CN219410861U - 一种海上风电导管架基础的沉桩垂直度控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种海上风电导管架基础的沉桩垂直度控制装置，包括顶部设作业平台、底部设防沉平台的稳桩平台，作业平台通过设在四个角上的辅助桩套筒安装在防沉平台上；相邻辅助桩套筒之间的作业平台上设有供工程桩穿过的笼口，笼口处安装有用于控制工程桩垂直度及平面位置的千斤顶，千斤顶设有四个，两两一组，两组千斤顶对称设置在笼口两侧；稳桩平台的中部设有与笼口共轴设置的工程桩限位套筒，工程桩限位套筒通过连接件与辅助桩套筒相接。本实用新型通过设限位用的千斤顶，对钢管桩的位移进行限制和工程桩限位套筒，做到高精度控制钢管桩的垂直度及平面位置，在提高施工质量的同时，还达到了保护平台以及提升施工效率的目的。

Description

一种海上风电导管架基础的沉桩垂直度控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种海上风电导管架式风机基础钢管桩沉桩施工装置，特别涉及一种海上风电导管架基础的沉桩垂直度控制装置。

背景技术

目前，海上风电场建设有两个发展趋势：一是其建设水深由近浅海带向深远海发展，例如广东省近年在建或拟建项目水深达到30-40米；二是风机的单机容量不断增大以及机组逐步大型化。这势必对海上风电机组的基础提出新的要求，目前已经投入使用的风电机组的基础形式有单桩式、高桩承台式、重力式、负压桶式、导管架式等，其中导管架式基础因结构简单、安全可靠、施工速度快、所需施工设备要求较低，近几年深远海域的风电场项目大多采用四桩导管架式风机基础。

目前国内海上风电导管架基础沉桩控制总体上均采用稳桩平台，但在关键的垂直度控制及平台保护方面却有所不同，如上部用笼口粗定位、下部用导向筒精确控制垂直度的整体式稳桩平台，以及仅用上部千斤顶控制垂直度、无下部结构的浮式稳桩平台。

传统的整体式稳桩平台和浮式稳桩平台，均有较为明显的弊端：整体式稳桩平台能做到较高精度控制钢管桩垂直度，但因为上部笼口为对钢管桩位移无限制，使插桩的难度偏高，耗时偏长，且存在钢管桩撞击导向筒导致导向筒变形的风险；浮式稳桩平台虽不存在上述问题，但因自身无下部结构，所以钢管桩的垂直度及平面位置控制精度较低。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种设计合理，做到高精度控制钢管桩的垂直度及平面位置的海上风电导管架基础的沉桩垂直度控制装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种海上风电导管架基础的沉桩垂直度控制装置，其特点是，该装置包括顶部设作业平台、底部设防沉平台的稳桩平台，作业平台通过设在四个角上的辅助桩套筒安装在防沉平台上；相邻辅助桩套筒之间的作业平台上设有供工程桩穿过的笼口，笼口处安装有用于控制工程桩垂直度及平面位置的千斤顶，千斤顶朝笼口中心设置，千斤顶设有四个，两两一组，两组千斤顶对称设置在笼口两侧；相邻辅助桩套筒之间的稳桩平台中部设有与笼口共轴设置的工程桩限位套筒，工程桩限位套筒通过连接件与稳桩平台相接。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，所述工程桩限位套筒设有直筒体，直筒体顶部设有用于引导工程桩插入直筒体的导向筒，导向筒为上大下小的锥形筒。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，所述直筒体上部和下部的内壁上设有防撞件。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，所述防撞件为橡胶圈，橡胶圈的外径与直筒体内径相等。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，所述工程桩限位套筒的顶部和底部分别设有一层宽68mm的加强筋板，加强筋板所形成的环形空间内径比工程桩外径大24mm。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，所述工程桩限位套筒设在稳桩平台的中下部；所述工程桩限位套筒的直筒体的长度为10m。

与现有技术相比，本实用新型通过在工作平台上层设置限位用的千斤顶，对钢管桩的位移进行限制，作业平台与稳桩平台之间的四周设置起导向作用的工程桩限位套筒，做到高精度控制钢管桩的垂直度及平面位置，在提高施工质量的同时，还达到了保护平台以及提升施工效率的目的。

附图说明

图1为本实用新型所述沉桩垂直度控制装置的三维结构图；

图2为工程桩限位套筒、千斤顶及笼口的布置图；

图3为工程桩限位套筒的结构图；

图4为图3的局部放大图；

图5为本实用新型所述沉桩垂直度控制装置的起吊示意图；

图6为工程桩入笼口千斤顶位置的示意图；

图7为千斤顶顶推到位的示意图。

图中：1-工作平台，2-辅助桩套筒，3-工程桩，4-千斤顶，5-笼口，6-导向筒，7-加强筋板，8-防撞件，9-工程桩限位套筒，10-防沉平台，11-辅助桩。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

参照图1，一种海上风电导管架基础的沉桩垂直度控制装置，该装置包括顶部设作业平台1、底部设防沉平台10的稳桩平台，作业平台1通过设在四个角上的辅助桩套筒2安装在防沉平台10上；相邻辅助桩套筒2之间的作业平台1上设有供工程桩穿过的笼口5，笼口5处安装有用于控制工程桩垂直度及平面位置的千斤顶4，千斤顶4朝笼口5中心设置，千斤顶4设有四个，两两一组，两组千斤顶对称设置在笼口两侧；相邻辅助桩套筒2之间的稳桩平台中部设有与笼口5共轴设置的工程桩限位套筒9，工程桩限位套筒9通过连接件与稳桩平台相接，在工作平台与防沉平台之间、相邻辅助桩套筒之间还通过连接架相接。

所述工程桩限位套筒9设有直筒体，直筒体顶部设有用于引导工程桩插入直筒体的导向筒6，所述直筒体上部和下部的内壁上设有防撞件8，该防撞件8还起限位控制作用，所述防撞件8为橡胶圈，橡胶圈的外径与直筒体内径相等。

本实用新型所述的沉桩垂直度控制装置的结构设计如下：

（1）稳桩平台结构设计概况

平台的主要功能是为四桩导管架基础桩沉桩提供稳定性，以保证沉桩后的垂直度偏差、相对位置偏差、桩顶标高偏差达到设计要求。考虑风场所在海域水深深，风浪大，施工条件复杂，坐底式平台整体结构强度设计值较高，重量及高度均较大。

稳桩平台设顶部作业平台，底部防沉平台，四个角点设辅助桩套筒，中层设4个工程桩限位套筒，中部主体为复杂的刚接杆件结构，防沉平台至顶层平台的高度为46m，整体重量约850t。

（2）工程桩限位套筒结构设计

平台四边中心位置设置工程桩限位套筒，外形为Φ3300×20mm的筒状结构，其上部导向段为外径Φ4515/3300mm、总长1.5m的喇叭口，相邻套筒中心间距为22m。

导向筒内有效限位段长度10m，在限位段顶部和底部分别设有一层宽68mm的加强筋板7，加强筋板7所形成的环形空间内径比工程桩外径大24mm，可确保钢管桩水平位置偏差在设计要求±30mm以内，垂直度在3‰以内。

（3）千斤顶布置及结构设计

工程桩限位套筒的垂直位置靠平台下部，沉桩施工时全部在水下，为在插桩施工时保护限位套筒，避免盲插，在上层平台设置了笼口及千斤顶顶推装置，笼口中心与导向筒中心对齐。

本实用新型所述的沉桩垂直度控制装置的施工工艺如下：

（1）稳桩平台坐底

主力船起大钩将稳桩平台吊离运输舶上空一定高度，运输舶离泊，测量人员根据提前安置在稳桩平台上层平台的GPS仪器观测稳桩平台方位角及坐标，主力船根据测量人员指挥调整位置，主力船甲板工作人员用卷扬机拉动稳桩平台缆风绳调整稳桩平台方位角。

稳桩平台坐标及方位角调整完毕后，主力船缓缓下放主钩至稳桩平台触泥，继续下放主钩使吊带不受力，直至稳桩平台自沉完毕（期间测量人员保持监控稳桩平台的位置、方位角，若水平度偏差大于1%，起重船需及时调整大臂使平台水平度控制在1%以内）。

（2）辅助桩安装

稳桩平台自沉完毕后，复核稳桩平台的位置、方位角和水平度。辅助桩运输舶靠主力船就位抛锚后，主力船对辅助桩进行翻身。

翻桩完成后，主力船将辅助桩插入到平台上辅助桩桩孔位置。平台上设置反吊眼板与辅助桩上反吊吊耳相对位置，通过辅助桩旋转孔旋转辅助桩角度，保障花篮螺栓两端吊点在同一垂面内。待四根辅助桩全部插好并自重入泥完成后，用振动锤对辅助桩进行对角沉桩，辅助桩桩顶高程控制高于稳桩平台工作平台4m左右。最后使用花篮螺栓将辅助桩反吊吊耳与平台反吊眼板连接起来。

（3）利用沉桩控制系统进行插桩

起重船完成钢管桩翻身后，将钢管桩吊至笼口附近，沉桩控制系统按如下方法操作进行插桩：

①调节靠近平台中心两个千斤顶的顶推长度，确保桩壁靠紧顶盒滚轮，此时桩中心位于笼口中心，同时与导向筒中心对齐。

②之后将靠近平台边缘两个顶推装置往笼口中心推，直至桩壁与四个顶推盒滚轮均贴紧，则此时桩中心位于笼口中心并对齐导向筒中心。

③桩壁与四个滚轮均贴紧后可直接开始下桩，滚轮可滚动且采用橡胶材质，不会损伤桩壁及防腐涂层。以此法完成所有钢管桩插桩工作。

（4）稳桩平台拆除移位

沉桩施工完成后，解除辅助桩与平台的花篮螺栓连接。起重船起吊振动锤依次将辅助桩拔出泥面后，将辅助桩与稳桩平台的固定插销插上，使辅助桩与稳桩平台固定在一起，便可起吊平台移至下一机位。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种海上风电导管架基础的沉桩垂直度控制装置，其特征在于，该装置包括顶部设作业平台、底部设防沉平台的稳桩平台，作业平台通过设在四个角上的辅助桩套筒安装在防沉平台上；相邻辅助桩套筒之间的作业平台上设有供工程桩穿过的笼口，笼口处安装有顶在工程桩外壁上用于控制工程桩垂直度及平面位置的千斤顶，千斤顶朝笼口中心设置，千斤顶设有四个，两两一组，两组千斤顶对称设置在笼口两侧；相邻辅助桩套筒之间的稳桩平台中部设有与笼口共轴设置的工程桩限位套筒，工程桩限位套筒通过连接件与辅助桩套筒相接。

2.根据权利要求1所述的一种海上风电导管架基础的沉桩垂直度控制装置，其特征在于，所述工程桩限位套筒设有直筒体，直筒体顶部设有用于引导工程桩插入直筒体的导向筒。

3.根据权利要求2所述的一种海上风电导管架基础的沉桩垂直度控制装置，其特征在于，导向筒为上大下小的锥形筒。

4.根据权利要求2所述的一种海上风电导管架基础的沉桩垂直度控制装置，其特征在于，所述直筒体上部和下部的内壁上设有防撞件。

5.根据权利要求4所述的一种海上风电导管架基础的沉桩垂直度控制装置，其特征在于，所述防撞件为橡胶圈，橡胶圈的外径与直筒体内径相等。

6.根据权利要求2所述的一种海上风电导管架基础的沉桩垂直度控制装置，其特征在于，所述工程桩限位套筒的顶部和底部分别设有一层宽68mm的加强筋板，加强筋板所形成的环形空间内径比工程桩外径大24mm。

7.根据权利要求2所述的一种海上风电导管架基础的沉桩垂直度控制装置，其特征在于，所述工程桩限位套筒设在稳桩平台的中下部。

8.根据权利要求2或7所述的一种海上风电导管架基础的沉桩垂直度控制装置，其特征在于，所述工程桩限位套筒的直筒体的长度为10m。