CN211849420U - 海上大直径钢管立桩装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种海上大直径钢管立桩装置,其包括桩导架、吊装机构、打桩架、调直机构以及定位机构,其采用在打桩导架上安装吊桩辅助装置,钩住钢管桩底部,采用外部起重设备钩住钢管桩起吊部位,吊桩辅助装置钢丝绳缓缓下降,外部起重设备钢丝绳缓缓上升,达到将钢管桩立至垂直状态的目的,且采用该种工艺可以极大降低海上风电大直径钢管桩对船机设备的性能要求,同时减少了船机设备驻位,打桩平台既是立桩辅助设备,又是立桩限位装置,可以极大提高立桩及钢管桩驻位效率。

Description

海上大直径钢管立桩装置
技术领域
本实用新型涉及海上大直径钢管桩施工技术领域,特别涉及一种海上大直径钢管立桩装置。
背景技术
海上风电基础施工过程中,单桩基础因其承载力高、施工方便、施工效率高等诸多优点,得到了广泛的应用。随着海上风电装机功率越来越大,单桩基础的直径及桩长也越来越大,对施工船机设备也提出了越来越高的要求,对于部分海上风电项目,国内可使用的船机设备少之又少,也在一定程度上造成了”海上风电施工需等海上风电施工设备”的状况,直接造成了工程效率降低、施工成本提高,不利于海上风电发展。
海上风电单桩基础施工过程中,国内目前常用的做法有两种。一是起重设备能力足够,且具有能承载1/3-1/2桩重的副钩,其主钩吊住钢管桩吊耳,副钩吊住钢管桩尾端,主钩缓缓上升、副钩缓缓下降,实现钢管桩立桩。二是起重设备不具有能承载1/3-1/2桩重的副钩,就需另一艘符合要求的起重设备吊住钢管桩尾部,配合主起重设备完成立桩。上述方法一对起重设备要求高,方法二因需更多船机设备驻位,影响施工效率及成本。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种无需考虑起重设备副钩承载能力,仅需要一艘起重船与一艘驳船配合稳桩平台即可完成大直径钢管立桩施工的海上大直径钢管立桩装置。
为此,本实用新型技术方案如下:
方案一:一种海上大直径钢管立桩装置,包括:
打桩导架,其由桁架和四根竖直设置的导向管构成;桁架为一侧设有开口部的立方体结构,其横向截面呈“凹”形;四根导向管沿桁架周向均布设置并固定在桁架外侧;
吊装机构,其包括水平板以及对称且间隔设置在水平板上的两组吊装装置;每组吊装装置包括卷扬机、以及设置在卷扬机前侧且固定在水平板边沿处的滑轮;卷扬机的卷筒上缠绕有卷扬机钢丝绳,且卷扬机与滑轮之间的连线垂直于固定有滑轮的水平板边侧;水平板固定在位于桁架的开口端对侧的架体顶面上,并使两台卷扬机上的卷扬机钢丝绳的绳端分别绕过位于其前侧的滑轮并自然垂落于桁架的开口部内侧;
打桩架,其固定在水平板上,且位于两组吊装装置之间;
调直机构,其包括间隔设置在桁架开口部内侧的上调直机构和下调直机构;上调直机构和下调直机构结构相同,均由固定在桁架上的三个顶推装置和一根其上固定有顶推装置的横梁构成,横梁可拆卸架设在桁架的开口端,使同一调直机构内的四个顶推装置沿周向均布设置,且四个顶推装置的中心点位于桁架的开口部的中轴线上;
以及定位机构,其包括四根定位桩;定位桩的外径与打桩导架上的四根导向管的内径相适应。
方案二:一种海上大直径钢管立桩装置,包括:
打桩导架,其由桁架和四根竖直设置的导向管构成;桁架为一侧设有开口部的立方体结构,其横向截面呈“凹”形;四根导向管沿桁架周向均布设置并固定在桁架外侧;
吊装机构,其包括水平板以及对称且间隔设置在水平板上的两组吊装装置;每组吊装装置包括卷扬机、以及设置在卷扬机前侧且固定在水平板边沿处的滑轮;卷扬机的卷筒上缠绕有卷扬机钢丝绳,且卷扬机与滑轮之间的连线垂直于固定有滑轮的水平板边侧;水平板固定在位于桁架的开口端对侧的架体顶面上,并使两台卷扬机上的卷扬机钢丝绳的绳端分别绕过位于其前侧的滑轮并自然垂落于桁架的开口部内侧;
打桩架,其固定在水平板上,且位于两组吊装装置之间;
调直机构,其包括抱桩器;抱桩器固定在打桩架上邻近桁架开口部的侧壁上,其包括至少两个同轴设置环形抱臂,且在每个环形抱臂上沿圆周方向均布设置有多个顶推装置;环形抱臂的中轴线与桁架的开口部的中轴线重合;
以及定位机构,其包括四根定位桩;定位桩的外径与打桩导架上的四根导向管的内径相适应。
进一步地,在上述两种海上大直径钢管立桩装置的设计方案中,两组吊装装置之间的间隔距离与钢管桩的直径相适应,使其上两根卷扬机钢丝绳之间的间隔距离与对称设置在钢管桩对侧的两个吊耳的间隔距离相同。
方案三:一种海上大直径钢管立桩装置,包括:
打桩导架,其由桁架和四根竖直设置的导向管构成;桁架为一侧设有开口部的立方体结构,使其横向截面呈“凹”形;四根导向管沿桁架周向均布设置并固定在桁架外侧;
吊装机构,其包括两块水平板和两组吊装装置;每组吊装装置包括固定在水平板上的卷扬机、设置在卷扬机前侧且固定在水平板边沿处的滑轮、以及设置在滑轮下方且固定在水平板上的钢丝绳套圈;卷扬机的卷筒上缠绕有卷扬机钢丝绳,且卷扬机与滑轮之间的连线垂直于固定有滑轮的水平板边侧;两块水平板分别固定在位于桁架的开口端两侧的架体顶面上,使两组吊装装置对称设置,且两台卷扬机上的卷扬机钢丝绳的绳端分别依次绕过位于其前侧的滑轮并穿过钢丝绳套圈后自然垂落于位于桁架的开口端一侧的架体外侧;其中,滑轮底端的水平板上增设钢丝绳套圈,可能避免绕过滑轮的卷扬机钢丝绳向钢桩吊耳上拉扯,而把钢丝绳从滑轮上拉下来。
打桩架,其固定在位于桁架的开口端对侧的架体顶面上;
调直机构,其包括间隔设置在桁架开口部内侧的上调直机构和下调直机构;上调直机构和上调直机构构成相同,均由固定在桁架上的三个顶推装置和一根其上固定有顶推装置的横梁构成,横梁可拆卸架设在桁架的开口端,使同一调直机构的四个顶推装置沿周向均布设置,且四个顶推装置的中心点位于桁架的开口部的中轴线上;
以及定位机构,其包括四根定位桩;定位桩的外径与打桩导架上的四根导向管的内径相适应。
方案四:一种海上大直径钢管立桩装置,包括:
打桩导架,其由桁架和四根竖直设置的导向管构成;桁架为一侧设有开口部的立方体结构,使其横向截面呈“凹”形;四根导向管沿桁架周向均布设置并固定在桁架外侧;
吊装机构,其包括两块水平板和两组吊装装置;每组吊装装置包括固定在水平板上的卷扬机、以及设置在卷扬机前侧且固定在水平板边沿处的滑轮;卷扬机的卷筒上缠绕有卷扬机钢丝绳,且卷扬机与滑轮之间的连线垂直于固定有滑轮的水平板边侧;两块水平板分别固定在位于桁架的开口端两侧的架体顶面上,两组吊装装置对称且相对设置,使两组吊装装置的两台卷扬机和两个滑轮位于同一条直线上;两台卷扬机上的卷扬机钢丝绳的绳端分别绕过位于其前侧的滑轮并自然垂落于桁架的开口部内侧;
打桩架,其固定在位于桁架的开口端对侧的架体顶面上;
调直机构,其包括间隔设置在桁架开口部内侧的上调直机构和下调直机构;上调直机构和上调直机构构成相同,均由固定在桁架上的三个顶推装置和一根其上固定有顶推装置的横梁构成,横梁可拆卸架设在桁架的开口端,使同一调直机构的四个顶推装置沿周向均布设置,且四个顶推装置的中心点位于桁架的开口部的中轴线上,并位于两组吊装装置的两台卷扬机和两个滑轮所在连线的中点上;
以及定位机构,其包括四根定位桩;定位桩的外径与打桩导架上的四根导向管的内径相适应。
进一步地,在上述方案一、方案二、方案三和方案四这四种海上大直径钢管立桩装置的设计方案中,定位机构除了由四根定位桩构成外,还可以采用在四根定位桩底端同时还设置有四个吸力筒的方案;其中,每根定位桩的底端固定在其下方吸力筒的顶面中心处。
更进一步地,在由四根定位桩和四个吸力筒构成定位机构的方案中,在桁架下方还设置有固定桁架,其四个顶角分别固定在四根定位桩底端侧壁上,使四个吸力筒同时支撑在固定桁架的四个顶角处;固定桁架为一侧设有开口部的立方体结构,其开口部与桁架的开口部位于同侧,且二者开口部的尺寸相同。
与现有技术相比,本申请的海上大直径钢管立桩装置提供了四种装置技术方案,其结构简单、设计合理,基于该装置实现的海上大直径钢管立桩方法在实施过程中,仅需要一艘起重船与一艘驳船配合海上大直径钢管立桩装置即可完成施工,且只使用起重设备的主钩,对有无副钩及副钩的承载能力无要求,极大降低海上风电大直径钢管桩对船机设备的性能要求的同时减少了船机设备驻位;此外,该海上大直径钢管立桩装置兼具打桩平台功能、立桩辅助功能、和立桩限位功能为一体,极大提高立桩及钢管桩驻位效率;其中,上述第四种海上大直径钢管立桩装置的技术方案通过对吊装机构的合理设置,实现在立桩施工过程中实现钢管桩立桩及钢管桩驻位同步完成。
附图说明
图1为本实用新型的实施例1中海上大直径钢管立桩施工方法进行至步骤S2时的钢管桩与稳桩平台的结构示意图;
图2为本实用新型的实施例1中海上大直径钢管立桩施工方法进行至步骤S4时的钢管桩与稳桩平台的结构示意图;
图3为本实用新型的实施例1中海上大直径钢管立桩施工方法进行至步骤S4时且钢管桩斜向倾斜角度为60°时钢管桩与稳桩平台的结构示意图;
图4为本实用新型的实施例1中海上大直径钢管立桩施工方法进行至步骤S4时且钢管桩斜向倾斜角度为75°时钢管桩与稳桩平台的结构示意图;
图5为本实用新型的实施例1中海上大直径钢管立桩施工方法进行至步骤S4时且钢管桩调整至竖直状态时钢管桩与稳桩平台的结构示意图;
图6为本实用新型的实施例1中海上大直径钢管立桩施工方法进行至步骤S5时钢管桩吊至沉桩位置的结构示意图;
图7为本实用新型的实施例1中海上大直径钢管立桩施工方法进行至步骤S2时的钢管桩与稳桩平台的俯视图;
图8为本实用新型的实施例1中海上大直径钢管立桩施工方法进行至步骤S2时的钢管桩与稳桩平台的侧视图;
图9为本实用新型的实施例1中海上大直径钢管立桩施工方法进行至步骤S6时的钢管桩与稳桩平台的俯视图;
图10为本实用新型的实施例1的吊装机构设置在桁架上的结构示意图;
图11为本实用新型的实施例2中海上大直径钢管立桩施工方法进行至步骤S2时的钢管桩与稳桩平台的结构示意图;
图12为本实用新型的实施例2中海上大直径钢管立桩施工方法进行至步骤S4时且钢管桩斜向倾斜角度为60°时钢管桩与稳桩平台的结构示意图;
图13为本实用新型的实施例2中海上大直径钢管立桩施工方法进行至步骤S4时且钢管桩调整至竖直状态时钢管桩与稳桩平台的结构示意图;
图14为本实用新型的实施例2中海上大直径钢管立桩施工方法进行至步骤S5时钢管桩吊至沉桩位置的结构示意图;
图15为本实用新型的实施例3中海上大直径钢管立桩施工方法进行至步骤S2时的钢管桩与稳桩平台的结构示意图;
图16为本实用新型的实施例3中海上大直径钢管立桩施工方法进行至步骤S4时且钢管桩斜向倾斜角度为30°时钢管桩与稳桩平台的结构示意图;
图17为本实用新型的实施例3中海上大直径钢管立桩施工方法进行至步骤S4时且钢管桩斜向倾斜角度为60°时钢管桩与稳桩平台的结构示意图;
图18为本实用新型的实施例3中海上大直径钢管立桩施工方法进行至步骤S4时且钢管桩调整至竖直状态时钢管桩与稳桩平台的结构示意图;
图19为本实用新型的实施例3中海上大直径钢管立桩施工方法进行至步骤S5时钢管桩吊至沉桩位置的结构示意图;
图20为本实用新型的实施例3的吊装机构设置在桁架上的结构示意图;
图21为本实用新型的实施例3中海上大直径钢管立桩施工方法进行至步骤S2时的钢管桩与稳桩平台的俯视图;
图22为本实用新型的实施例3中海上大直径钢管立桩施工方法进行至步骤S2时的钢管桩与稳桩平台的侧视图;
图23为本实用新型的实施例3中海上大直径钢管立桩施工方法进行至步骤S6时的钢管桩与稳桩平台的俯视图;
图24为本实用新型的实施例4中海上大直径钢管立桩施工方法进行至步骤S2时的钢管桩与稳桩平台的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的说明,但下述实施例绝非对本实用新型有任何限制。
实施例1
如图1~10所示,该海上大直径钢管立桩装置,包括打桩导架、吊装机构、打桩架、调直机构、以及定位机构,其中,
打桩导架由桁架1和四根竖直设置的导向管2构成;桁架1为一侧设有开口部的立方体结构,其横向截面呈“凹”形;四根导向管2沿桁架1周向均布设置并固定在桁架1外侧;
吊装机构包括水平板5以及对称且间隔设置在水平板5上的两组吊装装置;每组吊装装置包括卷扬机6、以及设置在卷扬机6前侧且固定在水平板5边沿处的滑轮7;卷扬机6的卷筒上缠绕有卷扬机钢丝绳9,且卷扬机6与滑轮7之间的连线垂直于固定有滑轮7的水平板5边侧;水平板5固定在位于桁架1的开口端对侧的架体顶面上,并使两台卷扬机6上的卷扬机钢丝绳9的绳端分别绕过位于其前侧的滑轮7并自然垂落于桁架1的开口部内侧;
打桩架固定在水平板5上,且位于两组吊装装置之间;
调直机构包括间隔设置在桁架1开口部内侧的上调直机构和下调直机构;上调直机构和下调直机构结构相同,均由固定在桁架1上的三个顶推装置8和一根其上固定有顶推装置8的横梁构成,横梁可拆卸架设在桁架1的开口端,使同一调直机构内的四个顶推装置8沿周向均布设置,且四个顶推装置8的中心点位于桁架1的开口部的中轴线上;
定位机构包括四根定位桩4;定位桩4的外径与打桩导架上的四根导向管2的内径相适应。
采用本实施例1的海上大直径钢管立桩装置实现的海上大直径钢管立桩方法的具体施工步骤如下:
S1、将由打桩导架和定位机构组装形成的稳桩平台通过滑道或陆地起重设备放入水中,并使用拖轮将稳桩平台拖至施工地点;经调平后通过定位机构稳定固定在该施工位置处;接着起吊打桩导架1,并使打桩导架底平台2搁置在海底泥面上进行调平,并利用分别插装在导向管2中的四根定位桩4将打桩导架1固定在施工位置处;此时,打桩导架的桁架1的开口部中轴线与预设待立桩钢管桩11的中轴线重合;
S2、起重船20和驳船18驻位;其中,如图1、图7和图8所示,驳船18间隔设置有多个顶部开设有弧形通槽的垫块17,使钢管桩11水平设置在驳船18上,且钢管桩11底部伸出至驳船18外侧一段距离,使驳船18驻位后,伸出至驳船18外侧的钢管桩11底部伸入至桁架1的开口部内侧,并使位于其上方的两根卷扬机钢丝绳9与对称设置在钢管桩11底部对侧侧壁上的两个第一吊耳12位于同一竖直平面上;起重船20停驻在驳船18邻侧;
S3、如图1所示,将两根卷扬机钢丝绳9的绳端分别与位于其下方的第一吊耳12相连接;将吊梁15上的两根平行设置的吊梁钢丝绳14的绳端分别与对称设置在钢管桩11上部对侧侧壁上的两个第二吊耳13相连接,并利用起重船20上的钩头16吊起吊梁15
S4、如图2所示,起重机20的钩头16逐渐上提,使钢管桩11与驳船18逐渐分离,同时与起重机20的钩头16相配合地逐渐下放卷扬机钢丝绳9,使钢管桩11从水平状态逐渐调整为倾斜状态;如图3~图5所示,当钢管桩11逐渐提升至其与水平面之间的夹角为60°,或固定有滑轮7的水平板5边侧至钢管桩11的水平距离为10m时,起重机20的钩头停止上提,同时继续逐渐下放卷扬机钢丝绳9,直至钢管桩11调整为竖直状态;
S5、如图6所示,解除两根卷扬机钢丝绳9与两个第一吊耳12之间的连接,利用起重机20的钩头16通过吊梁15将钢管桩11吊至沉桩位置;
S6、如图9所示,在桁架1的水平板5上安装打桩架,并桁架1的开口部内侧上部和下部间隔安装有上调直机构和下调直机构中的三个顶推装置8,然后将设有顶推装置8的横梁焊接在桁架1的开口端,使同一调直机构内的四个顶推装置8沿周向均布设置,且四个顶推装置8的中心点位于桁架1的开口部的中轴线上;利用调直机构对钢管桩11的垂直度调整至满足施工要求后,将钢管桩自沉入泥至平衡状态,然后利用打桩架起吊打桩锤将钢管桩沉至设计标高位置;
S7、拆卸吊装机构、打桩架和调直机构,并解除定位机构,将稳桩平台移至下一桩位施工位置处,重复上述步骤S1~S6,完成下一根钢管桩的施工。
实施例2
如图11~14所示,该海上大直径钢管立桩装置,包括打桩导架、吊装机构、打桩架、调直机构、以及定位机构,其中,
打桩导架由桁架1和四根竖直设置的导向管2构成;桁架1为一侧设有开口部的立方体结构,其横向截面呈“凹”形;四根导向管2沿桁架1周向均布设置并固定在桁架1外侧;
吊装机构包括水平板5以及对称且间隔设置在水平板5上的两组吊装装置;每组吊装装置包括卷扬机6、以及设置在卷扬机6前侧且固定在水平板5边沿处的滑轮7;卷扬机6的卷筒上缠绕有卷扬机钢丝绳9,且卷扬机6与滑轮7之间的连线垂直于固定有滑轮7的水平板5边侧;水平板5固定在位于桁架1的开口端对侧的架体顶面上,并使两台卷扬机6上的卷扬机钢丝绳9的绳端分别绕过位于其前侧的滑轮7并自然垂落于桁架1的开口部内侧;
打桩架固定在水平板5上,且位于两组吊装装置之间;
调直机构包括抱桩器24;抱桩器24固定在打桩架上邻近桁架1开口部的侧壁上,其包括至少两个同轴设置环形抱臂,且在每个环形抱臂上沿圆周方向均布设置有多个顶推装置;环形抱臂的中轴线与桁架1的开口部的中轴线重合;
定位机构包括四根定位桩4以及分别设置在四根定位桩4底端的四个吸力筒23;分别设置在四根定位桩4底端的四个吸力筒23,定位桩4的外径与打桩导架上的四根导向管2的内径相适应。
采用本实施例2的海上大直径钢管立桩装置实现的海上大直径钢管立桩方法的具体施工过程如下:
S1、将由打桩导架和定位机构组装形成的稳桩平台通过滑道或陆地起重设备放入水中,并使用拖轮将呈漂浮状态的稳桩平台拖至施工地点;经调平后通过定位机构稳定固定在该施工位置处;接着起吊打桩导架1,并使打桩导架底平台2搁置在海底泥面上进行调平,并向吸力筒23内以相同的速度同时抽取每个吸力筒23内的气体,使四个吸力筒23在负压作用下同步下沉至预设位置,且处于稳定状态;此时,打桩导架的桁架1的开口部中轴线与预设待立桩钢管桩11的中轴线重合;
S2、起重船20和驳船18驻位;其中,如图11所示,驳船18间隔设置有多个顶部开设有弧形通槽的垫块17,使钢管桩11水平设置在驳船18上,且钢管桩11底部伸出至驳船18外侧一段距离,使驳船18驻位后,伸出至驳船18外侧的钢管桩11底部伸入至桁架1的开口部内侧,并使位于其上方的两根卷扬机钢丝绳9与对称设置在钢管桩11底部对侧侧壁上的两个第一吊耳12位于同一竖直平面上;起重船20停驻在驳船18邻侧;
S3、如图11所示,将两根卷扬机钢丝绳9的绳端分别与位于其下方的第一吊耳12相连接;将吊梁15上的两根平行设置的吊梁钢丝绳14的绳端分别与对称设置在钢管桩11上部对侧侧壁上的两个第二吊耳13相连接,并利用起重船20上的钩头16吊起吊梁15
S4、如图12所示,起重机20的钩头16逐渐上提,使钢管桩11与驳船18逐渐分离,同时与起重机20的钩头16相配合地逐渐下放卷扬机钢丝绳9,使钢管桩11从水平状态逐渐调整为倾斜状态;如图13所示,当钢管桩11逐渐提升至其与水平面之间的夹角为60°,或固定有滑轮7的水平板5边侧至钢管桩11的水平距离为10m时,起重机20的钩头停止上提,同时继续逐渐下放卷扬机钢丝绳9,直至钢管桩11调整为竖直状态;
S5、如图14所示,解除两根卷扬机钢丝绳9与两个第一吊耳12之间的连接,利用起重机20的钩头16通过吊梁15将钢管桩11吊至沉桩位置;
S6、在桁架1的水平板5上安装打桩架24,并在打桩架24上安装有抱桩器22,然后利用抱桩器22上的四个顶推装置来调节钢管桩11的垂直度,待钢管桩垂直度满足要求后,钢管桩11自沉入泥至平衡状态,起吊打桩锤将钢管桩11沉至设计标高位置。
S7、向吸力筒23内充气,打桩导架1在浮力作用下上浮,解除定位机构,将稳桩平台移至下一桩位施工位置处,重复上述步骤S1~S6,完成下一根钢管桩的施工。
实施例3
如图15~图23所示,该海上大直径钢管立桩装置,包括打桩导架、吊装机构、打桩架、调直机构、以及定位机构,其中,
打桩导架由桁架1和四根竖直设置的导向管2构成;桁架1为一侧设有开口部的立方体结构,使其横向截面呈“凹”形;四根导向管2沿桁架1周向均布设置并固定在桁架1外侧;
吊装机构包括两块水平板5和两组吊装装置;每组吊装装置包括固定在水平板5上的卷扬机6、设置在卷扬机6前侧且固定在水平板5边沿处的滑轮7、以及设置在滑轮7下方且固定在水平板5上的钢丝绳套圈10;卷扬机6的卷筒上缠绕有卷扬机钢丝绳9,且卷扬机6与滑轮7之间的连线垂直于固定有滑轮7的水平板5边侧;两块水平板5分别固定在位于桁架1的开口端两侧的架体顶面上,使两组吊装装置对称设置,且两台卷扬机6上的卷扬机钢丝绳9的绳端分别依次绕过位于其前侧的滑轮7并穿过钢丝绳套圈10后自然垂落于位于桁架1的开口端一侧的架体外侧;
打桩架固定在位于桁架1的开口端对侧的架体顶面上;
调直机构包括间隔设置在桁架1开口部内侧的上调直机构和下调直机构;上调直机构和上调直机构构成相同,均由固定在桁架1上的三个顶推装置8和一根其上固定有顶推装置8的横梁构成,横梁可拆卸架设在桁架1的开口端,使同一调直机构的四个顶推装置8沿周向均布设置,且四个顶推装置8的中心点位于桁架1的开口部的中轴线上;
定位机构包括四根定位桩4;定位桩4的外径与打桩导架上的四根导向管2的内径相适应。
采用本实施例3的海上大直径钢管立桩装置实现的海上大直径钢管立桩方法的具体施工过程如下:
S1、将由打桩导架和定位机构组装形成的稳桩平台通过滑道或陆地起重设备放入水中,并使用拖轮将稳桩平台拖至施工地点;经调平后通过定位机构稳定固定在该施工位置处;接着起吊打桩导架1,并使打桩导架底平台2搁置在海底泥面上进行调平,并利用分别插装在导向管2中的四根定位桩4将打桩导架1固定在施工位置处;此时,打桩导架的桁架1的开口部中轴线与预设待立桩钢管桩11的中轴线重合;
S2、起重船20和驳船18驻位;其中,如图15、图21和图22所示,驳船18间隔设置有多个顶部开设有弧形通槽的垫块17,使钢管桩11水平设置在驳船18上,且钢管桩11底部伸出至驳船18外侧一段距离,使驳船18驻位后,伸出至驳船18外侧的钢管桩11底部伸入至桁架1的开口部内侧,并使位于其上方的两根卷扬机钢丝绳9与对称设置在钢管桩11底部对侧侧壁上的两个第一吊耳12位于同一竖直平面上;起重船20停驻在驳船18邻侧;
S3、如图15所示,将两根卷扬机钢丝绳9的绳端分别与位于其下方的第一吊耳12相连接;将吊梁15上的两根平行设置的吊梁钢丝绳14的绳端分别与对称设置在钢管桩11上部对侧侧壁上的两个第二吊耳13相连接,并利用起重船20上的钩头16吊起吊梁15
S4、如图16所示,起重机20的钩头16逐渐上提,使钢管桩11与驳船18逐渐分离,同时与起重机20的钩头16相配合地逐渐下放卷扬机钢丝绳9,使钢管桩11从水平状态逐渐调整为倾斜状态;如图17~图18所示,当钢管桩11逐渐提升至其与水平面之间的夹角为60°,或固定有滑轮7的水平板5边侧至钢管桩11的水平距离为10m时,起重机20的钩头停止上提,同时继续逐渐下放卷扬机钢丝绳9,直至钢管桩11调整为竖直状态;
S5、如图19所示,解除两根卷扬机钢丝绳9与两个第一吊耳12之间的连接,利用起重机20的钩头16通过吊梁15将钢管桩11吊至沉桩位置;
S6、如图23所示,在桁架1的水平板5上安装打桩架,并桁架1的开口部内侧上部和下部间隔安装有上调直机构和下调直机构中的三个顶推装置8,然后将设有顶推装置8的横梁焊接在桁架1的开口端,使同一调直机构内的四个顶推装置8沿周向均布设置,且四个顶推装置8的中心点位于桁架1的开口部的中轴线上;利用调直机构对钢管桩11的垂直度调整至满足施工要求后,将钢管桩自沉入泥至平衡状态,然后利用打桩架起吊打桩锤将钢管桩沉至设计标高位置;
S7、拆卸吊装机构、打桩架和调直机构,并解除定位机构,将稳桩平台移至下一桩位施工位置处,重复上述步骤S1~S6,完成下一根钢管桩的施工。
实施例4
如图24所示,该海上大直径钢管立桩装置包括打桩导架、吊装机构、打桩架、调直机构、以及定位机构,其中,
打桩导架由桁架1和四根竖直设置的导向管2构成;桁架1为一侧设有开口部的立方体结构,使其横向截面呈“凹”形;四根导向管2沿桁架1周向均布设置并固定在桁架1外侧;
吊装机构包括两块水平板5和两组吊装装置;每组吊装装置包括固定在水平板5上的卷扬机6、以及设置在卷扬机6前侧且固定在水平板5边沿处的滑轮7;卷扬机6的卷筒上缠绕有卷扬机钢丝绳9,且卷扬机6与滑轮7之间的连线垂直于固定有滑轮7的水平板5边侧;两块水平板5分别固定在位于桁架1的开口端两侧的架体顶面上,两组吊装装置对称且相对设置,使两组吊装装置的两台卷扬机6和两个滑轮7位于同一条直线上;两台卷扬机6上的卷扬机钢丝绳9的绳端分别绕过位于其前侧的滑轮7并自然垂落于桁架1的开口部内侧;
打桩架固定在位于桁架1的开口端对侧的架体顶面上;
调直机构包括间隔设置在桁架1开口部内侧的上调直机构和下调直机构;上调直机构和上调直机构构成相同,均由固定在桁架1上的三个顶推装置8和一根其上固定有顶推装置8的横梁构成,横梁可拆卸架设在桁架1的开口端,使同一调直机构的四个顶推装置8沿周向均布设置,且四个顶推装置8的中心点位于桁架1的开口部的中轴线上,并位于两组吊装装置的两台卷扬机6和两个滑轮7所在连线的中点上;
定位机构包括四根定位桩4;定位桩4的外径与打桩导架上的四根导向管2的内径相适应。
采用本实施例4的海上大直径钢管立桩装置实现的海上大直径钢管立桩方法的具体施工过程如下:
S1、将由打桩导架和定位机构组装形成的稳桩平台通过滑道或陆地起重设备放入水中,并使用拖轮将稳桩平台拖至施工地点;经调平后通过定位机构稳定固定在该施工位置处;接着起吊打桩导架1,并使打桩导架底平台2搁置在海底泥面上进行调平,并利用分别插装在导向管2中的四根定位桩4将打桩导架1固定在施工位置处;此时,打桩导架的桁架1的开口部中轴线与预设待立桩钢管桩11的中轴线重合;
S2、起重船20和驳船18驻位;其中,如图24所示,驳船18间隔设置有多个顶部开设有弧形通槽的垫块17,使钢管桩11水平设置在驳船18上,且钢管桩11底部伸出至驳船18外侧一段距离,使驳船18驻位后,伸出至驳船18外侧的钢管桩11底部伸入至桁架1的开口部内侧,并使位于其上方的两根卷扬机钢丝绳9与对称设置在钢管桩11底部对侧侧壁上的两个第一吊耳12位于同一竖直平面上;起重船20停驻在驳船18邻侧;
S3、将两根卷扬机钢丝绳9的绳端分别与位于其下方的第一吊耳12相连接;将吊梁15上的两根平行设置的吊梁钢丝绳14的绳端分别与对称设置在钢管桩11上部对侧侧壁上的两个第二吊耳13相连接,并利用起重船20上的钩头16吊起吊梁15
S4、起重机20的钩头16逐渐上提,使钢管桩11与驳船18逐渐分离,同时与起重机20的钩头16相配合地逐渐下放卷扬机钢丝绳9,使钢管桩11从水平状态逐渐调整为倾斜状态;当钢管桩11逐渐提升至其与水平面之间的夹角为60°,或桁架1开口端对侧架体顶面内侧侧边与钢管桩11的水平距离不足3m时,起重机20的钩头停止上提,同时继续逐渐下放卷扬机钢丝绳9,直至钢管桩11调整为竖直状态;
S5、解除两根卷扬机钢丝绳9与两个第一吊耳12之间的连接,此时钢管桩11刚好位于沉桩位置;
S6、在桁架1的水平板5上安装打桩架,并桁架1的开口部内侧上部和下部间隔安装有上调直机构和下调直机构中的三个顶推装置8,然后将设有顶推装置8的横梁焊接在桁架1的开口端,使同一调直机构内的四个顶推装置8沿周向均布设置,且四个顶推装置8的中心点位于桁架1的开口部的中轴线上;利用调直机构对钢管桩11的垂直度调整至满足施工要求后,将钢管桩自沉入泥至平衡状态,然后利用打桩架起吊打桩锤将钢管桩沉至设计标高位置;
S7、拆卸吊装机构、打桩架和调直机构,并解除定位机构,将稳桩平台移至下一桩位施工位置处,重复上述步骤S1~S6,完成下一根钢管桩的施工。
在上述四个实施例中,实施例4与实施例1~3的区别在于,实施例4通过对吊装机构的合理设置,实现在立桩施工过程中实现钢管桩立桩及钢管桩驻位同步完成即完成实施例1中步骤5的同时完成了实施例1中的步骤6,使施工方法更加简单易操作,提高施工效率。

Claims (7)

1.一种海上大直径钢管立桩装置,其特征在于,包括:
打桩导架,其由桁架(1)和四根竖直设置的导向管(2)构成;桁架(1)为一侧设有开口部的立方体结构,其横向截面呈“凹”形;四根导向管(2)沿桁架(1)周向均布设置并固定在桁架(1)外侧;
吊装机构,其包括水平板(5)以及对称且间隔设置在水平板(5)上的两组吊装装置;每组吊装装置包括卷扬机(6)、以及设置在卷扬机(6)前侧且固定在水平板(5)边沿处的滑轮(7);卷扬机(6)的卷筒上缠绕有卷扬机钢丝绳(9),且卷扬机(6)与滑轮(7)之间的连线垂直于固定有滑轮(7)的水平板(5)边侧;水平板(5)固定在位于桁架(1)的开口端对侧的架体顶面上,并使两台卷扬机(6)上的卷扬机钢丝绳(9)的绳端分别绕过位于其前侧的滑轮(7)并自然垂落于桁架(1)的开口部内侧;
打桩架,其固定在水平板(5)上,且位于两组吊装装置之间;
调直机构,其包括间隔设置在桁架(1)开口部内侧的上调直机构和下调直机构;上调直机构和下调直机构结构相同,均由固定在桁架(1)上的三个顶推装置(8)和一根其上固定有顶推装置(8)的横梁构成,横梁可拆卸架设在桁架(1)的开口端,使同一调直机构内的四个顶推装置(8)沿周向均布设置,且四个顶推装置(8)的中心点位于桁架(1)的开口部的中轴线上;
以及定位机构,其包括四根定位桩(4);定位桩(4)的外径与打桩导架上的四根导向管(2)的内径相适应。
2.一种海上大直径钢管立桩装置,其特征在于,包括:
打桩导架,其由桁架(1)和四根竖直设置的导向管(2)构成;桁架(1)为一侧设有开口部的立方体结构,其横向截面呈“凹”形;四根导向管(2)沿桁架(1)周向均布设置并固定在桁架(1)外侧;
吊装机构,其包括水平板(5)以及对称且间隔设置在水平板(5)上的两组吊装装置;每组吊装装置包括卷扬机(6)、以及设置在卷扬机(6)前侧且固定在水平板(5)边沿处的滑轮(7);卷扬机(6)的卷筒上缠绕有卷扬机钢丝绳(9),且卷扬机(6)与滑轮(7)之间的连线垂直于固定有滑轮(7)的水平板(5)边侧;水平板(5)固定在位于桁架(1)的开口端对侧的架体顶面上,并使两台卷扬机(6)上的卷扬机钢丝绳(9)的绳端分别绕过位于其前侧的滑轮(7)并自然垂落于桁架(1)的开口部内侧;
打桩架,其固定在水平板(5)上,且位于两组吊装装置之间;
调直机构,其包括抱桩器(24);抱桩器(24)固定在打桩架上邻近桁架(1)开口部的侧壁上,其包括至少两个同轴设置环形抱臂,且在每个环形抱臂上沿圆周方向均布设置有多个顶推装置;环形抱臂的中轴线与桁架(1)的开口部的中轴线重合;
以及定位机构,其包括四根定位桩(4);定位桩(4)的外径与打桩导架上的四根导向管(2)的内径相适应。
3.根据权利要求1或2所述的海上大直径钢管立桩装置,其特征在于,两组吊装装置之间的间隔距离与钢管桩的直径相适应,使其上两根卷扬机钢丝绳(9)之间的间隔距离与对称设置在钢管桩对侧的两个吊耳的间隔距离相同。
4.一种海上大直径钢管立桩装置,其特征在于,包括:
打桩导架,其由桁架(1)和四根竖直设置的导向管(2)构成;桁架(1)为一侧设有开口部的立方体结构,使其横向截面呈“凹”形;四根导向管(2)沿桁架(1)周向均布设置并固定在桁架(1)外侧;
吊装机构,其包括两块水平板(5)和两组吊装装置;每组吊装装置包括固定在水平板(5)上的卷扬机(6)、设置在卷扬机(6)前侧且固定在水平板(5)边沿处的滑轮(7)、以及设置在滑轮(7)下方且固定在水平板(5)上的钢丝绳套圈(10);卷扬机(6)的卷筒上缠绕有卷扬机钢丝绳(9),且卷扬机(6)与滑轮(7)之间的连线垂直于固定有滑轮(7)的水平板(5)边侧;两块水平板(5)分别固定在位于桁架(1)的开口端两侧的架体顶面上,使两组吊装装置对称设置,且两台卷扬机(6)上的卷扬机钢丝绳(9)的绳端分别依次绕过位于其前侧的滑轮(7)并穿过钢丝绳套圈(10)后自然垂落于位于桁架(1)的开口端一侧的架体外侧;
打桩架,其固定在位于桁架(1)的开口端对侧的架体顶面上;
调直机构,其包括间隔设置在桁架(1)开口部内侧的上调直机构和下调直机构;上调直机构和上调直机构构成相同,均由固定在桁架(1)上的三个顶推装置(8)和一根其上固定有顶推装置(8)的横梁构成,横梁可拆卸架设在桁架(1)的开口端,使同一调直机构的四个顶推装置(8)沿周向均布设置,且四个顶推装置(8)的中心点位于桁架(1)的开口部的中轴线上;
以及定位机构,其包括四根定位桩(4);定位桩(4)的外径与打桩导架上的四根导向管(2)的内径相适应。
5.一种海上大直径钢管立桩装置,其特征在于,包括:
打桩导架,其由桁架(1)和四根竖直设置的导向管(2)构成;桁架(1)为一侧设有开口部的立方体结构,使其横向截面呈“凹”形;四根导向管(2)沿桁架(1)周向均布设置并固定在桁架(1)外侧;
吊装机构,其包括两块水平板(5)和两组吊装装置;每组吊装装置包括固定在水平板(5)上的卷扬机(6)、以及设置在卷扬机(6)前侧且固定在水平板(5)边沿处的滑轮(7);卷扬机(6)的卷筒上缠绕有卷扬机钢丝绳(9),且卷扬机(6)与滑轮(7)之间的连线垂直于固定有滑轮(7)的水平板(5)边侧;两块水平板(5)分别固定在位于桁架(1)的开口端两侧的架体顶面上,两组吊装装置对称且相对设置,使两组吊装装置的两台卷扬机(6)和两个滑轮(7)位于同一条直线上;两台卷扬机(6)上的卷扬机钢丝绳(9)的绳端分别绕过位于其前侧的滑轮(7)并自然垂落于桁架(1)的开口部内侧;
打桩架,其固定在位于桁架(1)的开口端对侧的架体顶面上;
调直机构,其包括间隔设置在桁架(1)开口部内侧的上调直机构和下调直机构;上调直机构和上调直机构构成相同,均由固定在桁架(1)上的三个顶推装置(8)和一根其上固定有顶推装置(8)的横梁构成,横梁可拆卸架设在桁架(1)的开口端,使同一调直机构的四个顶推装置(8)沿周向均布设置,且四个顶推装置(8)的中心点位于桁架(1)的开口部的中轴线上,并位于两组吊装装置的两台卷扬机(6)和两个滑轮(7)所在连线的中点上;
以及定位机构,其包括四根定位桩(4);定位桩(4)的外径与打桩导架上的四根导向管(2)的内径相适应。
6.根据权利要求1~4任一项所述的海上大直径钢管立桩装置,其特征在于,定位机构还包括分别设置在四根定位桩(4)底端的四个吸力筒(23);每根定位桩(4)的底端固定在其下方吸力筒(23)的顶面中心处。
7.根据权利要求6所述的海上大直径钢管立桩装置,其特征在于,在桁架(1)下方还设置有固定桁架,其四个顶角分别固定在四根定位桩(4)底端侧壁上,使四个吸力筒(23)同时支撑在固定桁架的四个顶角处;固定桁架为一侧设有开口部的立方体结构,其开口部与桁架(1)的开口部位于同侧,且二者开口部的尺寸相同。
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