CN114482037B - 一种斜桩吊打施工定向调位纠偏装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种斜桩吊打施工定向调位纠偏装置及方法，包括支架、上伸缩调位机构和下伸缩调位机构；所述支架包括顶板、底板和若干支撑杆，所述顶板与底板平行设置，若干支撑杆支撑于所述顶板和所述底板之间，所述上伸缩调位机构可伸缩滑动地安装于顶板，所述下伸缩调位机构可伸缩滑动地安装于底板，桩体依次穿过所述上伸缩调位机构和所述下伸缩调位机构，通过两伸缩调位机构的伸缩移动产生位置差调整桩体角度。可通过两伸缩调位机构对桩体的位置和倾斜角度进行微调，以确保斜桩的设置参数精准无误。以架设在水面的打桩平台作为基础，不受水深、海况的影响，施工过程稳定，工作效率提高，具有全地域的适用特性。

Description

一种斜桩吊打施工定向调位纠偏装置和方法

技术领域

本发明属于桩基础施工技术领域，尤其涉及一种斜桩吊打施工定向调位纠偏装置和方法。

背景技术

高桩承台是在多基桩上后浇混凝土承台形成的一种水工结构，基桩多采用斜桩，具有承载力高、稳定性好等优点，在码头、海上风电等领域得到了广泛的应用。应用在海上风电领域时，以高桩承台矗立在海面作为风电基座，在风电基座上安装风机进行风力发电。高桩承台中的多根斜桩可抵抗风机转动过程中产生的水平方向荷载，能够增强风电基座和风机的稳定性。

传统工艺一般是采用打桩船打桩或搭设打桩平台进行吊打施工，打桩船打桩可同时适用于直桩和斜桩的施工，但打桩船在浅水区受到吃水深度的限制难以广泛应用，在远海水深足够的区域又会受海况影响无法在风浪较大的情况下施工，影响施工效率；打桩平台上进行的吊打施工一般只适用于直桩，且还需要设置导向架进行辅助操作。

因此，亟需一种斜桩吊打施工定向调位纠偏装置，以配合打桩平台进行适用于斜桩的吊打施工。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种斜桩吊打施工定向调位纠偏装置，以打桩平台为基础进行斜桩的吊打施工，实现全地域吊打施工直桩和斜桩的目的。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种斜桩吊打施工定向调位纠偏装置，包括支架、上伸缩调位机构和下伸缩调位机构；所述支架包括顶板、底板和若干支撑杆，所述顶板与底板平行设置，若干支撑杆支撑于所述顶板和所述底板之间，所述上伸缩调位机构可伸缩滑动地安装于顶板，所述下伸缩调位机构可伸缩滑动地安装于底板，桩体依次穿过所述上伸缩调位机构和所述下伸缩调位机构，通过两伸缩调位机构的伸缩移动产生位置差调整桩体角度。

通过上述方案，本发明至少得到以下技术效果：

本发明的斜桩吊打施工定向调位纠偏装置通过上伸缩调位机构和下伸缩调位机构同时接触桩体，通过两伸缩调位机构之间产生的位置差来调整桩体的位置和倾斜角度，实现斜桩的吊打施工目的。并且在吊打施工过程中，可对斜桩的倾斜角度进行微调，以纠正在压桩过程中桩体移动产生的偏差，斜桩压入预期深度后仍可进行最终的角度和位置微调，确保斜桩的安装位置准确，能够与其他结构部件精准匹配。

优选的，所述上伸缩调位机构包括旋转底盘、上导轨、上反力梁、上调节器和上伸缩驱动器；所述旋转底盘可转动地安装于所述顶板中心处，所述上反力梁固定于所述旋转底盘表面，所述上导轨垂直于所述上反力梁并安装在所述旋转底盘表面，所述上调节器滑动安装于所述上导轨，所述上伸缩驱动器一端与所述上反力梁连接，另一端与所述上调节器连接；所述上伸缩驱动器驱使所述上调节器沿所述上导轨滑动以调节桩体角度。

优选的，所述下伸缩调位机构包括若干伸缩调节组件；任一伸缩调节组件包括下反力梁、下导轨、下调节器和下伸缩驱动器；所述下反力梁固定在底板表面，所述下导轨垂直于所述下反力梁并安装在所述底板表面，所述下调节器滑动安装于所述下导轨，所述下伸缩驱动器一端与所述下反力梁连接，另一端与所述下调节器连接；所述底板上开设有通槽，所述通槽与所述下调节器的运动路径匹配，以供桩体穿过；所述下伸缩驱动器驱使所述下调节器沿所述下导轨滑动以调节桩体角度。

优选的，所述顶板与底板同轴线设置，且所述顶板的面积小于所述底板的面积，所述旋转底盘旋转使所述上调节器与任一所述下调节器对应匹配。

优选的，所述上调节器包括U型架和两抱桩轮；所述U型架滑动设置于所述上导轨，桩体从U型架围拢的区域穿过，两所述抱桩轮可滚动地安装在所述U型架的相对两侧边，使所述抱桩轮的表面贴合桩体表面滚动；所述上调节器还包括有上限位轮，所述上限位轮安装于所述U型架的底边，使所述上限位轮贴合桩体表面滚动。

优选的，所述下调节器与所述上调节器结构相同；所述下调节器还包括支撑轮，所述支撑轮可滚动地安装在所述U型架的底边，使所述支撑轮贴合桩体表面滚动；所述下调节器还包括下限位轮，所述下限位轮安装于底板上且与所述支撑轮相对设置，所述下限位轮用于防止桩体刮蹭底板。

优选的，所述抱桩轮、所述支撑轮、所述上限位轮和所述下限位轮的轮面均为内凹弧面，使内凹弧面与管桩表面贴合。

优选的，所述旋转底盘的周向侧壁设置有凸齿，使所述旋转底盘通过齿轮啮合的方式与驱动装置传动连接获取动力。

优选的，还包括控制终端、上定位传感器和下定位传感器，所述控制终端分别与所述上定位传感器、所述下定位传感器、所述上伸缩调位机构和所述下伸缩调位机构通信连接；所述上定位传感器安装于所述顶板用以检测所述上伸缩调位机构的位置并传输给所述控制终端，所述下定位传感器安装于所述底板用以检测所述下伸缩调位机构的位置并传输给所述控制终端，所述控制终端根据两定位传感器传输的数据控制两伸缩调位机构移动以自动调整桩体的位置和倾斜角度。

本发明的目的在于，提供一种斜桩吊打施工定向调位纠偏装置

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种斜桩吊打施工定向调位纠偏方法，包括权利要求4-9任意一项所述的斜桩吊打施工定向调位纠偏装置，还包括如下步骤：

步骤一：预先在风电基座的位置打入直桩作为支撑桩，再将组装好的定向调位纠偏装置固定安装在支撑桩上；

步骤二：将作为斜桩的桩体一端自上而下地穿过上调节器和与该上调节器对应的伸缩调节组件中的下调节器，并使桩体与两调节器贴合；

步骤三：在压桩过程中，上伸缩驱动器驱使上调节器沿上导轨滑动，下伸缩驱动器驱使下调节器沿下导轨滑动，通过改变两调节器的位置来调节桩体的倾斜角度；旋转底盘旋转带动上调节器移动可改变桩体的倾斜角度和位置；

步骤四：在压桩稳定后，仍可通过上调节器和与其对应的下调节器来对桩体的位置和角度进行调整，直至桩体的位置和倾斜角度达到要求；

步骤五：完成一根斜桩施工后，通过旋转底盘的旋转来改变上调节器的位置，使其与另一伸缩调节组件中的下调节器对应，并重复上述步骤进行斜桩施工，直至支撑桩的周向预定的斜桩均设置完成后，将该定向调位纠偏装置拆卸并回收。

本发明的有益效果为：

本发明的斜桩吊打施工定向调位纠偏装置及方法，以打桩平台为基础进行斜桩的吊打施工。通过上伸缩调位机构和下伸缩调位机构之间产生的位置差使桩体倾斜，再由打桩设备将桩体锤压进地层中，锤压过程中可通过两伸缩调位机构对桩体的位置和倾斜角度进行微调，还能够在斜桩到达预定深度后进行最终的位置和倾斜角度调整，以确保斜桩的设置参数精准无误。特别是还通过控制终端、上定位传感器和下定位传感器实现实时监测桩体姿态并自动调节位置和倾斜角度的效果。该斜桩吊打施工定向调位纠偏装置以架设在水面的打桩平台作为基础，不受水深、海况的影响，施工过程稳定，工作效率提高，具有全地域的适用特性，且结构简洁、操作方便、安全环保，能够在海上风电领域广泛使用。

附图说明

图1为本发明在一实施例中提供的斜桩吊打施工定向调位纠偏装置轴侧示意图。

图2为本发明在一实施例中提供的上伸缩调位机构局部放大图。

图3为本发明在一实施例中提供的斜桩吊打施工定向调位纠偏装置俯视图。

图例：

1支架；2上伸缩调位机构；3下伸缩调位机构；

11顶板；12底板；13支撑杆；

21旋转底盘；22上导轨；23上反力梁；24上调节器；25上伸缩驱动器；

31下反力梁；32下导轨；33下调节器；34下伸缩驱动器；

121通槽；

241U型架；242抱桩轮；243上限位轮；

331支撑轮；332下限位轮；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2和图3所示，本实施例提供了一种斜桩吊打施工定向调位纠偏装置，包括支架1、上伸缩调位机构2和下伸缩调位机构3。支架1包括顶板11、底板12和若干支撑杆13，顶板11与底板12均水平设置，若干支撑杆13安装在顶板11与底板12之间构成稳定的支架1结构。上伸缩调位机构2安装在顶板11，下伸缩调位机构3安装在底板12，桩体由起重设备竖直吊起，且桩体的底端自上而下地依次穿过上伸缩调位机构2与下伸缩调位机构3。根据斜桩的预设角度参数，操纵两伸缩调位机构分别进行不同距离的伸缩运动在纵向产生位置差，由两伸缩调位机构作为桩体的两个支撑点来确定桩体的倾斜姿态。再通过打桩设备将倾斜姿态的桩体锤压进地层中，锤压过程中两伸缩调位机构可同步进行微调移动以修正桩体因被锤压而产生的偏差。

在一实施例中，上伸缩调位机构2包括旋转底盘21、上导轨22、上反力梁23、上调节器24和上伸缩驱动器25；旋转底盘21为周向边缘带有凸齿的齿轮圆盘结构，其水平轴接在顶板11的中心处并保持可转动的状态，驱动装置通过齿轮啮合的方式与该旋转底盘21传动连接，为旋转底盘21提供旋转动力，使旋转底盘21旋转可调整上伸缩微调机构的水平位置，对桩体倾斜角度的调节范围更大。沿旋转底盘21的径向安装有上导轨22，上调节器24沿上导轨22滑动，在旋转底盘21上还安装有上反力梁23，上反力梁23与上导轨22垂直设置提供垂直于上导轨22轴向的垂直支撑面，将上伸缩驱动器25安装在上反力梁23与上调节器24之间，上伸缩驱动器25一端固定在上反力梁23，另一端推拉上调节器24沿上导轨22滑动实现调节效果。

在一实施例中，下伸缩调位机构3包括若干伸缩调节组件，任一伸缩调节组件包括下反力梁31、下导轨32、下调节器33和下伸缩驱动器34。下导轨32沿底板12的径向安装在底板12表面，下调节器33沿下导轨32滑动。底板12对应下调节器33经过的区域开设有通槽121，容许桩体穿过通槽121。下反力梁31垂直于下滑轨并安装在底板12上，下伸缩驱动器34一端支撑于下反力梁31，另一端推拉下调节器33沿下导轨32滑动实现调节效果。

值得一提的是，上伸缩驱动器25和下伸缩驱动器34均为液压千斤顶。

在一实施例中，顶板11与底板12同轴线设置，在顶板11与底板12中心对齐的前提下，顶板11的面积小于底板12的面积，使安装在顶板11的上伸缩调位机构2凸出于顶板11边缘，并与安装在底板12的任一伸缩调节组件对齐。通过旋转底盘21的转动，可使上伸缩调位机构2依次与各伸缩调节组件对应匹配，完成多根斜桩的吊打施工。

在一实施例中，上调节器24包括U型架241和两抱桩轮242，U型架241由两侧边和一底边围合构成，上导轨22为两平行轨道结构，U型架241的两侧边滑动安装在上导轨22的两轨道上，底边垂直并横跨两轨道。桩体从U型架241围合而成的U型区域内穿过，U型架241的两侧边上分别安装轮手，轮手用于固定抱桩轮242，抱桩轮242的轮面为内凹弧面，使两抱桩轮242贴合桩体表面滚动。抱桩轮242可避免桩体与U型架241碰撞，保护上调节器24延长其使用寿命，保护桩体表面涂层，同时还可减少锤压桩体时的阻力。

在一实施例中，由于斜桩施工时，斜桩的顶端会朝向顶板11中心的方向倾斜，因此，在U型架241底边上还安装有上限位轮243，上限位轮243与两抱桩轮242同样采用内凹弧面的轮面结构，使上限位轮243能够贴合桩体表面滚动。当桩体的顶端朝向顶板11中心的方向倾斜时，上限位轮243能够顶住桩体，并使桩体在不磕碰U型架241的前提下被锤压向下运动。

在一实施例中，下调节器33与上调节器24的结构相同，同样为U型架241和两抱桩轮242组成。下导轨32也采用平行的两轨道结构，两轨道分别设置在通槽121的两侧，使U型架241沿下导轨32移动时从通槽121的槽口一端移动向另一端。桩体从下调节器33的U型架241中间穿过再穿过通槽121，下调节器33的U型架241于通槽121的侧壁围合构成矩形的区域供桩体穿过。同样在下调节器33的U型架241两侧边安装抱桩轮242，通过抱桩轮242贴合桩体表面滚动，避免桩体刮蹭U型框架。

在一实施例中，由于桩体需要向顶板11中心的方向倾斜，因此下调节器33需要将桩体向外推出，因此在下调节器33的U型架241底边上还设置有支撑轮331，支撑轮331同样采用内凹弧面的轮面结构贴合在桩体表面，既能支撑桩体使之保持倾斜姿态，又能避免桩体与U型架241之间发生刮蹭。

在一实施例中，由于桩体呈倾斜的姿态，桩体在倾斜穿过通槽121时与通槽121在底板12边缘一侧的侧壁之间会发生刮蹭，因此，底板12上安装下限位轮332，使下限位轮332与支撑轮331对称，下限位轮332同样采用内凹弧面的轮面结构，使下限位轮332能够贴合于桩体表面滚动。

在一实施例中，为实现在锤压桩体的过程中自动调节桩体姿态，该斜桩吊打施工定向调位纠偏装置还设置有控制终端、上定位传感器和下定位传感器。控制终端作为数据处理和运算中枢，分别与上定位传感器、下定位传感器、上伸缩调位机构2和下伸缩调位机构3通信连接。上定位传感器安装在顶板11上对桩体与上伸缩调位机构2的相对位置进行检测并将数据传输给控制终端，控制终端根据上定位传感器的数据指令上伸缩调位机构2移动来调节桩体的位置和倾斜角度。下定位传感器安装在底板12上对桩体与下伸缩调位机构3的相对位置进行检测并将数据传输给控制终端，控制终端根据下定位传感器的数据指令下伸缩调位机构3移动来调节桩体的位置和倾斜角度。

在一实施例中，本发明还提供一种斜桩吊打施工定向调位纠偏方法，以上述实施例中的斜桩吊打施工定向调位纠偏装置为基础，执行如下步骤：

步骤一：预先在风电基座的位置打入直桩作为支撑桩，再将组装好的定向调位纠偏装置固定安装在支撑桩上；

步骤二：将作为斜桩的桩体一端自上而下地穿过上调节器24和与该上调节器24对应的伸缩调节组件中的下调节器33，并使桩体与两调节器上的抱桩轮242贴合；

步骤三：在压桩过程中，上伸缩驱动器25驱使上调节器24沿上导轨22滑动，下伸缩驱动器34驱使下调节器33沿下导轨32滑动，通过改变两调节器的位置来调节桩体的倾斜角度；旋转底盘21旋转带动上调节器24移动可改变桩体的倾斜角度和位置；

步骤四：在压桩稳定后，仍可通过上调节器24和与其对应的下调节器33来对桩体的位置和角度进行调整，直至桩体的位置和倾斜角度达到要求；

步骤五：完成一根斜桩施工后，通过旋转底盘21的旋转来改变上调节器24的位置，使其与另一伸缩调节组件中的下调节器33对应，并重复上述步骤进行斜桩施工，直至支撑桩的周向预定的斜桩均设置完成后，将该定向调位纠偏装置拆卸并回收。

在一实施例中，将上述的步骤三和步骤四中，在上调节器24旁安装上定位传感器，在下调节器33旁安装下定位传感器，上定位传感器和下定位传感器分别与控制终端通信连接，控制终端通过两定位传感器实时检测桩体的位置和倾斜角度，并指令上调节器24和下调节器33移动，对桩体的位置和角度进行纠偏调节。

以上实施方式中的各种技术特征可以任意进行组合，只要特征之间的组合不存在冲突或矛盾即可，但是限于篇幅，未进行一一描述。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变动。

Claims (8)

1.一种斜桩吊打施工定向调位纠偏装置，其特征在于：包括支架、上伸缩调位机构和下伸缩调位机构；所述支架包括顶板、底板和若干支撑杆，所述顶板与底板平行设置，若干支撑杆支撑于所述顶板和所述底板之间，所述上伸缩调位机构可伸缩滑动地安装于顶板，所述下伸缩调位机构可伸缩滑动地安装于底板，桩体依次穿过所述上伸缩调位机构和所述下伸缩调位机构，通过两伸缩调位机构的伸缩移动产生位置差调整桩体角度；所述上伸缩调位机构包括旋转底盘、上导轨、上反力梁、上调节器和上伸缩驱动器；所述旋转底盘可转动地安装于所述顶板中心处，所述上反力梁固定于所述旋转底盘表面，所述上导轨垂直于所述上反力梁并安装在所述旋转底盘表面，所述上调节器滑动安装于所述上导轨，所述上伸缩驱动器一端与所述上反力梁连接，另一端与所述上调节器连接；所述上伸缩驱动器驱使所述上调节器沿所述上导轨滑动以调节桩体角度；所述下伸缩调位机构包括若干伸缩调节组件；任一伸缩调节组件包括下反力梁、下导轨、下调节器和下伸缩驱动器；所述下反力梁固定在底板表面，所述下导轨垂直于所述下反力梁并安装在所述底板表面，所述下调节器滑动安装于所述下导轨，所述下伸缩驱动器一端与所述下反力梁连接，另一端与所述下调节器连接；所述底板上开设有通槽，所述通槽与所述下调节器的运动路径匹配，以供桩体穿过；所述下伸缩驱动器驱使所述下调节器沿所述下导轨滑动以调节桩体角度。

2.根据权利要求1所述斜桩吊打施工定向调位纠偏装置，其特征在于：所述顶板与底板同轴线设置，且所述顶板的面积小于所述底板的面积，所述旋转底盘旋转使所述上调节器与任一所述下调节器对应匹配。

3.根据权利要求1所述斜桩吊打施工定向调位纠偏装置，其特征在于：所述上调节器包括U型架和两抱桩轮；所述U型架滑动设置于所述上导轨，桩体从U型架围拢的区域穿过，两所述抱桩轮可滚动地安装在所述U型架的相对两侧边，使所述抱桩轮的表面贴合桩体表面滚动；所述上调节器还包括有上限位轮，所述上限位轮安装于所述U型架的底边，使所述上限位轮贴合桩体表面滚动。

4.根据权利要求3所述斜桩吊打施工定向调位纠偏装置，其特征在于：所述下调节器与所述上调节器结构相同；所述下调节器还包括支撑轮，所述支撑轮可滚动地安装在所述U型架的底边，使所述支撑轮贴合桩体表面滚动；所述下调节器还包括下限位轮，所述下限位轮安装于底板上且与所述支撑轮相对设置，所述下限位轮用于防止桩体刮蹭底板。

5.根据权利要求4所述斜桩吊打施工定向调位纠偏装置，其特征在于：所述抱桩轮、所述支撑轮、所述上限位轮和所述下限位轮的轮面均为内凹弧面，使内凹弧面与管桩表面贴合。

6.根据权利要求1所述斜桩吊打施工定向调位纠偏装置，其特征在于：所述旋转底盘的周向侧壁设置有凸齿，使所述旋转底盘通过齿轮啮合的方式与驱动装置传动连接获取动力。

7.根据权利要求1所述斜桩吊打施工定向调位纠偏装置，其特征在于：还包括控制终端、上定位传感器和下定位传感器，所述控制终端分别与所述上定位传感器、所述下定位传感器、所述上伸缩调位机构和所述下伸缩调位机构通信连接；所述上定位传感器安装于所述顶板用以检测所述上伸缩调位机构的位置并传输给所述控制终端，所述下定位传感器安装于所述底板用以检测所述下伸缩调位机构的位置并传输给所述控制终端，所述控制终端根据两定位传感器传输的数据控制两伸缩调位机构移动以自动调整桩体的位置和倾斜角度。

8.一种斜桩吊打施工定向调位纠偏方法，其特征在于，包括权利要求2-7任意一项所述的斜桩吊打施工定向调位纠偏装置，还包括如下步骤：

步骤一：预先在风电基座的位置打入直桩作为支撑桩，再将组装好的定向调位纠偏装置固定安装在支撑桩上；

步骤二：将作为斜桩的桩体一端自上而下地穿过上调节器和与该上调节器对应的伸缩调节组件中的下调节器，并使桩体与两调节器贴合；

步骤三：在压桩过程中，上伸缩驱动器驱使上调节器沿上导轨滑动，下伸缩驱动器驱使下调节器沿下导轨滑动，通过改变两调节器的位置来调节桩体的倾斜角度；旋转底盘旋转带动上调节器移动可改变桩体的倾斜角度和位置；

步骤四：在压桩稳定后，仍可通过上调节器和与其对应的下调节器来对桩体的位置和角度进行调整，直至桩体的位置和倾斜角度达到要求；

步骤五：完成一根斜桩施工后，通过旋转底盘的旋转来改变上调节器的位置，使其与另一伸缩调节组件中的下调节器对应，并重复上述步骤进行斜桩施工，直至支撑桩的周向预定的斜桩均设置完成后，将该定向调位纠偏装置拆卸并回收。

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