CN114249228A - 海上风电钢管桩起吊翻桩装置及其施工方法 - Google Patents

海上风电钢管桩起吊翻桩装置及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种海上风电钢管桩起吊翻桩装置及其施工方法，属于海上风电工程领域，本海上风电钢管桩起吊翻桩装置包括：壳体，壳体呈圆柱状，壳体的后端设置有第一挡板；若干伸缩组件，若干伸缩组件均穿设在壳体中，若干伸缩组件沿壳体的周向均布，若干伸缩组件可沿壳体的径向滑动；以及压紧组件，压紧组件穿设在壳体中，压紧组件可沿壳体轴向滑动，压紧组件用于驱动伸缩组件朝向钢管桩滑动，并将伸缩组件压紧于钢管桩的内壁，压紧组件的后端可转动地设置有吊耳。本装置能够自动在起吊时与钢管桩连接，并在完成沉桩后与钢管桩分离，无需操作人员潜入水下进行摘钩之类的辅助操作，提高了施工效率，减少了施工人员的操作风险。

Description

海上风电钢管桩起吊翻桩装置及其施工方法
技术领域
本发明涉及海上风电工程领域，尤其是涉及一种海上风电钢管桩起吊翻桩装 置及其施工方法。
背景技术
海上风力发电充分利用海洋上风速快、风力稳定以及不占用土地资源等优点， 成为了清洁能源中迅速崛起的一员。虽然海上风力发电相比于陆地上的风力发电 具有许多优势，但在海上建设风电设施需要克服许多困难，首当其冲的就是要海 床面上建设海上风电基础。
在建设海上风电基础的过程中，钢管桩由运输船运至施工现场后，由起重船 将卧倒在甲板上的钢管桩起吊，并将钢管桩翻转至竖直方向。目前通常在钢管桩 桩身上焊接吊耳，通过吊钩勾住吊耳对钢管桩进行起吊并翻转，但这种方式在起 吊的过程中存在吊耳脱钩的风险，且完成钢管桩的沉桩后，需要潜水人员水下完 成摘钩操作。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，为此，本发明 提出一种海上风电钢管桩起吊翻桩装置，能够远程控制完成沉桩后的起吊装置与 钢管桩的分离和回收。
本发明还提出一种应用海上风电钢管桩起吊翻桩装置的施工方法。
根据本发明实施例的海上风电钢管桩起吊翻桩装置，包括：壳体，壳体呈圆 柱状，壳体的后端设置有第一挡板；若干伸缩组件，若干伸缩组件均穿设在壳体 中，若干伸缩组件沿壳体的周向均布，若干伸缩组件可沿壳体的径向滑动；以及 压紧组件，压紧组件穿设在壳体中，压紧组件可沿壳体轴向滑动，压紧组件用于 驱动伸缩组件朝向钢管桩滑动，并将伸缩组件压紧于钢管桩的内壁，压紧组件的 后端可转动地设置有吊耳。
根据本发明第一方面实施例的海上风电钢管桩起吊翻桩装置，至少具有如下 有益效果：本海上风电钢管桩起吊翻桩装置能够自动在起吊时与钢管桩连接，并 在完成沉桩后与钢管桩分离，无需操作人员潜入水下进行摘钩之类的辅助操作， 提高了施工效率，减少了施工人员的操作风险。
根据本发明的一些实施例，伸缩组件内侧设置有第一斜面，压紧组件外侧设 置有第二斜面，压紧组件沿壳体轴心向后滑动时，第一斜面与第二斜面相抵，使 伸缩组件向外滑动并压紧于钢管桩的内壁。
根据本发明的一些实施例，伸缩组件包括：伸缩块，伸缩块可滑动地穿设在 壳体中，第一斜面设置在伸缩块内侧；以及夹持件，夹持件设置在伸缩块远离壳 体轴心的一端，夹持件的端面上设置有防滑纹。
根据本发明的一些实施例，压紧组件包括：主轴件，主轴件沿壳体的轴心设 置，主轴件可沿壳体轴向滑动，吊耳设置在主轴件后端；以及若干压紧件，若干 压紧件均设置在主轴上，若干压紧件沿主轴的周向均布，压紧件与伸缩组件一一 对应，第二斜面设置在压紧件外侧。
根据本发明的一些实施例，主轴件的后端设置有第二挡板。
根据本发明的一些实施例，还包括导向件，导向件设置在壳体的前端。
根据本发明的一些实施例，导向件为锥体，所述锥体包括若干沿壳体轴向均 布的肋板。
根据本发明的一些实施例，第一挡板的后端设置有若干第一吊孔。
根据本发明的一些实施例，还包括水平抓取臂，水平抓取臂设置在第一挡板 的后端，水平抓取臂的上端设置有弯折部，弯折部向前弯折，弯折部的末端设置 有若干第二吊孔。
根据本发明第二方面的实施例的应用根据本发明第一方面的海上风电钢管 桩起吊翻桩装置的施工方法，包括：
将壳体插入到卧倒的钢管桩中，使第一挡板与钢管桩的端面相抵；
将压紧组件沿壳体的轴向朝远离壳体的方向拉动，使伸缩组件组朝向钢管桩 内壁滑动，直至伸缩组件压紧于钢管桩的内壁；
主吊机通过吊钩勾住吊耳，将钢管桩的一端起吊，直至钢管桩翻转至竖直状 态；
将钢管桩进行沉桩；
沉桩完成后所述主吊机卸荷，使伸缩组件与钢管桩内壁分离，辅吊机起吊壳 体，完成所述海上风电钢管桩起吊翻桩装置的回收。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述 中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；
图1是本发明实施例的海上风电钢管桩起吊翻转装置的结构示意图；
图2是图1所示海上风电钢管桩起吊翻转装置的右视图；
图3是图1所示海上风电钢管桩起吊翻转装置另一侧的结构示意图；
图4是图1所示伸缩组件伸出时的结构示意图；
图5是图1所示海上风电钢管桩起吊翻转装置起吊后的结构示意图；
图6是图1所示海上风电钢管桩起吊翻转装置脱出时的结构示意图。
附图标记：
壳体100；第一挡板110；导向件120；肋板121；第一吊孔130；
伸缩组件200；伸缩块210；第一斜面211；夹持件220；
压紧组件300；吊耳310；主轴件320；压紧件330；第二斜面331；第二挡 板330；
水平抓取臂400；弯折部410；第二吊孔411。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出， 附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理 解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的 限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、 左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便 于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的 方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上， 大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。 如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗 示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技 术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义 理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在 本发明中的具体含义。
参考图1至图6描述根据本发明实施例的海上风电钢管桩起吊翻桩装置及其 施工方法。
如图1至图6所示，根据本发明实施例的海上风电钢管桩起吊翻桩装置，包 括：壳体100，若干伸缩组件200以及压紧组件300，壳体100呈圆柱状，壳体 100的后端设置有第一挡板110；若干伸缩组件200均穿设在壳体100中，若干 伸缩组件200沿壳体100的周向均布，若干伸缩组件200可沿壳体100的径向滑 动；压紧组件300穿设在壳体100中，压紧组件300可沿壳体100轴向滑动，压 紧组件300用于驱动伸缩组件200朝向钢管桩滑动，并将伸缩组件200压紧于钢 管桩的内壁，压紧组件300的后端可转动地设置有吊耳310。
例如，如图1至图6所示，壳体100呈圆柱状，壳体100直径略小于钢管桩 的内径，第一挡板110的直径大于钢管桩的内径，若干伸缩组件200穿设在壳体 100中，伸缩组件200沿壳体100的周向均布，当伸缩组件200朝向壳体100轴 心的方向滑动时，伸缩组件200收缩在壳体100的侧面以内；当伸缩组件200 朝远离壳体100轴心的方向滑动时，伸缩组件200从壳体100的侧面伸出，抵压 钢管桩内壁，使钢管桩与本装置固定连接。压紧组件300穿设在壳体100的轴心 上，压紧组件300沿轴心方向的滑动驱动伸缩组件200的伸缩，当压紧组件300向后滑动时，压紧组件300抵压伸缩组件200的内侧，使伸缩组件200伸出壳体 100表面，并压紧于钢管桩内壁；当压紧组件300向前滑动时，压紧组件300与 伸缩组件200分离，伸缩组件200可向内收缩。吊耳310通过转轴可转动地设置 在压紧组件300的后端，吊机通过吊钩勾住第一吊耳310，将钢管桩的一端吊起， 起吊的过程中吊机拉动压紧组件300，使压紧组件300相对于壳体100向后滑动， 从而使伸缩组件200压紧于钢管桩内壁，将钢管桩的一端吊起。
通过本海上风电钢管桩起吊翻桩装置起吊钢管桩的施工流程包括：首先将本 装置插入到钢管桩的一端，使第一挡板110与钢管桩的端面相抵，此时固定壳体 100，主吊机通过吊钩勾住吊耳310，拉动吊耳310使压紧装置组件向后滑动， 压紧组件300的外侧与伸缩组件200的内侧相抵，使伸缩组件200向外滑动并抵 压在钢管桩的内侧，接触对壳体100的固定，吊机逐渐将钢管桩的一端的吊起， 在起吊的过程中吊耳310始终保持竖直状态，吊钩与吊耳310之间没有相对运动， 避免发生脱钩事故，且吊耳310向压紧组件300施加一个沿壳体100轴心远离钢 管桩方向的力，使伸缩组件200始终压紧于钢管桩的内壁，避免钢管桩在起吊过 程中掉落。主吊机起吊钢管桩的一端，直至钢管桩处于竖直状态后对钢管桩进行 沉桩，待钢管桩完成沉桩完成后，主吊机卸荷，压紧组件300在重力的作用下， 沿壳体100的轴心朝靠近钢管桩的方向滑动，此时压紧组件300与伸缩组件200 分离，伸缩组件200不再压紧于钢管桩内壁，辅吊机提升起吊壳体100，使本装 置与钢管桩分离，完成本装置的回收。由此，只需要在沉桩前将辅吊机与壳体100连接，既可以自动完成沉桩后装置回收工作，无需操作人员潜入水下进行摘 钩之类的辅助操作，提高了施工效率，减少了施工人员的操作风险。
本发明的一些具体实施例中，伸缩组件200内侧设置有第一斜面211，压紧 组件300外侧设置有第二斜面331，压紧组件300沿壳体100轴心向后滑动时， 第一斜面211与第二斜面331相抵，使伸缩组件200向外滑动并压紧于钢管桩的 内壁。
例如，如图5和图6所示，压紧组件300外侧设置有若干第二斜面331，伸 缩组件200内侧设置有第一斜面211，第二斜面331与第一斜面211一一对应， 当压紧组件300向后滑动时，第二斜面331抵压第一斜面211，驱动伸缩组件200 向外侧滑动，直至伸缩组件200的外侧抵压到钢管桩的内壁，此时主吊机继续通 过吊耳310向压紧组件300施加一个向后的拉力，这个拉力会转变为第二斜面 331对第一斜面211向外的推力，使伸缩组件200压紧于钢管桩的内壁。在主吊 机起吊钢管桩的过程中，始终会对压紧组件300施加一个沿壳体100轴心远离钢 管桩方向的力，因此伸缩组件200保持压紧在钢管桩的内壁。而当钢管桩完成沉桩，主吊机卸荷后，压紧组件300在重力的作用下，沿壳体100的轴心朝靠近钢 管桩的方向滑动，第二斜面331与第一斜面211分离，此时通过起吊壳体100， 可以将本装置从钢管桩中抽出。
本发明的一些具体实施例中，伸缩组件200包括：伸缩块210以及夹持件 220，伸缩块210可滑动地穿设在壳体100中，第一斜面211设置在伸缩块210 内侧；夹持件220设置在伸缩块210远离壳体100轴心的一端，夹持件220的端 面上设置有防滑纹。
例如，如图1至图6所示，伸缩组件200设置有4个，4个伸缩组件200沿 壳体100的周向均布，伸缩组件200包括伸缩块210和夹持件220，伸缩块210 的内侧设置有第一斜面211，第一斜面211位于伸缩块210的前端，伸缩块210 的外侧设置有夹持件220，夹持件220由硬化的合金钢支撑，保证夹持件220的 强度，防止起吊的过程中夹持件220崩坏导致钢管桩坠落。夹持件220的外侧端 面上设置有防滑纹，防滑纹增大了夹持件220与钢管桩之间的摩擦力，使本装置 与钢管桩之间的连接更加可靠。
本发明的一些具体实施例中，压紧组件300包括：主轴件320以及若干压紧 件330，主轴件320沿壳体100的轴心设置，主轴件320可沿壳体100轴向滑动， 吊耳310设置在主轴件320后端；若干压紧件330均设置在主轴上，若干压紧件 330沿主轴的周向均布，压紧件330与伸缩组件200一一对应，第二斜面331设 置在压紧件330外侧。例如，如图5和图6所示，压紧组件300包括主轴件320， 主轴件320前端设置有四个压紧件330，压紧件330沿主轴件320的周向均布， 而斜面设置在压紧件330外侧，压紧件330与伸缩组件200一一对应，主轴件 320的后端设置有第二挡板330，当钢管桩完成沉桩后，辅吊机提升壳体100， 第一挡板110与第二挡板330相抵，将本装置从钢管桩中抽出。
本发明的一些具体实施例中，还包括导向件120，导向件120设置在壳体100 的前端。例如，如图1和图2所示，导向件120为锥体，锥体包括若干沿壳体 100周向均布的肋板121。导向件120在本装置插入钢管桩的过程中，起到了导 向的作用，降低了施工人员的操作难度。
本发明的一些具体实施例中，第一挡板110的后端设置有若干第一吊孔130。 例如，如图3和图4所示，辅吊机通过吊钩勾住第一吊孔130，从而辅吊机能够 在钢管桩完成沉桩后通过起吊壳体100，将本装置与钢管桩分离并回收。
本发明的一些具体实施例中，还包括水平抓取臂400，水平抓取臂400设置 在第一挡板110的后端，水平抓取臂400的上端设置有弯折部410，弯折部410 向前弯折，弯折部410的末端设置有若干第二吊孔411。
例如，如图1至图6所示，水平抓取臂400并呈L形，水平抓取臂400设置 在第一挡板110的后端面上并朝上伸出，水平抓取臂400的上端设有弯折部410， 弯折部410向前伸出，弯折部410上开设有若干第二吊孔411，当本装置水平放 置时，第二吊孔411位于整个装置重心的正上方。由此，通过用吊钩勾住第二吊 孔411，可以将本装置保持水平状态吊起，此时本装置的轴心线平行于水平面， 也平行于卧倒的钢管桩，便于本装置沿水平方向插入钢管桩内。
根据本发明海上风电钢管桩起吊翻桩装置的施工方法，包括：将壳体100 插入到卧倒的钢管桩中，使第一挡板110与钢管桩的端面相抵；将压紧组件300 沿壳体100的轴向朝远离壳体100的方向拉动，使伸缩组件200组朝向钢管桩内 壁滑动，直至伸缩组件200压紧于钢管桩的内壁；主吊机通过吊钩勾住吊耳310， 将钢管桩的一端起吊，直至钢管桩翻转至竖直状态；钢管桩进行沉桩；沉桩完成 后主吊机卸荷，使伸缩组件200与钢管桩内壁分离，辅吊机起吊壳体100，完成 海上风电钢管桩起吊翻桩装置的回收。
利用本发明海上风电钢管桩起吊翻桩装置完成钢管桩起吊翻桩的施工过程， 具体如下：首先确保伸缩组件200处于收缩状态，通过水平抓取臂400上的第二 吊孔411将本装置水平吊起，并通过导向件120的导向，将沿水平方向将壳体 100插入到钢管桩中，直至第一挡板110与钢管桩端面相抵。主吊机通过吊钩勾 住吊耳310，拉动吊耳310使压紧装置组件向后滑动，使第二斜面331与第一斜 面211相抵，驱动伸缩块210向外滑动并使夹持件220压紧于钢管桩内侧，主吊 机将钢管桩的一端慢慢抬起，直至钢管桩处于竖直状态，完成钢管桩的翻转起吊。 在钢管桩完成沉桩后，主吊机卸荷，压紧组件300在重力的作用下，沿壳体100 的轴心朝靠近钢管桩的方向滑动，此时第一斜面211与第二斜面331分离，夹持 件220不再压紧于钢管桩内壁，辅吊机通过第一吊孔130提升起吊壳体100，使 本装置与钢管桩分离，完成本装置的回收。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例， 在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前 提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种海上风电钢管桩起吊翻桩装置，其特征在于，包括：
壳体(100)，所述壳体(100)呈圆柱状，所述壳体(100)的后端设置有第一挡板(110)；
若干伸缩组件(200)，若干所述伸缩组件(200)均穿设在所述壳体(100)中，若干所述伸缩组件(200)沿所述壳体(100)的周向均布，若干所述伸缩组件(200)可沿所述壳体(100)的径向滑动；以及
压紧组件(300)，所述压紧组件(300)穿设在所述壳体(100)中，所述压紧组件(300)可沿所述壳体(100)轴向滑动，所述压紧组件(300)用于驱动所述伸缩组件(200)朝向所述钢管桩滑动，并将所述伸缩组件(200)压紧于所述钢管桩的内壁，所述压紧组件(300)的后端可转动地设置有吊耳(310)。
2.根据权利要求1所述的海上风电钢管桩起吊翻桩装置，其特征在于，所述伸缩组件(200)内侧设置有第一斜面(211)，所述压紧组件(300)外侧设置有第二斜面(331)，所述压紧组件(300)沿所述壳体(100)轴心向后滑动时，所述第一斜面(211)与所述第二斜面(331)相抵，使所述伸缩组件(200)向外滑动并压紧于所述钢管桩的内壁。
3.根据权利要求2所述的海上风电钢管桩起吊翻桩装置，其特征在于，所述伸缩组件(200)包括：
伸缩块(210)，所述伸缩块(210)可滑动地穿设在所述壳体(100)中，所述第一斜面(211)设置在所述伸缩块(210)内侧；以及
夹持件(220)，所述夹持件(220)设置在所述伸缩块(210)远离所述壳体(100)轴心的一端，所述夹持件(220)的端面上设置有防滑纹。
4.根据权利要求2所述的海上风电钢管桩起吊翻桩装置，其特征在于，所述压紧组件(300)包括：
主轴件(320)，所述主轴件(320)沿所述壳体(100)的轴心设置，所述主轴件(320)可沿所述壳体(100)轴向滑动，所述吊耳(310)设置在所述主轴件(320)后端；以及
若干压紧件(330)，若干所述压紧件(330)均设置在主轴上，若干所述压紧件(330)沿主轴的周向均布，所述压紧件(330)与所述伸缩组件(200)一一对应，所述第二斜面(331)设置在所述压紧件(330)外侧。
5.根据权利要求4所述的海上风电钢管桩起吊翻桩装置，其特征在于，所述主轴件(320)的后端设置有第二挡板(330)。
6.根据权利要求1所述的海上风电钢管桩起吊翻桩装置，其特征在于，还包括导向件(120)，所述导向件(120)设置在所述壳体(100)的前端。
7.根据权利要求6所述的海上风电钢管桩起吊翻桩装置，其特征在于，所述导向件(120)为锥体，锥体包括若干沿所述壳体(100)轴向均布的肋板(121)。
8.根据权利要求1所述的海上风电钢管桩起吊翻桩装置，其特征在于，所述第一挡板(110)的后端设置有若干第一吊孔(130)。
9.根据权利要求1所述的海上风电钢管桩起吊翻桩装置，其特征在于，还包括水平抓取臂(400)，所述水平抓取臂(400)设置在所述第一挡板(110)的后端，所述水平抓取臂(400)的上端设置有弯折部(410)，所述弯折部(410)向前弯折，所述弯折部(410)的末端设置有若干第二吊孔(411)。
10.一种应用根据权利要求1-9中任一项所述的海上风电钢管桩起吊翻桩装置的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述壳体(100)插入到卧倒的所述钢管桩中，使所述第一挡板(110)与所述钢管桩的端面相抵；
将所述压紧组件(300)沿所述壳体(100)的轴向朝远离所述壳体(100)的方向拉动，使所述伸缩组件(200)组朝向所述钢管桩内壁滑动，直至所述伸缩组件(200)压紧于所述钢管桩的内壁；
主吊机通过吊钩勾住所述吊耳(310)，将所述钢管桩的一端起吊，直至所述钢管桩翻转至竖直状态；
将所述钢管桩进行沉桩；
沉桩完成后所述主吊机卸荷，使所述伸缩组件(200)与所述钢管桩内壁分离，辅吊机起吊所述壳体(100)，完成所述海上风电钢管桩起吊翻桩装置的回收。
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