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原文传递海上大直径钢管立桩方法及其立桩装置

专利名称：	海上大直径钢管立桩方法及其立桩装置
摘要：	本发明公开了一种海上大直径钢管立桩方法及其立桩装置，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。
专利类型：	发明专利
申请人：	天津港航工程有限公司
发明人：	陈强;杨旭;何福渤;高永生;米刘芳;蒋志斌;易振;杨立红;李文;徐军健
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T20:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T15:00:00+0805
申请号：	CN202010062901.9
公开号：	CN111155520A
代理机构：	天津才智专利商标代理有限公司
代理人：	王梦
分类号：	E02D7/00;E02D7/08;E02D7/16;E02D13/04;E;E02;E02D;E02D7;E02D13;E02D7/00;E02D7/08;E02D7/16;E02D13/04
申请人地址：	300457 天津市滨海新区塘沽区天津经济技术开发区第五大街33号
主权项：	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。 8.一种基于如权利要求1、2或4所述的海上大直径钢管立桩装置实现的立桩方法，其特征在于，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；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，驳船(18)上水平承载有钢管桩(11)，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°～75°，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3～10m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、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)上安装打桩架和调直机构，经调直机构将钢管桩(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，并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。 9.一种基于如权利要求5所述的海上大直径钢管立桩装置实现的立桩方法，其特征在于，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；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，驳船(18)上水平承载有钢管桩(11)，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竖直状态；当钢管桩(11)逐渐提升至其与水平面之间的夹角为60°～75°，或桁架(1)开口端对侧架体顶面内侧侧边与钢管桩(11)的水平距离为3～10m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、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)上安装打桩架和调直机构，经调直机构将钢管桩(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，并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。
所属类别：	发明专利