CN115613578B - 导向架、导管架先桩施工方法及吸力筒式沉贯施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于海上风电工程领域，具体涉及一种导向架、导管架先桩施工方法及吸力筒式沉贯施工方法，包括若干打桩导向筒组件、若干沉贯导向筒及桁架组件，所述打桩导向筒组件用以为桩基插打提供导向，所述沉贯导向筒用以为吸力筒的沉贯提供导向，所述桁架组件用以将所有打桩导向筒组件和沉贯导向筒连接在一起。本发明的导向架既可用于先桩法施工又可用于后桩法施工，功能强大，能够提升装置利用率，降低成本。

Description

导向架、导管架先桩施工方法及吸力筒式沉贯施工方法

技术领域

本发明属于海上风电工程领域，具体涉及一种导向架、导管架先桩施工方法及吸力筒式沉贯施工方法。

背景技术

在深水导管架的安装过程中，根据沉桩和放置导管架的先后顺序关系可以分为先桩法和后桩法。先桩法施工是先打桩后放置导管架，后桩法施工是先将导管架基础放置于海床面之上，后将钢管桩贯穿通过桩靴打入海床中。

先桩法施工通常采用导向架进行辅助，例如公开号为CN216339648U的中国专利公开了一种可自动调平的海上风电导向架装置，包括若干筒体组件，相邻筒体组件之间配合连接桁架，所述筒体组件包括上筒体、下筒体、倾角检测器和升降组件，所述上筒体与下筒体上下滑动配合，所述倾角检测器用以检测筒体组件的倾角，所述升降组件用以驱使上筒体相对下筒体升降。该实用新型用于先桩法施工，无需预先搭建，搭建过程比较简单，简化了施工步骤，大大节约了施工时间，而且调平过程中不再需要起重机，节约了大型起重机的资源，使调平工作更加简单。但是该海上风电导向架装置无法同时用于后桩法施工，后桩法施工时，通常采用吸力筒一体式导管架，调平是采用调平仪等测量系统，控制泵的流速来实现，成本更高，操作更加复杂。

基于上述问题，申请人想到开发一种能够同时满足先桩法施工和后桩法施工要求的导向架，这样能够提升设备利用率，降低成本。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种导向架、导管架先桩施工方法及吸力筒式沉贯施工方法的技术方案。

一种导向架，包括：

若干打桩导向筒组件，所述打桩导向筒组件用以为桩基插打提供导向；

若干沉贯导向筒，所述沉贯导向筒用以为吸力筒的沉贯提供导向；以及

桁架组件，所述桁架组件用以将所有打桩导向筒组件和沉贯导向筒连接在一起。

进一步地，所述沉贯导向筒为不完全圆筒结构，其朝向导向架装置中心一侧具有上下贯通的开口。

进一步地，所述沉贯导向筒的上端设置成不完全的圆锥斗结构。

进一步地，所述打桩导向筒组件包括上筒体、下筒体、倾角检测器和升降组件，所述上筒体与下筒体上下滑动配合，所述倾角检测器用以检测打桩导向筒组件的倾角，所述升降组件用以驱使上筒体相对下筒体升降。

进一步地，所述升降组件为液压机构。

进一步地，所述升降组件包括若干环布的升降驱动器，所述升降驱动器一端与上筒体连接，另一端与下筒体连接。

进一步地，所有所述打桩导向筒组件和所有所述沉贯导向筒交错设置并按照环形布置，所述桁架组件包括若干连接于相邻打桩导向筒组件和沉贯导向筒之间的桁架单元。

进一步地，所有所述打桩导向筒组件和所有所述沉贯导向筒组成一正多边形结构，所述打桩导向筒组件位于该正多边形结构的角上，所述沉贯导向筒位于该正多边形结构的边上。

本发明还提供一种导管架先桩施工方法，采用如上所述的导向架实现，包括如下步骤：

步骤1，放置导向架；

步骤2，对导向架进行调平；

步骤3，将桩基插入导向架的打桩导向筒组件内，对桩基进行插打；

步骤4，桩基打桩完成后，将导向架拆除。

本发明还提供一种吸力筒式沉贯施工方法，采用如上所述的导向架实现，包括如下步骤：

步骤1，放置导向架；

步骤2，对导向架进行调平；

步骤3，将导管架基础底部的吸力筒插入导向架的沉贯导向筒；

步骤4，通过吸力泵对吸力筒进行抽水形成负压，完成导管架基础的沉贯；

步骤5，将导向架拆除。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1）本发明的导向架既可用于先桩法施工又可用于后桩法施工，功能强大，能够提升装置利用率，降低成本；

2）本发明的吸力筒式沉贯施工方法利用导向架结构辅助进行吸力筒导管架的施工，避免了采用仪器测量垂直度，吸力筒沉贯过程中不断进行调整的问题，提高了施工速度；

3）当前导向架一般用于导管架基础，极少应用于吸力筒导管架结构，本发明通过辅助导向架，可大幅提高沉贯精度；

4）该导向架使用了不完全圆筒结构的沉贯导向筒，当吸力筒导管架基础完全植入后，起吊拆卸导向架的过程中，不会与导管架基础发生干涉，进而可以循环利用作业。

附图说明

图1为实施例1结构示意图；

图2为图1中A处放大图；

图3为图1中B处放大图；

图4为实施例2俯视结构示意图；

图5为实施例3流程图；

图6为实施例4流程图；

图7为实施例4主视施工示意图；

图8为实施例4俯视施工示意图；

图9为实施例4中连接架、吸力筒及沉贯导向筒连接结构示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、 “另一端”、 “外侧”、 “上”、 “内侧”、 “水平”、 “同轴”、 “中央”、 “端部”、 “长度”、 “外端”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。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1

请参阅图1-3，一种导向架，包括四个打桩导向筒组件1、四个沉贯导向筒2及桁架组件3，打桩导向筒组件1用以为桩基插打提供导向，沉贯导向筒2用以为吸力筒4的沉贯提供导向，桁架组件3用以将所有打桩导向筒组件1和沉贯导向筒2连接在一起。

继续参阅图1，在本实施例中，所有打桩导向筒组件1和所有沉贯导向筒2交错设置并按照环形布置，桁架组件3包括四个连接于相邻打桩导向筒组件1和沉贯导向筒2之间的桁架单元300。

具体地，所有打桩导向筒组件1和所有沉贯导向筒2组成一正方形结构，打桩导向筒组件1位于该正方形结构的角上，沉贯导向筒2位于该正方形结构的边上。每个打桩导向筒组件1两侧的桁架单元300通过横杆连接。

继续参阅图2，本实施例中的沉贯导向筒2为不完全圆筒结构，其朝向导向架装置中心一侧具有上下贯通的开口200。并且沉贯导向筒2的上端设置成不完全的圆锥斗结构201。

继续参阅图3，打桩导向筒组件1包括上筒体100、下筒体101、倾角检测器、升降组件和控制系统，上筒体100、下筒体101上下滑动插配，倾角检测器用以检测打桩导向筒组件1的倾角，升降组件用以驱使上筒体100相对下筒体101升降，控制系统6分别与倾角检测器和升降组件电连接，控制系统能够根据每个倾角检测器的检测数据控制每个升降组件的工作。也就是说，本实施例工作时，将每个倾角检测器分别测量数据传送到控制系统，控制系统对该数据进行处理并根据不同打桩导向筒组件1的倾斜角度，分别对不同打桩导向筒组件1的升降组件进行控制，以实现整体的调平。

进一步参阅图1，上筒体100的外径小于下筒体101的外径，上筒体100滑动插配于下筒体101，桁架单元300与上筒体100连接。升降组件包括若干环布的升降驱动器102，升降驱动器102一端与上筒体100连接，另一端与下筒体101连接。并且，升降驱动器102优选为液压缸，此外，升降驱动器也可以选用电缸。

其中，倾角检测器设置于上筒体100上。并且，所述倾角检测器2为公知技术，优选为高精度双轴倾角传感器。

实施例2

请参阅图4，本实施例与实施例1的区别在于：本实施例的所有打桩导向筒组件1和所有沉贯导向筒2组成一正三角形结构。打桩导向筒组件1位于该正三角形结构的角上，沉贯导向筒2位于该正三角形结构的边上。

实施例3

请参阅图5，一种导管架先桩施工方法，采用如实施例1所述的导向架实现，包括如下步骤：

步骤1，首先进行地质勘测，其次放置施工用导向架。

步骤2，导向架通过自身升降组件进行调平。

步骤3，将桩基插入导向架的打桩导向筒组件1内，通过打桩锤进行桩基的插打施工。

步骤4，待桩基打桩完成，通过浮吊将导向架拆除，已经施工完毕的桩基等待与导管架的灌浆施工连接。

实施例4

请参阅图6-9，一种吸力筒式沉贯施工方法，采用如实施例1所述的导向架实现，包括如下步骤：

步骤1，施工时通过吊机将导向架吊至施工区域，导向架中下筒体101底部的定位底板采用海工常用的类防沉板设计，避免了整个导向架结构陷入土体。

步骤2，导向架通过自身升降组件进行调平。

步骤3，调平后通过吊机将导管架基础5底部的吸力筒4插入沉贯导向筒2，沉贯导向筒2上端为扩口结构，便于施工导向，同时该沉贯导向筒2主体采用了不完全的圆筒结构，该结构可以使得导向精度更高，原因在于，若此时采用完全的圆筒结构，则导管架基础5的连接架500无法穿过，进而降低导向效率，而采用不完全的圆筒结构，如图9所示，导管架基础5的部分连接架500可以从开口200处穿过，为提高导向精度，可以将沉贯导向筒2设置得更长，进而提高导向效果。

步骤4，将吸力筒4插入沉贯导向筒2后，通过吸力泵等装置对吸力筒4进行抽水形成负压，由于吸力筒4位于沉贯导向筒2内，此时可以保证吸力筒4的垂直度，完成导管架基础5的沉贯。

步骤5，沉贯完成后，如图8所示，由于导向架中间未设置任何结构，此时通过吊机将导向架吊起拆卸，不会影响到此时已经植入的导管架基础5，拆卸后的导向架可进行下一机位的施工。

吸力筒导管架基础具有施工周期短，建设成本低的优点，但由于海上风电通常施工环境较为复杂恶劣，吸力筒沉贯过程中容易产生垂直度误差过大导致整体导管架倾斜的问题，目前采用的方法主要是采用吸力泵等对吸力筒产生沉贯后，通过垂直度测量仪等进行测量，进而根据误差改变不同吸力筒的吸力筒流量，进而改变不同吸力筒桩腿的沉贯力。显然该方法，不利于提高吸力筒基础的施工速度。而采用本实施例曾能够降低吸力筒基础沉贯过程中的垂直度误差，提高施工效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种导向架，其特征在于，包括：

若干打桩导向筒组件（1），所述打桩导向筒组件（1）用以为桩基插打提供导向，所述打桩导向筒组件（1）包括上筒体（100）、下筒体（101）、倾角检测器和升降组件，所述上筒体（100）与下筒体（101）上下滑动配合，所述倾角检测器用以检测打桩导向筒组件（1）的倾角，所述升降组件用以驱使上筒体（100）相对下筒体（101）升降；

若干沉贯导向筒（2），所述沉贯导向筒（2）用以为吸力筒（4）的沉贯提供导向，所述沉贯导向筒（2）为不完全圆筒结构，其朝向导向架装置中心一侧具有上下贯通的开口（200），所有所述打桩导向筒组件（1）和所有所述沉贯导向筒（2）交错设置并按照环形布置；以及

桁架组件（3），所述桁架组件（3）用以将所有打桩导向筒组件（1）和沉贯导向筒（2）连接在一起，其包括若干连接于相邻打桩导向筒组件（1）和沉贯导向筒（2）之间的桁架单元（300）。

2.根据权利要求1所述的一种导向架装置，其特征在于，所述沉贯导向筒（2）的上端设置成不完全的圆锥斗结构（201）。

3.根据权利要求1所述的一种导向架，其特征在于，所述升降组件为液压机构。

4.根据权利要求1所述的一种导向架，其特征在于，所述升降组件包括若干环布的升降驱动器（102），所述升降驱动器（102）一端与上筒体（100）连接，另一端与下筒体（101）连接。

5.根据权利要求1所述的一种导向架，其特征在于，所有所述打桩导向筒组件（1）和所有所述沉贯导向筒（2）组成一正多边形结构，所述打桩导向筒组件（1）位于该正多边形结构的角上，所述沉贯导向筒（2）位于该正多边形结构的边上。

6.一种吸力筒式沉贯施工方法，其特征在于，采用如权利要求1-5中任一所述的导向架实现，包括如下步骤：

步骤1，放置导向架；

步骤2，对导向架进行调平；

步骤3，将导管架基础（5）底部的吸力筒（4）插入导向架的沉贯导向筒（2）；

步骤4，通过吸力泵对吸力筒（4）进行抽水形成负压，完成导管架基础（5）的沉贯；

步骤5，将导向架拆除。

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