CN211200388U

CN211200388U - 一种负压筒式先桩法导管架打桩定位导向装置

Info

Publication number: CN211200388U
Application number: CN201921778196.1U
Authority: CN
Inventors: 朱嵘华; 张美阳
Original assignee: Zhejiang Huayun Ocean Engineering Technology Service Co ltd
Current assignee: Zhejiang Huayun Ocean Engineering Technology Service Co ltd
Priority date: 2019-10-22
Filing date: 2019-10-22
Publication date: 2020-08-07
Anticipated expiration: 2029-10-22

Abstract

一种负压筒式先桩法导管架打桩定位导向装置，其属于海上风电工程技术领域。该装置通过潜水泵的抽水量来对施工装置进行调平，到达指定标高后，关停潜水泵。进行钢管桩的插打，钢管桩穿过导向喇叭口、导向桩套以及吸力筒进行沉桩；在作业期间，利用导向装置筒体顶部内外的压差及筒体内外表面与土体的摩擦力，抵抗波浪，洋流及打桩过程中对该装置引起的外载荷，保证沉桩的垂直度和水平度及各桩间的水平精度；有效保证钢管桩按照设计精度沉桩到位，该装置具有稳定性高，导向定位架安装时间短，海床适应性强，且安装简便、成本低，可重复利用等优势，具有广阔的应用前景。

Description

一种负压筒式先桩法导管架打桩定位导向装置

技术领域

本发明属于海上风电工程技术领域，具体涉及到一种负压筒式先桩法导管架打桩定位导向装置。

背景技术

随着我国海上风电行业的迅猛发展，近海风资源陆续得到开发，目前海上风电行业逐渐朝深海进一步发展。先打桩导管架基础形式作为一种钢结构桁架结构，由于其重量轻，对海底条件适应强，稳定性等特点，陆续得到推广应用，且随着水深的增加，先打桩导管架基础形式的优势将更加明显。

先打桩导管架基础的施工工艺，要求先在海床打桩，然后吊放导管架的施工方式，要求严格控制打桩的精度，对桩的垂直度、水平偏差，及各桩间的尺寸精度有严格的控制精度要求，以确保后续安装导管架基础时能准确定位，并顺利完成插桩工作，如果没有导向定位工装，在波浪、洋流等作用下，在打桩的过程中，钢管桩容易倾斜、偏位，在海上恶劣的环境下，很难实现钢管桩的纠偏。

目前国内外有两种方式实施打桩过程中的钢管桩导向定位：

一是采用带防沉板的导向架结构，施工打桩时，将导向架置于海床面上，钢管桩通过导向架的入海床，采用这种方法在地质较好及海床较平整的位置上，在一定程度上保证顺利沉桩并保证打桩的施工精度，但在海床淤泥较厚、表层土壤承载力较差的位置，放置这种沉桩导向架时难以调整导向架的平面度，容易产生倾斜，在打桩过程中容易发生卡桩，导向架取出困难；同时打桩精度会受到影响，需要反复的插打钢管桩才能完成打桩，施工工期大为延长。

二是先打入数个预制桩，然后在预制桩上临时搭设平台或者安装预制好的工作平台，然后钢管桩通过工作平台的定位套筒进行钢管桩插打和精度的调整，这种方式工序繁多，需要耗费大量的人力和物力，工期时间长。另外由于海洋环境复杂性，打桩装置还需承受由于波浪，洋流等引起的水平载荷，容易进一步加剧打桩装置的倾斜、晃动，加剧其施工过程中的不稳定性。

负压筒是一种大直径圆柱形薄壁结构。负压筒作为一种锚泊形式和基础形式，已被大量应用于海洋结构系泊系统，海洋基础平台，及海洋风机基础上，具有装配简便、施工效率高、成本较低等优势，但在海上风电施工领域上，本发明的负压桶式施工打桩技术是一种新型的应用形式。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种负压筒式先桩法导管架打桩定位导向装置，利用导向装置筒体顶部内外的压差及筒体内外表面与土体的摩擦力，抵抗波浪，洋流及打桩过程中对该装置引起的外载荷，保证沉桩的垂直度和水平度及各桩间的水平精度。

本发明采用的技术方案为：一种负压筒式先桩法导管架打桩定位导向装置，它包括桁架导向结构和吸力筒结构，所述桁架导向结构设置在导向桩套之间，导向桩套的底部设置吸力筒结构；所述桁架导向结构包括设置在导向桩套上部的桁架上部横杆、设置在导向桩套底部的桁架底部横杆，桁架上部横杆的中心处与桁架底部横杆的中心处通过桁架纵连杆连接，导向桩套底部与桁架上部横杆的中心处通过桁架斜连杆加固；该装置还设有观测平台，观测平台的下方设置平台连接结构，平台连接结构的底部通过平台底部横杆连接导向桩套的上部，导向桩套的上部与平台连接结构的中部采用平台斜连杆加固；所述导向桩套设置3个以上，其位置中心处设置平台连接结构；导向桩套的顶部设置导向喇叭口；所述吸力筒结构包括大直径的吸力筒，吸力筒的筒盖上设置至少1个潜水泵开孔，潜水泵开孔通过潜水泵管连接潜水泵。

一种负压筒式先桩法导管架打桩定位导向装置的工作方法，包括以下步骤：

（1）先把负压筒式先桩法导管架打桩定位导向装置缓慢吊放至海底，接触海床后凭借装置的自重贯入海床一定距离；

（2）待装置稳定后，筒内和隔板之间的水体被完全封闭，利用潜水泵同时进行抽水作业，使定位导向装置筒体下沉至指定标高；在下沉的过程中，通过各吸力筒筒盖上部的潜水泵通过抽水量来对施工装置进行调平，到达指定标高后，关停潜水泵，关闭潜水泵口；

（3）进行钢管桩的插打，钢管桩穿过导向喇叭口、导向桩套以及吸力筒进行沉桩；在作业期间，利用导向装置筒体顶部内外的压差及筒体内外表面与土体的摩擦力，抵抗波浪，洋流及打桩过程中对该装置引起的外载荷，保证沉桩的垂直度和水平度及各桩间的水平精度；

（4）完成一个机位的沉桩后，采用潜水泵反向向吸力筒筒体内冲水，利用筒体内外的压差，将导向装置顶出海底，或可采用吊机辅助把该导向装置顶出海床；再利用吊装装置将定位导向装置吊出水面，并转运至下一个施工机位进行打桩施工准备工作，进行重复使用。

该装置通过潜水泵的抽水量来对施工装置进行调平，到达指定标高后，关停潜水泵。进行钢管桩的插打，钢管桩穿过导向喇叭口、导向桩套以及吸力筒进行沉桩；在作业期间，利用导向装置筒体顶部内外的压差及筒体内外表面与土体的摩擦力，抵抗波浪，洋流及打桩过程中对该装置引起的外载荷，保证沉桩的垂直度和水平度及各桩间的水平精度；有效保证钢管桩按照设计精度沉桩到位，该装置具有稳定性高，导向定位架安装时间短，海床适应性强，且安装简便、成本低，可重复利用等优势，具有广阔的应用前景。

与传统导向架结构施工装置相比，该打桩施工装置特点如下：

1）海床适应性强，能适用于不同的海床条件，包括海床面起伏不平，表层土承载力弱等。

2）高稳定性，能有效抵抗一定的波浪及洋流，有效保证沉桩顺利进行，及保证沉桩的垂直度和水平度，及各桩间的尺寸精度。

3）桩套顶部的与水平面呈一定角度的坡口的喇叭口设计，有利于钢管桩插入时的对准及定位。

4）施工效率高，可重复利用，成本低等优势，应用前景广阔。

附图说明

图1是一种负压筒式先桩法导管架基础施工打桩定位导向装置的结构图。

图2是一种负压筒式先桩法导管架基础施工打桩定位导向装置的主视图。

图3是一种负压筒式先桩法导管架基础施工打桩定位导向装置的俯视图。

图4是吸力筒结构图。

图5是导向桩套与吸力筒的剖视图。

图中：1、桁架导向结构，2、吸力筒结构，11、导向桩套，12、桁架斜连杆，13、导向喇叭口，14、观测平台，15、平台连接结构，16、桁架上部横杆，17、桁架纵连杆，18、桁架底部横杆，19、平台底部横杆，20、平台斜连杆，21、吸力筒，22、潜水泵开孔，23、潜水泵，24、潜水泵管，25、环形隔板。

具体实施方式

负压筒式先桩法导管架打桩定位导向装置如图1-5所示，该装置由两大部分构成，上部的桁架导向结构1，下部的吸力筒结构2。

这种负压筒式先桩法导管架打桩定位导向装置包括桁架导向结构1和吸力筒结构2。桁架导向结构1包含一个平台连接结构15和多个导向桩套11，每相邻两个导向桩套11之间采用桁架上部横杆16和桁架底部横杆18固定连接，在桁架上部横杆16和桁架底部横杆18的中间位置采用桁架纵连杆17固定连接，两个桁架斜连杆12的一端固定连接在桁架上部横杆16的中间位置，另一端分别与相邻的两个导向桩套11固定连接，在每个导向桩套11的上部分别采用平台底部横杆19和平台斜连杆20与位于中心位置的平台连接结构15固定连接，在平台连接结构15的上方设置观测平台14。导向桩套11的下端固定连接吸力筒结构2，上端设有导向喇叭口13。吸力筒结构2包含大直径的吸力筒21，吸力筒21内设置环形隔板25，吸力筒21外壁与环形隔板25之间的筒盖上设置1个潜水泵开孔22，潜水泵开孔22通过潜水泵管24连接潜水泵23。

导管架打桩施工时，先把负压筒式先桩法导管架打桩定位导向装置缓慢吊放至海底，接触海床后凭借装置的自重贯入海床一定距离，待装置稳定后，筒内水体被完全封闭，利用潜水泵同时进行抽水作业，使定位导向装置筒体下沉至指定标高，在下沉的过程中，通过各吸力筒筒盖上部的潜水泵对施工装置进行调平，到达指定标高后，关停潜水泵。进行钢管桩的插打，钢管桩穿过喇叭口13、导向桩套11以及吸力筒结构2进行沉桩。在作业期间，主要利用负压筒式先桩法导管架打桩定位导向装置筒体顶部内外的压差及筒体内外表面与土体的摩擦力，抵抗波浪，洋流，及打桩过程中对该装置可能引起的外载荷，有效保证沉桩的顺利进行，保证沉桩的垂直度和水平度，及各桩间的水平精度。

完成一个机位的沉桩后，采用潜水泵反向向吸力筒筒体内冲水，利用筒体的内外压差，将施工装置顶出海底，若有必要，也可以采用吊机辅助把该定位导向装置顶出海床，再利用吊装装置将定位导向装置吊出水面，并转运至下一个施工机位进行打桩施工准备工作，进行重复使用。

Claims

1.一种负压筒式先桩法导管架打桩定位导向装置，它包括桁架导向结构（1）和吸力筒结构（2），其特征在于：所述桁架导向结构（1）包含一个平台连接结构（15）和多个导向桩套（11），每相邻两个导向桩套（11）之间采用桁架上部横杆（16）和桁架底部横杆（18）固定连接，在桁架上部横杆（16）和桁架底部横杆（18）的中间位置采用桁架纵连杆（17）固定连接，两个桁架斜连杆（12）的一端固定连接在桁架上部横杆（16）的中间位置，另一端分别与相邻的两个导向桩套（11）固定连接，在每个导向桩套（11）的上部分别采用平台底部横杆（19）和平台斜连杆（20）与位于中心位置的平台连接结构（15）固定连接，在平台连接结构（15）的上方设置观测平台（14）；所述导向桩套（11）的下端固定连接吸力筒结构（2），上端设有导向喇叭口（13）；所述吸力筒结构（2）包含大直径的吸力筒（21），吸力筒（21）内设置环形隔板（25），吸力筒（21）外壁与环形隔板（25）之间的筒盖上设置至少1个潜水泵开孔（22），潜水泵开孔（22）通过潜水泵管（24）连接潜水泵（23）。