CN112796319A - 一种超大型变幅桩架式打桩船 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超大型变幅桩架式打桩船，包括船体、桩架、龙口、变幅油缸、液压锤的配套装置、抱桩器和扶桩器。船体为钢箱型结构，船体的艏部设置一对象鼻梁，船体主甲板的中艏部布置变幅油缸支座和一对换铰撑杆支座；船体主甲板的中艉部布置上层建筑和托架；船体主甲板上还布置十台移船绞车、七台起重绞车和两台杂货吊车；桩架包括主架、吊桩平台、副架和吊锤平台；主架下部还设置龙口靠背机构；副架为四边形变截面桁架结构；龙口焊接在上、中、下层副架平台、第九层主架平台至第一层主架平台的前表面中部以及龙口下靠背的前表面上；变幅油缸的底部铰接在变幅油缸下铰座上。本发明的桩架重量轻，能便于变幅油缸选型，降低建造成本。

Description

一种超大型变幅桩架式打桩船

技术领域

本发明涉及一种超大型变幅桩架式打桩船。

背景技术

水上桩基工程的打桩方式主要有三种，分别是变幅桩架式打桩船打桩、平 台或起重船打桩和振动锤吊打打桩。其中，第二种打桩形式一般适用于垂直桩 基施工，在海油工程和海上风电大型钢管桩施工使用较多，无法适用码头桩基 和海上风电高桩承台斜桩施工；第三种打桩形式施工一般使用在水上钢板桩和 海上风电平台固定桩等小型桩基施工。在目前港口建设、海洋工程、跨海大桥 和海上风电高桩承台等工程桩基施工基本采用第一种打桩形式施工。

近十年来，国家大力提倡新能源建设，海上风电随之应运而生，发展速度 之快，施工装备已无法跟上市场需求，装机容量从最初的4MW已经增加到12MW， 同样水深也逐渐增加，海上风电的风场海域水深达到40米，浙江苍南海上风 电高桩承台的单根斜桩最长为133米，桩重为340t以上，风场水文条件恶劣， 涌浪波浪长，现有的变幅桩架式打桩船已无法完成施工任务。另外从2002年 东海大桥和2003年杭州湾大桥动工开始，国内之后又相继建成了胶州湾大桥、 金塘大桥、大连湾大桥、象山大桥、南澳大桥、港珠澳大桥等跨海大桥，还 有不少垮海大桥在规划中，如平潭大桥、杭州湾垮海铁路大桥、沪舟甬跨海通 道工程等。跨海大桥工程桩基本都在80米桩长、1.5米桩径以上，甚至更大， 也需要更大型的打桩船。因此迫切需要研制出一种新型的超大型变幅桩架式打 桩船以适应工程施工的需要。

现有的变幅桩架式打桩船主要存在以下问题：

1)打桩船打桩作业时，随着打桩深度的增加，桩锤运行越靠近龙口下端， 锤击力越来越大，而且由于桩锤的自重较大，箱型结构的龙口下部的悬臂段将 会承受很大的径向载荷，目前是采用箱形结构的靠背来支撑龙口下部的悬臂段， 这样不仅会增加整个桩架的重量，使桩架的截面模数较低，还会增加制造成本， 并影响船舶性能，同时制约了变幅油缸的选型。目前吊桩平台和吊锤平台都为 箱形结构，且向前的悬臂较长，而箱梁的抗弯截面模数比较大。由于桩架自身 的重量及重心高度对变幅油缸的受力影响很大，打桩工况时桩架产生的力矩约 占变幅油缸总力矩的35％～40％，而倒架工况时，变幅油缸的推力由桩架的重量 和重心位置决定。因此，在满足结构强度和刚度要求的前提下，对桩架结构进 行优化，尽可能减轻桩架重量、降低重心高度，是降低成本、提高变幅油缸使 用安全性的主要手段之一。

2)目前，打桩船的桩架搁置在托架上时，一般使主桩架的后主管的上部 支点搁置在托架的头部垫有硬木的搁置槽内，该搁置槽的底面为与后主管的斜 度适配的斜面；整个桩架由一对象鼻梁上的支座和托架共三点支撑。桩架采用 后主管单管支撑时，桩架在搁置状态下的稳定性较差，拖航过程中桩架的摇摆 更显著，而且，由于托架的顶面与后主管的接触面斜度一致，因而会使托架的 头部承受水平力后对托架的根部产生很大的弯矩，导致托架的载荷增加。

3)桩架式打桩船一般是采用龙口挂柴油锤打桩。由于柴油锤的打击能量 都在200～300kj，能效低，满足不了海上风电大型桩的沉桩需要，尤其满足不 了桩径在1m～3m的桩基承台基础。由于液压锤作用到桩顶的能效达到80％，打 击力和能效远远大于柴油锤，因此海上风电的多桩承台都采用液压锤沉桩。目 前大型液压锤都用于起重船的吊打形式。若采用桩架式打桩船进行海上风电的 沉桩施工，就要将大型液压锤替代柴油锤应用在桩架式打桩船上。液压锤不同 与柴油锤，液压锤的锤体表面没有龙口脚，无法直接与打桩船的龙口进行合理 衔接，液压锤对于桩的偏心度要求比柴油锤高。

4)超大型打桩船可施打的桩径范围为1.6米～5米，桩长为80米～140 米，因此在桩架顶部的吊锤平台上设有可调整锤击中心的滑移平台。在桩架顶 部调整锤击中心的情况下，若采用传统的固定锤击中心的抱桩器，则无法满足 桩位精确定位的施工要求，且容易造成抱桩器、桩架结构和附属构件的损伤。

5)打桩锤的桩帽通过其背面的龙口脚与固定在桩架的正面中部的龙口连 接，可以沿龙口上下移动，桩帽与桩架相对固定，属于静态连接，而钢管桩通 过吊桩钢丝绳与主吊钩系固在一起，与桩架之间为柔性连接，属于动态连接。 随着桩基施工海域离岸越来越远，海域水深越来越深，海域的自然条件更加恶 劣，风浪及涌浪比较大，能满足现场施工打桩船的桩架高度及其他性能都得到 进一步提升，尤其是沉桩的桩长都比较长，海域的风浪对桩顶部的影响幅度更 大，在施工过程中完成立桩后，需要在桩架的顶部完成打桩锤的桩帽与桩顶的 套接的工作比较困难，且施工时的安全风险比较大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种超大型变幅桩架式打 桩船，它能减轻桩架重量，便于变幅油缸的选型，降低船舶的建造成本，改善 船舶性能。

本发明的目的是这样实现的：一种超大型变幅桩架式打桩船，包括船体、 桩架、龙口、变幅油缸、液压锤的配套装置、抱桩器和扶桩器；

所述船体为钢箱型结构，船体的艏部设置一对象鼻梁，船体主甲板的中艏 部布置一个变幅油缸支座和一对换铰撑杆支座；船体主甲板的中艉部布置上层 建筑，并在上层建筑的顶面中部设置托架；船体主甲板上还布置十台移船绞车、 七台起重绞车和两台杂货吊车；

所述桩架包括主架、固定在主架顶面的吊桩平台、固定在吊桩平台顶面的 副架和固定在副架顶面的吊锤平台；

所述主架自下而上依次包括主架下部、主架主体和主架上部；所述主架主 体为等腰倒三角形变截面桁架结构并包括一对前主管、一根后主管和均呈等腰 三角形的第三至第八层主架平台；一对前主管向上延伸至主架上部，一对前主 管向下延伸至主架下部并与一对象鼻梁铰接；所述后主管的下端设有桩架后夹 角结构，该桩架后夹角结构的下端铰接一对换铰撑杆；该桩架后夹角结构与第 四层主架平台的前横管的中部之间连接一根滑道，该滑道的下端为变幅油缸第 一上铰点，该滑道的上端为变幅油缸第二上铰点；所述主架下部包括自下而上 设置的负二层主架平台、负一层主架平台、0号主架平台、第一层主架平台和 第二层主架平台；

所述副架为四边形变截面桁架结构并包括一对前撑管、一对后撑管和上、 中、下层副架平台；所述上、中、下层副架平台一一对应地包括上层前横梁。

中层前横梁和下层前横梁；

所述变幅油缸的底部铰接在所述变幅油缸下铰座上；植桩时，变幅油缸的 活塞杆上端铰接在变幅油缸第一上铰点上；桩架搁置时，变幅油缸的活塞杆上 端铰接在变幅油缸第二上铰点上；其中，

所述托架包括四根支撑管并为左右侧面呈锥形、前后侧面呈等腰梯形的空 间桁架；所述托架左边的两根支撑管的顶面和托架右边的两根支撑管的顶面上 各自对称地安装一个搁置座；

所述主架上部包括一对前主管、两根呈V形地连接在后主管的顶部的后斜 管、两根一一对应地连接在两根后斜管的上端的后直管和连接两根后直管的下 端与一对前主管之间且呈等腰梯形的第九层主架平台；两根后直管的下端为桩 架向后倾倒时与托架上的两个搁置座接触的支点，在两个支点的后侧面上各自 安装一个支座，该两个支座的面板在所述桩架向后倾倒至搁置角度时呈水平状 并一一对应地搁置在所述托架的两个搁置座上；

所述0号主架平台、第一层主架平台和第二层主架平台均呈等腰梯形并各 自包括一根前横杆、两根侧杆和一根后横杆，且0号主架平台的后横杆、第一 层主架平台的后横杆和第二层主架平台的后横杆的长度相等；所述负一层主架 平台和负二层主架平台均呈等腰三角形并各自包括两根侧杆和一根后横杆；

所述主架下部还设置龙口靠背机构，该龙口靠背机构包括一根龙口下靠背、 一对下部后主杆、一对上后撑杆和一对下后撑杆；其中，所述龙口下靠背固定 在第一层主架平台的前横杆的中部、0号主架平台的前横杆的中部、负一层主 架平台的两根侧杆的前端和负二层主架平台的两根侧杆的前端；一对下部后主 杆呈倒V形地连接在后主管的下端与一对前主管的下端之间且与第二层主架平 台的后横杆的两端相交；一对上后撑杆平行地且向前倾斜地连接在第二层主架 平台的后横杆的两端与0号主架平台的后横杆的两端之间并与第一层主架平台 的后横杆的两端相交；一对下后撑杆呈V形地连接在一对上后撑杆的下端与龙 口下靠背的下部两侧面之间并分别与负一层主架平台的后横杆的两端及负二层主架平台的后横杆的两端相交；

所述龙口焊接在上、中、下层副架平台、第九层主架平台至第一层主架平 台的前表面中部以及龙口下靠背的前表面上；

所述液压锤的配套装置包括液压锤导向架、液压锤、吊梁、过渡桩帽和沉 桩桩帽；其中，所述液压锤导向架的背面上间隔地设置两对龙口脚，使液压锤 导向架通过两对龙口脚可滑动地安装在龙口上，该液压锤导向架的正面对应所 述液压锤上的两道环槽设置两个抱箍，使所述液压锤通过两个抱箍安装在液压 锤导向架上；所述吊梁的底面中部设有一对夹持所述液压锤的液压锤吊耳的吊 梁吊耳并通过销轴与液压锤吊耳连接；所述过渡桩帽筒体的顶部设有法兰并通 过法兰螺栓与所述液压锤的底部法兰连接；所述沉桩桩帽通过一对龙口脚可滑 动地安装在所述龙口上；提锤时，用两根链条连接沉桩桩帽和过渡桩帽，在击 锤沉桩时，脱开链条与沉桩桩帽的连接；

所述抱桩器安装在所述主架的0号主架平台上；

所述扶桩器安装在所述主架的第四层主架平台上。

上述的超大型变幅桩架式打桩船，其中，

所述副架的下层副架平台中的下层前横梁向右外侧延伸一段下层前横梁 悬臂；

所述吊桩平台包括一根后横梁、一根左纵框梁、一根右纵框梁、一根右外 纵梁、一根前横梁、一根后端连接在左纵框梁的前端的左吊梁、一根后端连接 在右纵框梁的前端的右吊梁、一根后端连接在右外纵梁的前端的右外吊梁和一 根连接在右吊梁的前端和右外吊梁的前端的前外横梁；

所述吊桩平台与副架之间还设置拉杆机构，该拉杆机构包括一根直拉杆和 第一斜拉杆至第五斜拉杆；所述直拉杆连接在前横梁的右端与副架的下层前横 梁悬臂的外端之间；第一斜拉杆连接在左吊梁的前端与副架的下层前横梁的左 端之间；第二斜拉杆连接在右吊梁的前端与副架的下层前横梁的右端之间；第 三斜拉杆连接在右外吊梁的前端与副架的下层前横梁悬臂的外端之间；第四斜 拉杆连接在右外吊梁的后端与副架的下层前横梁的右端之间；第五斜拉杆连接 在后横梁的右部与副架的下层前横梁悬臂的外端之间。

上述的超大型变幅桩架式打桩船，其中，所述吊锤平台包括顶左纵梁、顶 右纵梁、顶后横梁、顶中横梁和顶前横梁；所述左纵梁固定在副架的位于左边 的前撑管的顶面和后撑管的顶面上；所述顶右纵梁固定在位于右边的前撑管的 顶面和后撑管的顶面上；所述顶后横梁固定在顶左纵梁的后端和顶右纵梁的后 端；所述顶中横梁固定在副架的一对前撑管的顶面之间；所述顶前横梁跨接在 顶左纵梁的前端和顶右纵梁的前端之间；

所述吊锤平台与副架之间还设置撑杆机构，该撑杆机构包括两根一一对应 地连接在顶左纵梁的前段的底面中部与龙口的顶面左边之间以及顶右纵梁的 前段的底面中部与龙口的顶面右边之间的斜撑杆。

上述的超大型变幅桩架式打桩船，其中，所述第一层主架平台的后横杆的 两端与一对上后撑杆之间各自连接一根水平斜连杆；一对上后撑杆的下端与两 根水平斜连杆的外端之间各自连接一根斜连杆。

上述的超大型变幅桩架式打桩船，其中，所述液压锤导向架为四棱柱体结 构；所述吊梁的底面还在一对吊梁吊耳的两侧各自设置两个撑脚，该吊梁上设 有用于吊挂吊锤钢丝绳的吊梁滑轮；所述过渡桩帽包括过渡桩帽筒体和过渡铁 砧；所述过渡桩帽筒体的内壁底部设置一圈下限位环，该过渡桩帽筒体的外表 面上中心对称地固定一对上挂耳；该过渡桩帽筒体的顶部设有法兰并通过法兰 螺栓与所述液压锤的底部法兰连接，使液压锤的锤芯位于过渡桩帽筒体的内腔 上部；所述过渡铁砧的外径大于所述锤芯的外径并与下限位环的内径适配，该 过渡铁砧的外表面顶部设置一圈外径与所述过渡桩帽筒体的内径适配的上限 位环，该过渡铁砧安装在过渡桩帽筒体的内腔中并通过上限位环和下限位环的限位使过渡铁砧的下部露出过渡桩帽筒体的底面；所述沉桩桩帽包括桩帽筒体、 铁砧和桩帽盖板，所述桩帽筒体的背面设有一对龙口脚，使沉桩桩帽通过该对 龙口脚可滑动地安装在所述龙口上，该桩帽筒体的内壁中部通过一圈凸环分隔 成上桩帽筒体和下桩帽筒体；所述铁砧安装在上桩帽筒体内；所述桩帽盖板固 定在桩帽筒体的顶部，该桩帽盖板的中心开设一过渡铁砧穿孔，该桩帽盖板上 还在过渡铁砧穿孔的外围中心对称地设置一对下挂耳；提锤时，将两根链条一 一对应地连接在沉桩桩帽的一对下挂耳和过渡桩帽的一对上挂耳之间。

上述的超大型变幅桩架式打桩船，其中，所述抱桩器包括下固定座、下纵 向伸缩油缸、下滑动座、一对大摇臂、一对小摇臂、一对大摇臂油缸、一对小 摇臂油缸、一对大抱臂和一对小抱臂；其中，所述下固定座安装在所述0号主 架平台上；所述下纵向伸缩油缸安装在所述下固定座的后端中部的油缸座上； 所述下滑动座可滑动地安装在所述下固定座的中前部且后端中部与所述下纵 向伸缩油缸的活塞杆连接，该下滑动座的前部两侧面上各自对称地设置一个前 铰支座，该下滑动座的后部两侧面上各自对称地设置一个后铰支座；一对大摇 臂的后端一一对应地与所述下滑动座的两个前铰支座铰接；该一对大摇臂的中部内侧面上各自沿径向设置大抱臂座；一对小摇臂的内侧中部一一对应与一对 大摇臂的前端铰接；该一对小摇臂的前部内侧面上各自沿径向设置小抱臂座； 一对大摇臂油缸的后端一一对应地与所述下滑动座的两个后铰支座铰接，该一 对大摇臂油缸的活塞杆一一对应地与一对大摇臂的外侧中部铰接；一对小摇臂 油缸的后端一一对应地与一对大摇臂的外侧中部铰接，该一对小摇臂油缸的活 塞杆一一对应地与一对小摇臂的后端铰接；一对大抱臂一一对应地在安装一对 大抱臂座上；一对小抱臂一一对应地在安装一对小抱臂座上。

上述的超大型变幅桩架式打桩船，其中，所述扶桩器包括上固定支架、上 后撑座、一对上纵向伸缩油缸、上滑动座、一对外伸臂、一对扶手油缸座和一 对伸缩扶手；其中，所述上固定支架安装在所述第六层主架平台上；所述上后 撑座固定在所述上固定支架的后端；一对上纵向伸缩油缸一左一右地安装在所 述上后撑座上；所述上滑动座可滑动地安装在所述上固定支架上，该上滑动座 的左后端和右后端一一对应地一对上纵向伸缩油缸的活塞杆铰接；所述外伸臂 呈V形，一对外伸臂一一对应地且开口向背地固定连接在所述上滑动座的左前 端和右前端；所述扶手座的表面上开设若干对连接孔，一对扶手座的后端面一 一对应地焊接在一对外伸臂的前端面上；所述伸缩扶手上对应所述扶手座上的 螺栓孔开设螺栓孔，该一对伸缩扶手一一对应地通过螺栓安装在一对扶手座上。

本发明的超大型变幅桩架式打桩船具有以下特点：

1、以耐波性理论计算为基础对船型优化，得到耐波性最佳的船舶主尺度。

2、对桩架进行了以下优化：能减轻桩架重量，便于变幅油缸的选型，仅 采用一台变幅油缸就可完成全部桩架的变幅动作，改变了目前同类船舶需要主、 副三台变幅油缸的状况，降低船舶的建造成本，改善船舶性能。

3、对桩架搁置结构进行了优化，使整个桩架由前下部的两个铰座和后部 的双点水平支撑共四点支撑，当桩架的后部搁置在托架上时，托架的顶部只承 受垂直力，能有效地避免托架顶部承受水平力后对托架根部产生很大的弯矩， 使托架的载荷大幅度降低，便于托架的结构优化。同时，由于整个桩架向后倾 倒后由四点支撑，桩架在拖航过程中更稳定，同时通过搁置座的竖向部的限位 作用，能有效减小拖航过程中桩架的左右摇摆。

4、本发明设计了液压锤配套装置，能使型号为S-800的液压锤应用于打 桩船上，满足海上风电大型桩的沉桩需要：

5、本发明的抱桩器能调节抱桩的中心距，且抱得牢，打的开，还能扩大 打桩船的施工桩径范围。

6、本发明为了能方便地在桩架的顶部完成打桩锤的桩帽与桩顶的套接的 工作，在桩架的第六层平台上设置扶桩器，该扶桩器不仅能适应打桩船施工时 锤击中心的变化和桩径的变化，并能使桩帽比较容易地套在桩顶上。

附图说明

图1是本发明的超大型变幅桩架式打桩船的侧视图；

图2是本发明的超大型变幅桩架式打桩船的主甲板的俯视图；

图3是本发明的超大型变幅桩架式打桩船的桩架的主视图；

图4是本发明的超大型变幅桩架式打桩船的桩架的侧视图；

图5是本发明的打桩船的桩架的主架下部的侧视图；

图6是图5中的A向视图；

图7是图5中的B向视图；

图8是本发明的打桩船的桩架的吊桩平台以上部分的主视图；

图9是本发明的打桩船的桩架的吊桩平台以上部分的侧视图；

图10是本发明的打桩船的桩架的吊桩平台的俯视图；

图11是图9中的C-C向视图；

图12是本发明的打桩船的桩架的吊锤平台的俯视图；

图13是本发明的桩架的主架上部的后视图；

图14是本发明的打桩船的托架的前视图；

图15是本发明的打桩船的桩架在搁置状态的侧视图；

图16是本发明的打桩船的桩架在搁置状态的后视图；

图17是本发明的打桩船的液压锤的配套装置的轴测图；

图18是本发明的打桩船的液压锤的配套装置的主视图；

图19是图18的侧视图；

图20是图19中的D-D向视图；

图21是本发明的抱桩器的侧视图；

图22是本发明的抱桩器的俯视图；

图23a是本发明的抱桩器的第一级抱臂的结构示意图；

图23b是本发明的抱桩器的第二级抱臂的结构示意图；

图23c是本发明的抱桩器的第三级抱臂的结构示意图；

图24a是本发明的抱桩器在最大锤击中心时大小摇臂打开的状态图；

图24b是本发明的抱桩器在最大锤击中心时大摇臂抱紧、小摇臂打开的状 态图；

图24c是本发明的抱桩器在最大锤击中心时大小摇臂抱紧的状态图；

图25a是本发明的抱桩器在最大锤击中心时大小摇臂打开的状态图；

图25b是本发明的抱桩器在最大锤击中心时大摇臂抱紧、小摇臂打开的状 态图；

图25c是本发明的抱桩器在最大锤击中心时大小摇臂抱紧状态图。

图26是本发明的扶桩器的侧视图；

图27是本发明的扶桩器的俯测图；

图28是发明的扶桩器中的上固定支架和上后撑座安装在第六层主架平台 上的侧视图；

图29a是本发明的扶桩器在最大锤击中心扶桩时与第六层主架平台的相对 位置俯视图；

图29b是本发明的扶桩器在最小锤击中心扶桩时与第六层主架平台的相对 位置俯视图；

图29c是本发明的扶桩器在非工作状态下与第六层主架平台的相对位置俯 视图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1至图29c，本发明的超大型变幅桩架式打桩船，包括船体10、 桩架20、龙口30、变幅油缸50、液压锤60、液压锤的配套装置60A、抱桩器 70和扶桩器80。

船体10的艏部设置一对象鼻梁10A，船体主甲板的中艏部布置一个变幅油 缸支座501和一对换铰撑杆支座502；船体主甲板的左艏部布置第一至第五移 船绞车101～105，船体主甲板的右艏部布置第六至第十移船绞车106～110； 船体主甲板的中艉部布置上层建筑10B，并在上层建筑10B的顶面中部设置托 架40；船体主甲板的中部布置左主吊桩绞111、右主吊桩绞车112、副吊桩绞 车113、吊锤绞车114、启锤绞车115、左杂用绞车116和右杂用绞车117，船 体主甲板的左、右中部各自布置一台杂货吊车118(见图2)。第一至第十移 船绞车101～110的卷筒与驱动马达之间均连接减速齿轮箱，齿轮箱上均设有 罩壳，能够降低噪音，防尘和耐腐蚀。

桩架20包括主架20A、固定在主架20A顶面的吊桩平台20B、固定在吊桩 平台20B顶面的副架20C和固定在副架20C顶面的吊锤平台20D。

主架20A自下而上依次包括主架下部201、主架主体200和主架上部202； 其中，主架主体200为等腰倒三角形变截面桁架结构并包括一对前主管211、 一根后主管212和第三至第八层主架平台133～138，第三至第八层主架平台 133～138均呈等腰三角形并各自包括一根前横管和一对侧横管；第四层主架平 台134的一对侧横管与第五层主架平台135的一对侧横管之间通过剪刀撑管 213连接；其余主架平台的一对侧横管与相邻的主架平台的一对侧横管之间各 自通过一根侧斜管214连接(见图3和图4)，仅采用斜管214连接，相比于剪刀撑管能大大减轻重量。

一对前主管211向上延伸至主架上部202，向下延伸至主架下部201并与 一对象鼻梁10A上的桩架支座10C铰接；后主管212的下端设有桩架后夹角结 构，该桩架后夹角结构的下端铰接两根换铰撑杆210，该桩架后夹角结构与第 四层主架平台的前横管的中部之间连接一根滑道220，该滑道220的下端为变 幅油缸第一上铰点511，该滑道220的上端为变幅油缸第二上铰点512(见图1)。

主架下部201包括均呈等腰梯形的0号主架平台130、第一层主架平台131 和第二层主架平台132以及均呈等腰三角形的负一层主架平台151和负二层主 架平台152；其中，0号主架平台130、第一层主架平台131和第二层主架平台 132各自包括一根前横杆、两根侧横杆和一根后横杆；0号主架平台的前横杆 130a、第一层主架平台的前横杆131a和第二层主架平台的前横杆132a均连接 在一对前主管211之间；0号主架平台的后横杆130b、第一层主架平台的后横 杆131b和第二层主架平台的后横杆132b的长度相等；负一层主架平台151和 负二层主架平台152各自包括两根侧杆和一根后横杆；

主架下部201还包括一根龙口下靠背301、一对下部后主杆121、一对上 后撑杆122和一对下后撑杆123；其中，龙口下靠背301固定在第一层主架平 台131的前横杆131a的中部、0号主架平台130的前横杆130a的中部、负一 层主架平台151的两根侧杆的前端和负二层主架平台152的两根侧杆的前端； 一对下部后主杆121呈倒V形地连接在后主管212的下端与一对前主管211的 下端之间且与第二层主架平台的后横杆132b的两端相交；一对上后撑杆122 平行地且向前倾斜地连接在第二层主架平台的后横杆132b的两端与0号主架 平台的后横杆130b的两端之间并与第一层主架平台的后横杆131b的两端相交； 一对下后撑杆123呈V形地连接在一对上后撑杆122的下端与龙口下靠背301 的下部两侧面之间并与负一层主架平台的后横杆151b的两端及负二层主架平 台的后横杆152b的两端相交；第一层主架平台的后横杆131b的两端与一对上 后撑杆122之间各自连接一根水平斜连杆171；一对上后撑杆122的下端与两 根水平斜连杆171的外端之间各自连接一根斜连杆172；

负一层主架平台的后横杆151b的两端与0号主架平台的后横杆130b的中 部之间设置两根呈倒V形的第一斜连杆161；0号主架平台的后横杆130b的两 端与第一层主架平台的后横杆131b的中部之间设置两根呈倒V形的第二斜连 杆162；第一层主架平台的后横杆131b的中部与第二层主架平台的后横杆132b 的两端之间设置两根呈V形的第三斜连杆163；

龙口下靠背301在负一层主架平台151位置的两侧面各自连接一根横吊杆 181；两根横吊杆181的外端与0号主架平台的前横杆130a之间各自连接一根 直吊杆182；两根横吊杆181的外端与一对下后撑杆123之间各自连接一根后 撑杆(见图5至图7)。

副架20C为四边形变截面桁架结构并包括一对前撑管31、一对后撑管32 和下层副架平台、中层副架平台和上层副架平台，下层副架平台、中层副架平 台和上层副架平台一一对应地包括跨接在一对前撑管31之间的下层前横梁33、 中层前横梁34、上层前横梁35；下层前横梁33向右外侧延伸一段下层前横梁 悬臂330；上层前横梁35的前端还延伸一龙口座300(见图8至图9)。

龙口30焊接在上、中、下层副架平台的前表面中部和第一至第九层主架 平台的前表面中部，龙口30的下部悬臂段焊接在龙口下靠背301的前表面。 龙口30为箱型结构且在上部的两侧面上各自开设一列腰圆形减轻孔。

本发明将主架下部201的龙口靠背机构采用桁架式结构，用于支撑龙口30 下部的悬臂段，相对减小了龙口下部的悬臂段长度，从而改善了龙口30的受 力，而且桁架式结构相对于箱形结构能显著地增大截面模数，并且在同等的载 荷条件下，桁架式结构能有效减轻重量。

吊桩平台20B包括一根后横梁21、一根左纵框梁22、一根右纵框梁23、 一根右外纵梁24、一根前横梁25、一根后端连接在左纵框梁22的前端的左吊 梁26b、一根后端连接在右纵框梁23的前端的右吊梁27、一根后端连接在右 外纵梁24的前端的右外吊梁28和一根连接在右吊梁27的前端和右外吊梁28 的前端的前外横梁29(见图10)。

吊桩平台20B与副架20C之间还设置拉杆机构，该拉杆机构包括一根直拉 杆和第一斜拉杆至第五斜拉杆；其中，直拉杆310连接在前横梁25的右端与 副架20C的下层前横梁悬臂330的外端之间；第一斜拉杆311连接在左吊梁26 的前端与副架20C的下层前横梁33的左端之间；第二斜拉杆312连接在右吊 梁27b的前端与副架20C的下层前横梁33的右端之间；第三斜拉杆313连接 在右外吊梁28b的前端与副架20C的下层前横梁悬臂330的外端之间；第四斜 拉杆314连接在右外吊梁28的后端与副架20C的下层前横梁33的右端之间； 第五斜拉杆315连接在后横梁21的右部与副架20C的下层前横梁悬臂330的 外端之间(见图11)。

本发明将吊桩平台20B采用箱梁结构且与副架20C之间设置拉杆机构，增 加拉杆机构后，吊重时重物载荷对吊桩平台20B的悬臂吊梁根部产生的弯矩大 大降低，可减小箱梁的抗弯截面模数，减轻吊桩平台20B的重量。

吊锤平台20D包括顶左纵梁41、顶右纵梁42、顶后横梁43、顶中横梁44 和顶前横梁45；其中，顶左纵梁41固定在副架20C的位于左边的前撑管31的 顶面和后撑管32的顶面上；顶右纵梁42固定在位于右边的前撑管31的顶面 和后撑管32的顶面上；顶后横梁43固定在顶左纵梁41的后端和顶右纵梁42 的后端；顶中横梁44固定在副架20C的一对前撑管31的顶面之间；顶前横梁 45跨接在顶左纵梁41的前端和顶右纵梁42的前端之间。

吊锤平台20D与副架20C之间还设置撑杆机构，该撑杆机构包括两根一一 对应地连接在顶左纵梁41的前段的底面中部与龙口座300的顶面左边之间以 及顶右纵梁42的前段的底面中部与龙口座300的顶面右边之间的斜撑杆400 (见图12)。

本发明将吊锤平台20D采用箱梁结构并为开口式结构，且吊锤平台20D与 副架20C之间设置撑杆机构，增加撑杆机构后，相当于减小了吊锤平台20D的 悬臂梁长度，使吊锤载荷对悬臂梁根部产生的弯矩大大降低，从而可减小箱梁 的抗弯截面模数，减轻吊锤平台20D的重量。

主架上部202包括一对前主管211、两根呈V形地连接在后主管212的顶 部的后斜管221、两根一一对应地连接在两根后斜管222的上端的后直管222 和连接在两根后直管222的下端与一对前主管211之间的第九层主架平台139， 该第九层主架平台139呈等腰梯形；两根后直管222的下端为桩架20向后倾 倒时与托架40上的两个搁置座410接触的支点，在两个支点的后侧面上各自 安装一个支座420(见图13)；支座420包括一块中纵肋板、两块边板、若干 横肋板和一块面板；两块边板的后部向内弯折。

托架40包括四根支撑管并为左右侧面呈锥形、前后侧面呈等腰梯形的空 间桁架；托架40左边的两根支撑管的顶面和托架右边的两根支撑管的顶面上 各自对称地安装一个搁置座410；搁置座410包括下底板、固定在下底板的外 端的外侧板、呈L形的上底板、间隔地固定在下底板与上底板的横向部之间的 竖肋板、固定在外侧板与上底板的竖向部之间的横肋板、固定在下底板的内端 与上底板的内端之间的内侧板和固定在外侧板的顶端与上底板的顶端之间的 顶板，使搁置座410呈L形箱型结构，并且上底板的横向部为水平面，上底板 的竖向部向外倾斜；上底板的横向部的顶面和竖向部的内侧面上各自通过螺栓 安装木垫板418(见图14)。

主架上部202的两个支座420的弯折边的斜度与托架40上的两个搁置座 410的上底板的竖向部的斜度适配，两个支座420的面板在桩架20向后倾倒至 搁置角度时呈水平状并一一对应地搁置在托架40的两个搁置座410上(见图15 和图16)。

本发明在托架40的顶部安装两个顶面为水平面的搁置座410，并将主架上 部202转化为四边形桁架，并在主架上部202的两根后直管222的下端各自设 置一个支座420，使桩架20在拖航时，桩架20向后倾倒时，桩架20的后部得 到双点水平支撑，使整个桩架20由前下部的两个铰座和后部的双点水平支撑 共四点支撑，当桩架20的后部搁置在托架40上时，托架40的顶部只承受垂 直力，能有效地避免托架40顶部承受水平力后对托架40根部产生很大的弯矩， 使托架40的载荷大幅度降低，便于托架40的结构优化。同时，由于整个桩架20向后倾倒后由四点支撑，桩架20在拖航过程中更稳定，同时通过搁置座410 的竖向部的限位作用，能有效减小拖航过程中桩架20的左右摇摆。

变幅油缸50的底部与船体主甲板上的变幅油缸下铰座501铰接；植桩时， 变幅油缸50的活塞杆上端铰接在桩架20的变幅油缸第一上铰点511上；桩架 20搁置时，变幅油缸50的活塞杆上端铰接在桩架20的变幅油缸第二上铰点 512上。

液压锤60为圆柱体且锤芯600突出底面，该液压锤60的顶面中心带有一 个液压锤吊耳601，该液压锤60的外表面上具有两道环槽602。

液压锤的配套装置60A包括液压锤导向架63、吊梁64、过渡桩帽65和沉 桩桩帽66(见图17至图20)；其中；

液压锤导向架63为四棱柱体结构且背面上间隔地设置两对龙口脚630，使 液压锤导向架63通过两对龙口脚630可滑动地安装在龙口30上，该液压锤导 向架63的正面对应液压锤60上的两道环槽602设置两个抱箍631，使液压锤 60通过两个抱箍631安装在液压锤导向架63上；两个抱箍631的内表面与液 压锤60的外表面之间还设有摩擦片632。

吊梁64为箱体结构梁且底面中部设有一对吊梁吊耳641，该一对吊梁吊耳 641夹持在液压锤吊耳601的两侧并通过销轴与液压锤吊耳连601连接；该吊 梁64的底面还在一对吊梁吊耳641的两侧各自设置两个撑脚642，该吊梁64 上还设有用于吊挂吊锤钢丝绳的吊梁滑轮643。

过渡桩帽65包括过渡桩帽筒体651和过渡铁砧652；其中，过渡桩帽筒体 651的内壁底部设置一圈下限位环6511，该过渡桩帽筒体651的外表面上中心 对称地固定一对上挂耳6512，该过渡桩帽筒体651的顶部设有法兰并通过法兰 螺栓与液压锤60的底部法兰连接，使液压锤60的锤芯600位于过渡桩帽筒体 651的内腔上部；过渡铁砧652的外径大于锤芯600的外径并与下限位环6511 的内径适配，该过渡铁砧652的外表面顶部设置一圈外径与过渡桩帽筒体651 的内径适配的上限位环6521，该过渡铁砧652安装在过渡桩帽筒体651的内腔 中并通过上限位环6521和下限位环6511的限位使过渡铁砧652的下部露出过 渡桩帽筒体651的底面。

沉桩桩帽66包括桩帽筒体661和通过螺钉安装在桩帽筒体661顶部的桩 帽盖板662，其中，桩帽筒体661的背面设有一对龙口脚660，使沉桩桩帽6 通过该对龙口脚660可滑动地安装在龙口30上，该桩帽筒体661的内壁中部 通过一圈凸环611分隔成上桩帽筒体和下桩帽筒体，上桩帽筒体内安装铁砧60； 桩帽盖板662的中心开设一过渡铁砧穿孔，该桩帽盖板662上还在过渡铁砧穿 孔的外围中心对称地设置一对下挂耳612；提锤时，用两根链条650一一对应 地连接在沉桩桩帽66的一对下挂耳612和过渡桩帽65的一对上挂耳512之间，使液压锤60、过渡桩帽65和沉桩桩帽66一起套桩，在击锤沉桩时，脱开两根 链条650与沉桩桩帽66的连接，使沉桩桩帽66单独套装在待沉桩的顶部。

为了在打桩船上使用型号为S-800的液压锤，本发明作了以下改进：

1)在液压锤60的顶部设置用于提升和下降液压锤60的吊梁64；液压锤 60在桩架20上提升和下降通过打桩船上的吊锤绞车114、安装在桩架顶部吊 锤平台20D上的滑轮和安装在吊梁64上的吊梁滑轮643实现液压锤60在桩架 20上提升和下降。由于液压锤60与吊梁64是铰接，因此在吊梁64的底面设 置四个撑脚642，防止沉桩时吊锤钢丝绳放松后吊梁64会倾倒搁置在液压锤 60的顶面；

2)在龙口39与液压锤60之间设置用于保证液压锤60与桩架20的轴线平 行，保证沉桩的垂直度或斜度的液压锤导向架63；该液压锤导向架63的背面 设置两对龙口脚630，并对应液压锤60上的两道环槽602各自设置一个抱箍631，该两个抱箍631一一对应地安装在液压锤60的两道环槽602中，使液压 锤60借助液压锤导向架63上的两对龙口脚630与龙口30连接；打桩作业时， 液压锤60通过液压锤导向架63沿龙口30上下滑动。由于液压锤60上的环槽 602的深度只有20mm，为防止抱箍631松脱，在两个抱箍631的内表面与液压 锤60的外表面之间还设有摩擦片632，并且每个抱箍631的前半抱箍和后半抱 箍的接触面留有6mm的间隙，便于预紧。

3)按照液压锤出厂的要求，一般液压锤60与沉桩桩帽66是通过法兰螺栓 连接在一起的，液压锤60随沉桩桩帽66套桩并进行沉桩。由于海上风电沉桩 时通常会出现溜桩现象，溜桩时钢管桩突然急速下沉会造成钢管桩倾倒，使吊 锤钢丝绳和桩架受损，为此将液压锤60和沉桩桩帽66分离，发生溜桩时，沉 桩桩帽66随钢管桩下溜，但沉桩桩帽66背面的龙口脚660可以防止钢管桩倾 倒，由于液压锤60不随钢管桩下溜，使吊锤钢丝绳免遭损坏。

4)在液压锤60的底部设置用于防止溜桩及锤芯偏击的过渡桩帽65：由于 液压锤60和沉桩桩帽66分离后，会造成液压锤60的锤芯600锤击沉桩桩帽 66内的铁砧660时出现偏击(液压锤的说明书上要求锤和桩之间的角度不超过 1：60)，为此在液压锤60的底部增设过渡桩帽65，将过渡桩帽65通过法兰 螺栓与液压锤60连接，由于设置在过渡桩帽65内的过渡铁砧652的直径不仅 大于锤芯600的外径，还大于及沉桩桩帽66的铁砧660顶端的直径，从而保 证了锤芯600不偏击。将过渡桩帽65与沉桩桩帽66通过两根链条650连接， 提锤时，液压锤60、过渡桩帽65和沉桩桩帽66一起提升后套桩，套桩后把链 条650解开，沉桩时，液压锤的能量通过液压锤60的锤芯600、过渡铁砧652 和铁砧660传递后作用到钢管桩顶进行沉桩。

抱桩器70安装在主架20的0号主架平台130上；抱桩器70包括下固定 座1、下纵向伸缩油缸2、下滑动座3、一对大摇臂4、一对小摇臂5、一对大 摇臂油缸6、一对小摇臂油缸7、一对大抱臂8和一对小抱臂9(见图21和图 22)；其中，

下固定座71安装在打桩船的桩架的0号主架平台130上；下固定座71包 括一对上层纵杆、四根间隔地跨接在一对上层纵杆之间的上层横杆、一对下层 纵杆、四根间隔地跨接在一对下层纵杆之间的下层横杆、一对一一对应地连接 在一对上层纵杆的前端与一对下层纵杆的前端之间的前直杆和一个连接在一 对上层纵杆的后端与一对下层纵杆的后端之间的后撑架；一对上层纵杆的底面 和一对下层纵杆的顶面各自设有一根纵向轨道；后撑架的中部后端设置一下油 缸座；

下纵向伸缩油缸72安装在固定座71的后端中部的油缸座上；

下滑动座73的前部左右边和后部左右边各自对应下固定座71上的两根纵 向轨道设置上支撑滚轮733和下支撑滚轮734，使下滑动座73可滑动地安装在 下固定座71的中前部且后端中部与下纵向伸缩油缸72的活塞杆连接，该下滑 动座3的前部两侧面上各自对称地设置一个前铰支座731，该下滑动座73的后 部两侧面上各自对称地设置一个后铰支座732；

一对大摇臂74的后端一一对应地与下滑动座73的两个前铰支座731铰接； 该一对大摇臂774的中部内侧面上各自沿径向设置大抱臂座，该大抱臂座为滚 轮支撑座780；

一对小摇臂75的内侧中部一一对应与一对大摇臂74的前端铰接，该一对 小摇臂75的前部内侧面上各自沿径向设置小抱臂座，该小抱臂座也为滚轮支 撑座780；

一对大摇臂油缸76的后端一一对应地与下滑动座3的两个后铰支座32铰 接，该一对大摇臂油缸76的活塞杆一一对应地与一对大摇臂74的外侧中部铰 接；

一对小摇臂油缸77的后端一一对应地与一对大摇臂74的外侧中部铰接， 该一对小摇臂油缸77的活塞杆一一对应地与一对小摇臂75的后端铰接；

一对大抱臂78一一对应地在安装一对大抱臂座(滚轮支撑座780)上；

一对小抱臂79一一对应地在安装一对小抱臂座(滚轮支撑座780)上。

大抱臂78和小抱臂79的结构相同并均根据桩径为第一级抱臂78A或第一 级抱臂78A连接第二级抱臂78B或第一级抱臂78A依次连接第二级抱臂78B和 第三级抱臂78C；第一级抱臂78A包括前部带有第一法兰781a的第一管节781b 和连接在第一管节781b的前端的第一滚轮781c，第一管节781b的后部直接固 定在滚轮支撑座780上；第二级抱臂78B包括后端带有第二法兰782a的第一 滚轮套781d、连接在第一滚轮套781d的前端且前部带有第三法兰783a的第二 管节782b和连接在第二管节782b的前端的第二滚轮782c，第一滚轮套781d 套在第一滚轮781c后通过第二法兰782a与第一法兰781a连接；第三级抱臂 78C包括后端带有第四法兰784a的第二滚轮套782d、连接在第二滚轮套782d 的前端的第三滚轮783c，第二滚轮套782d套在第二滚轮782c后通过第四法兰 784a与第三法兰783a连接(见图23a、图23b和图23c)。

本发明的抱桩器70，通过一对大摇臂74和一对小摇臂75的合拢与打开， 实现下桩时的抱桩定位和打桩后船舶与桩的分离；一对大摇臂74和一对小摇 臂75的动作都可以单独操作，能根据现场施工的需要灵活开关，实现一对大 摇臂74和一对小摇臂75的全开全关和半开半关，既能实现“左开右关”也能 实现“前开后关”(见图24a、图24b、图24c和图25a、图25b、图25c)。 一对大摇臂74和一对小摇臂75安装在下滑动座73上，下滑动座73通过下纵向伸缩油缸72的驱动能沿船舶的前后方向进行移动，改变其与龙口30的相对 位置，能调节锤击中心距的范围为1.43m～2.8m，以满足桩架20顶部吊锤调节 锤击中心距改变的要求，通过安装在下固定座71后端的下纵向液压油缸72来 实现下滑动座73在下固定座71上沿纵向移动，并在下固定座71的一对下层 纵杆上开设的定位孔和下滑动座73的两侧面上开设的定位孔之间用两根定位 插销实现下滑动座73的位置固定；一一对应地铰接在下滑动座73两侧的一对 大摇臂74通过大摇臂油缸76的液压控制作打开和抱拢的动作；一一对应地铰 接在一对大摇臂74前端的一对小摇臂75通过小摇臂油缸77的液压控制作打 开和抱拢的动作；安装在一对大摇臂74上的大抱臂78和安装在一对小摇臂75 上的小抱臂79，通过采用不同级的抱臂，实现可抱桩的不同桩径，可抱桩的直 径为1.5m～5m。

扶桩器80安装在主架20的第六层主架平台136上；扶桩器80包括上固 定支架81、上后撑座82、一对上纵向伸缩油缸83、上滑动座84、一对外伸臂 85、一对扶手座86和一对伸缩扶手87(见图26至图28)；其中，

上固定支架81包括一对上层纵杆、三根间隔地跨接在一对上层纵杆之间 的上层横杆、一对下层纵杆、三根间隔地跨接在一对下层纵杆之间的下层横杆 和一对一一对应地连接在一对上层纵杆的前端与一对下层纵杆的前端之间的 直杆；固定支架81安装在第六层主架平台136上，第六层主架平台136的前 横梁136a上还安装一对支撑轮810；

上后撑座82固定在上固定支架81的后端；

一对上纵向伸缩油缸83一左一右地安装在上后撑座82上；

上滑动座84可滑动地安装在上固定支架81上，该上滑动座84的左后端 和右后端一一对应地一对上纵向伸缩油缸83的活塞杆铰接；

外伸臂85呈V形，一对外伸臂85一一对应地且开口向背地固定连接在上 滑动座4的左前端和右前端；

扶手座86的表面上间隔地开设若干对螺栓孔，一对扶手座86的后端面一 一对应地焊接在一对外伸臂85的前端面上；

伸缩扶手87包括安装在扶手座86上的扶手油缸871和连接在扶手油缸871 的活塞杆上的扶桩滚轮；扶手油缸871上对应扶手座86上的螺栓孔也开设螺 栓孔；一对伸缩扶手87一一对应地通过螺栓安装在一对扶手座86上。

本发明的扶桩器80，上滑动座84在一对上纵向伸缩油缸83的驱动下，可 在上固定支架81内进行前后方向的移动，上纵向伸缩油缸83的最大行程为 600mm，能适应桩架顶部吊锤的锤击中心变化的要求，可调节锤击中心为 1.43m～2.8m；其次，扶手座86和伸缩扶手87上各自间隔开设若干对螺栓孔 (间隔距离为250mm，桩径变化为500mm)，伸缩扶手87采用螺栓安装在扶手 座86上，通过调节伸缩扶手87与扶手座86的相对位置，可以实现桩径变化的粗调，再通过扶手油缸871的伸缩量实现桩径变化的精确调节，满足最大锤 击中心为2.8m下最大桩径为5m的施工要求(见图29a)；最小锤击中心1.43m 下桩径为2.5m的施工要求(见图29b)，同时在完成扶桩功能后会完全收缩到 整个桩架内(见图29c)，以保证液压锤60能正常地上下通行，满足船舶沉桩 施工的总体要求；由于第六层主架平台136的前横梁136a上还安装有支撑滚 轮810，与上滑动座84的底部为滑动摩擦，便于上滑动座84的灵活移动。扶 桩操作控制采用一键操纵方式。除扶手座87与扶手油缸871之间的位置调节 采用人工方式实现外(在桩径确定后一次性粗调整到位)，其余锤击中心及桩 径精确调整都由液压油缸实现，液压油缸的液压控制由电脑通过编程方式预先 设定，实际使用过程中通过一键操纵来自动实现。

本发明的超大型变幅桩架式打桩船，以耐波性理论计算为基础进行船型优 化，得到耐波性最佳的船舶主尺度：船体总长：118.5m；船舶的船长：108m； 船舶的型宽：38.0m；船舶的型深：7.2m；设计吃水：4.5m；结构吃水：5.2m； 桩架的高度：133.0m；桩架的重量：874t；桩架放倒高度(通航高度)：55.m； 典型植桩的桩径：φ4000.0mm；典型植桩的长度：105m+水深；典型植桩的桩 重：400t；桩架的工作角度：打桩：±18.5°；吊重0°～18.5°；换铰：-27°。上述的船舶主尺度使本发明的打桩船在相对恶劣的海况条件下，具有较高的作 业率和施工精度。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的 技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变 型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限 定。

Claims (7)

1.一种超大型变幅桩架式打桩船，包括船体、桩架、龙口、变幅油缸、液压锤的配套装置、抱桩器和扶桩器；

所述船体为钢箱型结构，船体的艏部设置一对象鼻梁，船体主甲板的中艏部布置一个变幅油缸支座和一对换铰撑杆支座；船体主甲板的中艉部布置上层建筑，并在上层建筑的顶面中部设置托架；船体主甲板上还布置十台移船绞车、七台起重绞车和两台杂货吊车；

所述桩架包括主架、固定在主架顶面的吊桩平台、固定在吊桩平台顶面的副架和固定在副架顶面的吊锤平台；

所述主架自下而上依次包括主架下部、主架主体和主架上部；所述主架主体为等腰倒三角形变截面桁架结构并包括一对前主管、一根后主管和均呈等腰三角形的第三至第八层主架平台；一对前主管向上延伸至主架上部，一对前主管向下延伸至主架下部并与一对象鼻梁铰接；所述后主管的下端设有桩架后夹角结构，该桩架后夹角结构的下端铰接一对换铰撑杆；该桩架后夹角结构与第四层主架平台的前横管的中部之间连接一根滑道，该滑道的下端为变幅油缸第一上铰点，该滑道的上端为变幅油缸第二上铰点；所述主架下部包括自下而上设置的负二层主架平台、负一层主架平台、0号主架平台、第一层主架平台和第二层主架平台；

所述副架为四边形变截面桁架结构并包括一对前撑管、一对后撑管和上、中、下层副架平台；所述上、中、下层副架平台一一对应地包括上层前横梁。中层前横梁和下层前横梁；

所述变幅油缸的底部铰接在所述变幅油缸下铰座上；植桩时，变幅油缸的活塞杆上端铰接在变幅油缸第一上铰点上；桩架搁置时，变幅油缸的活塞杆上端铰接在变幅油缸第二上铰点上；

其特征在于，

所述托架包括四根支撑管并为左右侧面呈锥形、前后侧面呈等腰梯形的空间桁架；所述托架左边的两根支撑管的顶面和托架右边的两根支撑管的顶面上各自对称地安装一个搁置座；

所述主架上部包括一对前主管、两根呈V形地连接在后主管的顶部的后斜管、两根一一对应地连接在两根后斜管的上端的后直管和连接两根后直管的下端与一对前主管之间且呈等腰梯形的第九层主架平台；两根后直管的下端为桩架向后倾倒时与托架上的两个搁置座接触的支点，在两个支点的后侧面上各自安装一个支座，该两个支座的面板在所述桩架向后倾倒至搁置角度时呈水平状并一一对应地搁置在所述托架的两个搁置座上；

所述0号主架平台、第一层主架平台和第二层主架平台均呈等腰梯形并各自包括一根前横杆、两根侧杆和一根后横杆，且0号主架平台的后横杆、第一层主架平台的后横杆和第二层主架平台的后横杆的长度相等；所述负一层主架平台和负二层主架平台均呈等腰三角形并各自包括两根侧杆和一根后横杆；

所述主架下部还设置龙口靠背机构，该龙口靠背机构包括一根龙口下靠背、一对下部后主杆、一对上后撑杆和一对下后撑杆；其中，所述龙口下靠背固定在第一层主架平台的前横杆的中部、0号主架平台的前横杆的中部、负一层主架平台的两根侧杆的前端和负二层主架平台的两根侧杆的前端；一对下部后主杆呈倒V形地连接在后主管的下端与一对前主管的下端之间且与第二层主架平台的后横杆的两端相交；一对上后撑杆平行地且向前倾斜地连接在第二层主架平台的后横杆的两端与0号主架平台的后横杆的两端之间并与第一层主架平台的后横杆的两端相交；一对下后撑杆呈V形地连接在一对上后撑杆的下端与龙口下靠背的下部两侧面之间并分别与负一层主架平台的后横杆的两端及负二层主架平台的后横杆的两端相交；

所述龙口焊接在上、中、下层副架平台、第九层主架平台至第一层主架平台的前表面中部以及龙口下靠背的前表面上；

所述液压锤的配套装置包括液压锤导向架、液压锤、吊梁、过渡桩帽和沉桩桩帽；其中，所述液压锤导向架的背面上间隔地设置两对龙口脚，使液压锤导向架通过两对龙口脚可滑动地安装在龙口上，该液压锤导向架的正面对应所述液压锤上的两道环槽设置两个抱箍，使所述液压锤通过两个抱箍安装在液压锤导向架上；所述吊梁的底面中部设有一对夹持所述液压锤的液压锤吊耳的吊梁吊耳并通过销轴与液压锤吊耳连接；所述过渡桩帽筒体的顶部设有法兰并通过法兰螺栓与所述液压锤的底部法兰连接；所述沉桩桩帽通过一对龙口脚可滑动地安装在所述龙口上；提锤时，用两根链条连接沉桩桩帽和过渡桩帽，在击锤沉桩时，脱开链条与沉桩桩帽的连接；

所述抱桩器安装在所述主架的0号主架平台上；

所述扶桩器安装在所述主架的第四层主架平台上。

2.根据权利要求1所述的超大型变幅桩架式打桩船，其特征在于，所述副架的下层副架平台中的下层前横梁向右外侧延伸一段下层前横梁悬臂；

所述吊桩平台包括一根后横梁、一根左纵框梁、一根右纵框梁、一根右外纵梁、一根前横梁、一根后端连接在左纵框梁的前端的左吊梁、一根后端连接在右纵框梁的前端的右吊梁、一根后端连接在右外纵梁的前端的右外吊梁和一根连接在右吊梁的前端和右外吊梁的前端的前外横梁；

所述吊桩平台与副架之间还设置拉杆机构，该拉杆机构包括一根直拉杆和第一斜拉杆至第五斜拉杆；所述直拉杆连接在前横梁的右端与副架的下层前横梁悬臂的外端之间；第一斜拉杆连接在左吊梁的前端与副架的下层前横梁的左端之间；第二斜拉杆连接在右吊梁的前端与副架的下层前横梁的右端之间；第三斜拉杆连接在右外吊梁的前端与副架的下层前横梁悬臂的外端之间；第四斜拉杆连接在右外吊梁的后端与副架的下层前横梁的右端之间；第五斜拉杆连接在后横梁的右部与副架的下层前横梁悬臂的外端之间。

3.根据权利要求1所述的超大型变幅桩架式打桩船，其特征在于，所述吊锤平台包括顶左纵梁、顶右纵梁、顶后横梁、顶中横梁和顶前横梁；所述左纵梁固定在副架的位于左边的前撑管的顶面和后撑管的顶面上；所述顶右纵梁固定在位于右边的前撑管的顶面和后撑管的顶面上；所述顶后横梁固定在顶左纵梁的后端和顶右纵梁的后端；所述顶中横梁固定在副架的一对前撑管的顶面之间；所述顶前横梁跨接在顶左纵梁的前端和顶右纵梁的前端之间；

所述吊锤平台与副架之间还设置撑杆机构，该撑杆机构包括两根一一对应地连接在顶左纵梁的前段的底面中部与龙口的顶面左边之间以及顶右纵梁的前段的底面中部与龙口的顶面右边之间的斜撑杆。

4.根据权利要求1所述的超大型变幅桩架式打桩船，其特征在于，所述第一层主架平台的后横杆的两端与一对上后撑杆之间各自连接一根水平斜连杆；一对上后撑杆的下端与两根水平斜连杆的外端之间各自连接一根斜连杆。

5.根据权利要求1所述的超大型变幅桩架式打桩船，其特征在于，所述液压锤导向架为四棱柱体结构；所述吊梁的底面还在一对吊梁吊耳的两侧各自设置两个撑脚，该吊梁上设有用于吊挂吊锤钢丝绳的吊梁滑轮；所述过渡桩帽包括过渡桩帽筒体和过渡铁砧；所述过渡桩帽筒体的内壁底部设置一圈下限位环，该过渡桩帽筒体的外表面上中心对称地固定一对上挂耳；该过渡桩帽筒体的顶部设有法兰并通过法兰螺栓与所述液压锤的底部法兰连接，使液压锤的锤芯位于过渡桩帽筒体的内腔上部；所述过渡铁砧的外径大于所述锤芯的外径并与下限位环的内径适配，该过渡铁砧的外表面顶部设置一圈外径与所述过渡桩帽筒体的内径适配的上限位环，该过渡铁砧安装在过渡桩帽筒体的内腔中并通过上限位环和下限位环的限位使过渡铁砧的下部露出过渡桩帽筒体的底面；所述沉桩桩帽包括桩帽筒体、铁砧和桩帽盖板，所述桩帽筒体的背面设有一对龙口脚，使沉桩桩帽通过该对龙口脚可滑动地安装在所述龙口上，该桩帽筒体的内壁中部通过一圈凸环分隔成上桩帽筒体和下桩帽筒体；所述铁砧安装在上桩帽筒体内；所述桩帽盖板固定在桩帽筒体的顶部，该桩帽盖板的中心开设一过渡铁砧穿孔，该桩帽盖板上还在过渡铁砧穿孔的外围中心对称地设置一对下挂耳；提锤时，将两根链条一一对应地连接在沉桩桩帽的一对下挂耳和过渡桩帽的一对上挂耳之间。

6.根据权利要求1所述的超大型变幅桩架式打桩船，其特征在于，所述抱桩器包括下固定座、下纵向伸缩油缸、下滑动座、一对大摇臂、一对小摇臂、一对大摇臂油缸、一对小摇臂油缸、一对大抱臂和一对小抱臂；其中，所述下固定座安装在所述0号主架平台上；所述下纵向伸缩油缸安装在所述下固定座的后端中部的油缸座上；所述下滑动座可滑动地安装在所述下固定座的中前部且后端中部与所述下纵向伸缩油缸的活塞杆连接，该下滑动座的前部两侧面上各自对称地设置一个前铰支座，该下滑动座的后部两侧面上各自对称地设置一个后铰支座；一对大摇臂的后端一一对应地与所述下滑动座的两个前铰支座铰接；该一对大摇臂的中部内侧面上各自沿径向设置大抱臂座；一对小摇臂的内侧中部一一对应与一对大摇臂的前端铰接；该一对小摇臂的前部内侧面上各自沿径向设置小抱臂座；一对大摇臂油缸的后端一一对应地与所述下滑动座的两个后铰支座铰接，该一对大摇臂油缸的活塞杆一一对应地与一对大摇臂的外侧中部铰接；一对小摇臂油缸的后端一一对应地与一对大摇臂的外侧中部铰接，该一对小摇臂油缸的活塞杆一一对应地与一对小摇臂的后端铰接；一对大抱臂一一对应地在安装一对大抱臂座上；一对小抱臂一一对应地在安装一对小抱臂座上。

7.根据权利要求1所述的超大型变幅桩架式打桩船，其特征在于，所述扶桩器包括上固定支架、上后撑座、一对上纵向伸缩油缸、上滑动座、一对外伸臂、一对扶手油缸座和一对伸缩扶手；其中，所述上固定支架安装在所述第六层主架平台上；所述上后撑座固定在所述上固定支架的后端；一对上纵向伸缩油缸一左一右地安装在所述上后撑座上；所述上滑动座可滑动地安装在所述上固定支架上，该上滑动座的左后端和右后端一一对应地一对上纵向伸缩油缸的活塞杆铰接；所述外伸臂呈V形，一对外伸臂一一对应地且开口向背地固定连接在所述上滑动座的左前端和右前端；所述扶手座的表面上开设若干对连接孔，一对扶手座的后端面一一对应地焊接在一对外伸臂的前端面上；所述伸缩扶手上对应所述扶手座上的螺栓孔开设螺栓孔，该一对伸缩扶手一一对应地通过螺栓安装在一对扶手座上。

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