设单位提出了更多的难题与挑战，而桩长超过100m、桩重大于200t的超长钢管桩施工技术就是其中之一。
目前常规的钢管桩沉桩施工工艺有两种，分别为打桩船沉桩和先插桩后挂锤吊打工艺。目前国内大型打桩船较少，船机费用较高，档期饱满，若采用打桩船进行超长钢管桩沉桩，难以符合实体项目的工期及成本要求。先插桩后挂锤吊打施工工艺，必须采用稳桩平台，稳桩平台一般由稳桩架和辅助桩构成，稳桩架制作周期较长，费用较高，且施工时安装稳桩平台占用主线工期。另外，先插桩后挂锤施工工艺时，插桩自沉深度较浅，由于钢管桩超长，上部自由端长度较大，在风、波、流的作用下，桩顶晃动较大，再加上视线因素，难以实现高空挂锤作业。
发明内容
因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种用于海上风电钢管桩带锤立桩沉桩的施工系统及施工方法；可以在不使用大型打桩船和稳桩平台的情况下进行超长钢管桩沉桩工作，具有沉桩施工方便快捷，降低成本等优点。
本发明是这样实现的，构造一种用于海上风电钢管桩带锤立桩沉桩的施工系统，该系统包括用于承载液压振动锤的平台推车，卷扬机和起重船；其中，平台推车与卷扬机连接并由卷扬机带动其移动，其整体位于起重船上；其中，液压振动锤利用自身夹具的夹持力固定在钢管桩上，所形成的整体通过起重船起吊并立直。
优化的，钢管桩放至桩托上，振动锤自身对应的夹具朝着钢管桩方向。
优化的，钢管桩两侧布置有上吊点，使钢管桩立直后在自重作用下保持竖直状态。
优化的，上吊点通过吊索具与起重船挂钩连接。
优化的，在起重船与吊索具之间加装扁担梁，保证桩锤一体顺利立直。
优化的，在起重船上安装GPS打桩定位系统。
优化的，该系统包括在定位驳船，定位驳船上安装定位龙口和GPS打桩定位系统。
优化的，GPS打桩定位系统包括有GPS-1、GPS-2、GPS-3和激光测距仪组成。
本发明具有如下优点：
（1）本发明包括利用轨道式推车在船舶甲板上实现振动锤组与钢管桩的快速精准对位，利用液压振动锤组自身的夹持能力提前夹持在桩身上，利用起重船的主副钩配合，单船进行钢管桩带锤吊桩立桩作业，依靠船舶的稳性、锚泊系统及GPS打桩定位系统实现平面位置的定位。具有海上钢管桩沉桩施工方便快捷，保证海上作业安全，降低船机成本等优点。
（2）通过利用液压振动锤组自身的夹持能力提前夹持在桩身上，依靠船舶的稳性、锚泊系统及GPS打桩定位系统实现平面位置的定位，实现带锤立桩及沉桩一体化施工，简化了施工工艺，降低了超长钢管桩的施工难度；
（3）超长桩带锤立桩沉桩施工方法施工过程中无需使用稳桩，节省了稳桩平台的材料及加工费用，同时减少了安装稳桩平台的步骤，节约了施工工期。
附图说明
图1是本发明安装振动锤的示意图；
图2是本发明采用打桩定位系统定位的示意图；
图3是本发明上吊点连接方式示意图；
图4是本发明采用定位驳船定位的示意图；
图5是本发明吊桩立桩的示意图；
图6是本发明对应的施工流程示意图。
其中：1、振动锤；2、平台推车；3、夹具；4、钢管桩；5、卷扬机；6、桩托；7、GPS-1；8、GPS-2；9、GPS-3；10、激光测距仪；11、实际桩位；12、设计桩位；13、定位龙口；14、定位驳船；15、下吊点；16、液压油管；17、上吊点；18、扁担梁；19、上吊点；20、吊索具。
具体实施方式
下面将结合附图1-图6对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明通过改进在此提供一种用于海上风电钢管桩带锤立桩沉桩的施工系统，可以在不使用大型打桩船和稳桩平台的情况下进行超长钢管桩沉桩工作，具有沉桩施工方便快捷，降低成本等优点。
如图1-图5所示，可以按照如下方式予以实施；该系统包括用于承载液压振动锤1的平台推车2，卷扬机5和起重船；其中，平台推车2与卷扬机5连接并由卷扬机5带动其移动，起重船上；其中，液压振动锤1利用自身夹具3的夹持力固定在钢管桩4上，所形成的整体通过起重船起吊并立直。
钢管桩4放至桩托6上，振动锤自身对应的夹具3朝着钢管桩4方向。钢管桩4两侧布置有上吊点A19，其好处是使钢管桩4立直后在自重作用下保持竖直状态。上吊点A19通过吊索具20与起重船挂钩连接。在起重船与吊索具20之间加装扁担梁18，其好处是保证桩锤一体顺利立直。
在起重船上安装GPS打桩定位系统。该系统包括在定位驳船14，定位驳船14上安装定位龙口13和GPS打桩定位系统。GPS打桩定位系统包括有GPS-1、GPS-2、GPS-3和激光测距仪11。
GPS打桩定位系统是一种实时载波相位差分技术，是实时处理两个测站载波差分值的差分方法。工作中，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。GPS打桩定位系统包括有GPS基准站、GPS流动站、倾斜仪、激光测距仪11、摄像机、麦克风及其他专用检测设备、计算机和专用测控软件等几部分。
GPS打桩定位系统目前已经成熟应用，定位原理为：在岸上已知控制点上设置基准站，在打桩船船体的中前部适当位置安装2台GPS定位天线，以RTK模式实时测出打桩船上两个固定点的三维坐标，同时根据安装在旋转台。上方的倾斜仪检测船体横摇和纵倾值，计算出理论上水平的船位坐标和方位，再根据打桩船桩架及伸缩支架的倾斜仪和船体前端免棱镜激光测距仪测定的桩身相对位置,通过船体与打桩船桩架的几何关系，推算出桩位坐标和方位，从而达到通过GPS控制桩位的目的。
用于海上风电钢管桩带锤立桩沉桩的施工系统的施工方法，包括以下步骤：
步骤一：安装振动锤；先将钢管桩4吊装至桩托6上，根据钢管桩长度合理设置桩托个数，将液压振动锤1吊点与吊钩连接，利用吊钩升降将振动锤吊起并水平放在平台推车2上，液压振动锤1夹具朝着钢管桩方向，通过调整平台推车2实现液压振动锤1与钢管桩4的对正。通过卷扬机5将平台推车2牵引至钢管桩头处实现振动锤夹具3与钢管桩桩头快速精准对接，利用自身夹具的固定在桩顶上。或者不利用平台推车，直接利用起重船将振动锤安装于钢管桩顶。
步骤二：使用起重船将钢管桩及振动锤组合吊起并立直。
将扁担梁18与起重船吊钩进行可靠连接、扁担梁18与钢管桩4进行可靠连接，通过起重船吊钩与吊臂的配合，利用扁担梁18、吊索具20组合系统实现钢管桩及振动锤组合的立直。
步骤三：利用起重船上安装的打桩定位系统进行钢管桩的定位。
在船上安装GPS-RTK打桩定位系统，通过打桩定位系统指导船只进行钢管桩的定位。也可以通过定位驳船进行钢管桩的定位工作，在定位驳船上安装龙口，采用GPS测量系统指导定位驳船移位，使龙口位置移动到设计桩位处，起重船吊起钢管桩插入龙口，完成钢管桩定位工作
步骤四：自沉完成后使用振动锤将钢管桩打入目标深度。
本发明在此提供一种用于海上风电钢管桩带锤立桩沉桩的施工方法，具有如下优点：
（1）通过利用液压振动锤组自身的夹持能力提前夹持在桩身上，依靠船舶的稳性、锚泊系统及GPS打桩定位系统实现平面位置的定位，实现带锤立桩及沉桩一体化施工，简化了施工工艺，降低了超长钢管桩的施工难度；
（2）超长桩带锤立桩沉桩施工方法施工过程中无需使用稳桩，节省了稳桩平台的材料及加工费用，同时减少了安装稳桩平台的步骤，节约了施工工期。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.用于海上风电钢管桩带锤立桩沉桩的施工系统，其特征在于：该系统包括用于承载液压振动锤（1）的平台推车（2），卷扬机（5）和起重船；其中，平台推车（2）与卷扬机（5）连接并由卷扬机（5）带动其移动，其整体位于起重船上；其中，液压振动锤（1）利用自身夹具（3）的夹持力固定在钢管桩（4）上，所形成的整体通过起重船起吊并立直。
2.根据权利要求1所述用于海上风电钢管桩带锤立桩沉桩的施工系统，其特征在于：钢管桩（4）放至桩托（6）上，振动锤自身对应的夹具（3）朝着钢管桩（4）方向。
3.根据权利要求1或2所述用于海上风电钢管桩带锤立桩沉桩的施工系统，其特征在于：钢管桩（4）两侧布置有上吊点A（19），使钢管桩（4）立直后在自重作用下保持竖直状态。
4.根据权利要求1所述用于海上风电钢管桩带锤立桩沉桩的施工系统，其特征在于：上吊点A（19）通过吊索具（20）与起重船挂钩连接。
5.根据权利要求4所述用于海上风电钢管桩带锤立桩沉桩的施工系统，其特征在于：在起重船与吊索具（20）之间加装扁担梁（18），保证桩锤一体顺利立直。
6.根据权利要求1所述用于海上风电钢管桩带锤立桩沉桩的施工系统，其特征在于：在起重船上安装GPS打桩定位系统。
7.根据权利要求1所述用于海上风电钢管桩带锤立桩沉桩的施工系统，其特征在于：该系统包括在定位驳船（14），定位驳船（14）上安装定位龙口（13）和GPS打桩定位系统。
8.根据权利要求6或7所述用于海上风电钢管桩带锤立桩沉桩的施工系统，其特征在于：所述GPS打桩定位系统包括有GPS-1（7）、GPS-2（8）、GPS-3（10）和激光测距仪（11）。
9.用于海上风电钢管桩带锤立桩沉桩的施工系统的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：安装振动锤；
先将钢管桩（4）吊装至桩托（6）上，根据钢管桩长度合理设置桩托个数，将液压振动锤（1）吊点与吊钩连接，利用吊钩升降将振动锤吊起并水平放在平台推车（2）上，液压振动锤（1）夹具朝着钢管桩方向，通过调整平台推车（2）实现液压振动锤（1）与钢管桩（4）的对正；通过卷扬机（5）将平台推车（2）牵引至钢管桩头处实现振动锤夹具（3）与钢管桩桩头快速精准对接，利用自身夹具的固定在桩顶上；或者不利用平台推车，直接利用起重船将振动锤安装于钢管桩顶；
步骤二：使用起重船将钢管桩及振动锤组合吊起并立直；
将扁担梁（18）与起重船吊钩进行可靠连接、扁担梁（18）与钢管桩（4）进行可靠连接，通过起重船吊钩与吊臂的配合，利用扁担梁（18）、吊索具（20）组合系统实现钢管桩及振动锤组合的立直；
步骤三：利用起重船上安装的打桩定位系统进行钢管桩的定位；
在船上安装GPS-RTK打桩定位系统，通过打桩定位系统指导船只进行钢管桩的定位；也可通过定位驳船进行钢管桩的定位工作，在定位驳船上安装龙口，采用GPS测量系统指导定位驳船移位，使龙口位置移动到设计桩位处，起重船吊起钢管桩插入龙口，完成钢管桩定位工作
步骤四：自沉完成后使用振动锤将钢管桩打入目标深度。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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