一种用于海洋钢管桩包覆防腐系统的施工装置及其安装方法与流程

本发明涉及海洋钢结构防腐蚀领域，特别是一种用于海洋钢管桩包覆防腐系统的施工装置及安装方法。

背景技术：

包覆防腐系统作为一种有效的防腐措施，被广泛的用于海洋钢管桩缺陷涂层的修复以及浪溅区、水位变动区等腐蚀严重区带的腐蚀防护。目前，常用的包覆防腐系统通常由防蚀膏、防蚀带、防蚀护甲和紧固件等部件组成。包覆防腐系统施工步骤一般包括施工前准备、钢桩表面处理、涂抹防蚀膏、缠绕防蚀带、安装防护罩、螺栓紧固和端部密封等步骤。对于大气区涂层的修复，一般是先用脚手架构建施工平台，为后续工作步骤提供支持平台。对于大气区以下部分涂层修复，主要是由潜水员施工。然而，由于海上环境较为复杂，包覆防腐系统的施工往往会受到众多因素的制约，严重影响施工效率和效果。例如：

(1)受码头及跨海大桥结构、海浪、船舶固定等因素影响，通过脚手架构建平台需要大量人员、船机协同配合才能顺利实施，耗费大量的人力物力。待施工结束后，脚手架的运输、拆除等也需要耗费较大人力物力。

(2)当潜水员在海水中施工时，由于无良好的支撑点，需要耗费较大的精力保持平衡。特别是，当处于流动海水中(如河口等)施工时，更难保持平衡，严重影响施工效率及效果。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于海洋钢管桩包覆防腐系统的施工装置及安装方法，可快速便捷地构建包覆防腐系统施工平台，并为潜水员水中作业提供支撑点。该装置对于提升包覆防腐系统的施工效率和效果，降低施工成本有着积极作用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于海洋钢管桩包覆防腐系统的施工装置，其整体分为水上安装装置和水下安装装置；

水上安装装置包括固定环、可调节三角支架、登高梯、围栏、踏板，其中，固定环固定在钢管桩上，固定环上安装可调节三角支架，可调节三角支架上铺设踏板并安装围栏，登高梯架设在踏板上；

水下安装装置包括固定环、可调节三角支架和潜水支架，其中，固定环固定在钢管桩上，固定环上安装可调节三角支架，潜水支架固定在可调节三角支架上。

在上述技术方案中，固定环由支撑圆环、铰链，安装口，固定锁，防滑垫圈组成；支撑圆环是由两个半圆支撑环组成的，两个半圆支撑环的一端由铰链连接，另一端由固定锁连接；固定环的内径与钢管桩外径相匹配，固定环内侧安装着防滑垫圈，防滑垫圈由两个半圆防滑垫圈组成，分别固定在两个半圆支撑环内侧，在固定环四周对称分布着多个用于安装可调节三角支架的安装口。

在上述技术方案中，可调节三角支架由横杆、竖杆、斜杆、连接杆、架板杆、圆弧挡杆、角度调节杆、围栏插杆、螺栓螺母连接件、角度支撑底座、固定孔、卡槽组成；其中，所述横杆、竖杆和斜杆相互连接组成直角三角形结构；横杆与竖杆交接处固定着连接杆，连接杆与竖杆平行，用于插入固定环的安装口以实现固定环与可调节三角支架的固定；在竖杆和斜杆交接处设置圆弧挡杆，其弧度与钢管桩的外径匹配；横杆上表面固定设置多个等间距分布的角度支撑底座，横杆顶部设置可调节角度的架板杆，所述架板杆的一端铰接在横杆上，角度调节杆的一端通过螺栓螺母连接件铰接在架板杆上，通过角度调节杆的另一端配合不同的角度支撑底座可实现架板杆的角度调节；在架板杆的外侧有围栏插杆，围栏插杆通过螺纹连接方式与架板杆连接，围栏插杆垂直设置在架板杆上；架板杆顶部有卡槽，卡槽上有多个等间距分布的固定孔，用于固定踏板或潜水支架。

在上述技术方案中，登高梯由梯梁、梯踏板、防滑梯脚、固定杆、抱桩环、保护环、防滑绳、螺栓螺母连接件、挂扣、挂扣孔组成；其中，所述梯梁具有伸缩功能，由不同直径的直管组成，梯踏板通过锁扣固定在梯梁上，梯梁底部有固定杆和防滑梯脚，梯梁顶部有抱桩环和保护环；所述防滑梯脚安装有高性能硅胶防滑垫；所述抱桩环为半圆形结构，内侧安装硅胶垫，两端有防滑绳的挂扣孔，将防滑绳两端的挂扣扣入挂扣孔，防滑绳长度与钢管桩匹配；所述保护环由上下两个半圆形的环组成，保护环通过螺栓螺母连接件固定在梯梁上。

在上述技术方案中，所述围栏是由两片或多片组合围栏组成，围栏底部设有围栏插孔，围栏插孔与围栏插杆对接可实现围栏与可调节三角支架的固定，围栏的尺寸根据围栏插杆的位置确定，在其中一片组合围栏上有围栏门，围栏门上有门铰链和固定插销。所述组合围栏是由框架及防护网组成。

在上述技术方案中，所述踏板为圆环状板，由两块或多块表面涂覆高性能防滑涂料的组合板构成，组合板的数量、性质及尺寸根据可调节三角支架的结构形式、架板杆的尺寸、钢管桩的外径综合确定。所述组合板底部带有加强筋，板上设有固定孔，通过螺栓将其与固定孔连接以实现踏板与可调节三角支架的固定。

在上述技术方案中，潜水支架由立杆、潜水脚踏板、滑动底座、抱箍、拦腰环、顶扣、螺栓螺母连接件、滑动底座固定孔组成；立杆底部连接滑动底座，潜水脚踏板和拦腰环通过抱箍设置在立杆上，抱箍内侧安装硅胶防滑垫，抱箍通过螺栓螺母连接件与立杆固定，所述拦腰环设置在潜水脚踏板上方；潜水脚踏板上安装着防滑垫；顶扣通过螺纹连接的方式固定在立杆顶部；滑动底座上设置滑动底座固定孔，滑动底座固定孔与可调节三角支架的架板杆的卡槽上的固定孔配合，通过螺栓穿入滑动底座固定孔和卡槽上的固定孔，将滑动底座安装在可调节三角支架的架板杆的卡槽中，通过调节滑动底座固定孔与不同固定孔配合，可以实现潜水支架到钢管桩的距离调节；潜水支架上带有锐角或较锋利的部位都需进行适当处理，以防止划破潜水服。

一种对上述施工装置进行安装的方法，其具体步骤如下：

1.水上施工安装：

(1)打开支撑圆环，将其卡在钢管桩上，锁紧固定锁；

(2)将可调节三角架的连接杆插入固定环上的安装口，圆弧挡杆自然架在钢管桩上；调节角度调节杆使其与相应的角度支撑底座对接，从而使架板杆处于近似水平的位置；

(3)通过螺栓螺母连接件将组合踏板固定在对应的架板杆上，实现踏板与可调节三角架的固定；

(4)在架板杆上旋拧固定围栏插杆，将围栏插孔与相应的围栏插杆对接实现围栏与可调节三角架的固定；

(5)待需要用到登高梯时，将登高梯调节至适当高度及角度架设在踏板上，扣好防滑绳，调整保护环的角度使得满足施工人员需求；

2.水下施工安装：

(1)将固定环和可调节三角架安装在钢管桩上，安装方法同水上施工安装的第(1)、(2)步；

(2)将滑动底座插入卡槽中，延径向方向调整滑动底座至适当位置后固定；

(3)上下移动和左右转动调节潜水踏板和拦腰环的角度和高度，待达到所需位置时固定。

本发明的优点和有益效果为：

(1)本发明采用固定环可方便的与钢管桩固定；可调节三角支架不仅可适用于直桩，而且可用于斜桩，从而保证踏板的水平；潜水支架采用可上下移动和径向移动的机构，方便潜水员调节所处位置；登高梯可便于施工人员为钢管桩端部密封，采用伸缩机构有利于携带并方便安装，采用防滑绳和防滑垫可有效提高防滑效果；踏板表面涂覆高性能防滑涂料，可有效提高防滑效果；围栏对保障安全有积极作用，采用组合安装方式便于施工。

(2)本发明原理简单、安装方便、拆卸便捷、成本低廉，可避免搭建脚手架所耗费的人力物力，而且可为潜水员提供支撑点，对于提升施工效率和效果有着积极作用。

(3)本发明适用性广，可在水上和水下安装，除可用于包覆防腐系统施工，还可供与钢管桩有关的其它涉及施工平台或潜水支撑点的施工使用,如涂层刷涂修复、混凝土桩帽修复等。

附图说明

图1为一种用于海洋钢管桩包覆防腐系统的施工装置的施工安装示意图。图1中：1为桩帽，2为包覆防腐系统的护甲，3为钢管桩，4为固定环，5为可调节三角支架，6为登高梯，7为围栏，8为踏板，9为潜水支架。

图2为固定环的结构示意图。图2中，4-1为支撑圆环，4-2为铰链，4-3为安装口，4-4为固定锁，4-5为防滑垫圈。

图3为可调节三角支架的结构示意图。图3中，5-1为横杆，5-2为竖杆，5-3为斜杆，5-4为连接杆，5-5为架板杆，5-6为圆弧挡杆，5-7为角度调节杆，5-8为围栏插杆，5-9为螺栓螺母连接件，5-10为角度支撑底座，5-11为固定孔，5-12为卡槽。

图4为登高梯的结构示意图。图4中，6-1为梯梁，6-2为梯踏板，6-3为防滑梯脚，6-4为固定杆，6-5为抱桩环，6-6为保护环，6-7为防滑绳，6-8为螺栓螺母连接件，6-9为挂扣，6-10为挂扣孔。

图5为围栏和踏板的结构示意图。图5中，7-1为组合围栏，7-2为围栏插孔，7-3为围栏门，7-4为门铰链，7-5为固定插销，7-6为框架，7-7为防护网，8-1为组合板，8-2为踏板固定孔。

图6为潜水支架的结构示意图。图6中，9-1为立杆，9-2为潜水踏脚板，9-3为滑动底座，9-4为抱箍，9-5为拦腰环，9-6为顶扣，9-7为螺栓螺母连接件，9-8为滑动底座固定孔。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

参考图1，本发明所涉及的用于海洋钢管桩包覆防腐系统的施工装置整体分为水上安装装置A和水下安装装置B，其核心组成包括固定环4、可调节三角支架5、登高梯6、围栏7、踏板8、潜水支架9；

水上安装装置A包括固定环4、可调节三角支架5、登高梯6、围栏7、踏板8，其中，固定环4固定在钢管桩3上，固定环4上安装可调节三角支架5，可调节三角支架5上铺设踏板8并安装围栏7，登高梯6架设在踏板8上；

水下安装装置B包括固定环4、可调节三角支架5和潜水支架9，其中，固定环4固定在钢管桩3上，固定环4上安装可调节三角支架5，潜水支架9固定在可调节三角支架5上；

下面结合具体实施例介绍固定环4、可调节三角支架5、登高梯6、围栏7、踏板8、潜水支架9的结构：

参考图2，是固定环4的结构示意图。固定环4由支撑圆环4-1、铰链4-2，安装口4-3，固定锁4-4，防滑垫圈4-5等组成。支撑圆环4-1是由两个半圆支撑环组成的，两个半圆支撑环的一端由铰链4-2连接，另一端由固定锁4-4连接；固定环4的内径与钢管桩3外径相匹配，固定环4内侧安装着防滑垫圈4-5(防滑垫圈4-5分为两个半圆防滑垫圈组成的，分别固定在两个半圆支撑环内侧)，在固定环四周对称分布着4个用于安装可调节三角支架5的安装口4-3。

参考图3，是可调节三角支架5的结构示意图。可调节三角支架5由横杆5-1、竖杆5-2、斜杆5-3、连接杆5-4、架板杆5-5、圆弧挡杆5-6、角度调节杆5-7、围栏插杆5-8、螺栓螺母连接件5-9、角度支撑底座5-10、固定孔5-11、卡槽5-12等组成。其中，所述横杆5-1、竖杆5-2和斜杆5-3相互连接组成直角三角形结构；横杆5-1与竖杆5-2交接处固定连接连接杆5-4，连接杆5-4与竖杆5-2平行，用于插入固定环4的安装口4-3以实现固定环4与可调节三角支架5的固定；在竖杆5-2和斜杆5-3交接处设置圆弧挡杆5-6，其弧度与钢管桩3的外径匹配；横杆5-1上表面固定设置多个等间距分布的角度支撑底座5-10，横杆5-1顶部设置可调节角度的架板杆5-5，所述架板杆5-5的一端铰接在横杆5-1上，角度调节杆5-7的一端通过螺栓螺母连接件5-9铰接在架板杆5-5上，通过角度调节杆5-7的另一端配合不同的角度支撑底座5-10可实现架板杆5-5的角度调节；在架板杆5-5的外侧有围栏插杆5-8，围栏插杆5-8通过螺纹连接方式与架板杆5-5连接，围栏插杆5-8垂直设置在架板杆5-5上；架板杆5-5顶部有卡槽5-12，卡槽5-12上有多个等间距分布的固定孔5-11，用于固定踏板8或潜水支架9。

参考图4，是登高梯6的结构示意图。登高梯6由梯梁6-1、梯踏板6-2、防滑梯脚6-3、固定杆6-4、抱桩环6-5、保护环6-6、防滑绳6-7、螺栓螺母连接件6-8、挂扣6-9、挂扣孔6-10等组成。其中，所述梯梁6-1具有伸缩功能，由不同直径的直管组成，梯踏板6-2通过锁扣固定在梯梁6-1上，梯梁6-1底部有固定杆6-4和防滑梯脚6-3，梯梁6-1顶部有抱桩环6-5和保护环6-6。所述防滑梯脚6-3安装有高性能硅胶防滑垫；所述抱桩环6-5为半圆形结构，内侧安装硅胶垫，两端有防滑绳6-7的挂扣孔6-10，将防滑绳两端的挂扣6-9扣入挂扣孔6-10即可实现固定，防滑绳6-7长度与钢管桩3匹配；所述保护环6-6由上下两个半圆形的环组成，保护环6-6通过螺栓螺母连接件6-8固定在梯梁6-1上。

参考图5，是围栏7和踏板8的结构示意图。所述围栏7是由两片或多片组合围栏7-1组成(本实施例中为4片)，围栏7底部设有围栏插孔7-2，围栏插孔7-2与围栏插杆5-8对接可实现围栏7与可调节三角支架5的固定，围栏7的尺寸根据围栏插杆5-8的位置确定，在其中一片组合围栏7-1上有围栏门7-3，围栏门7-3上有门铰链7-4和固定插销7-5。所述组合围栏7-1是由框架7-6及防护网7-7组成。所述踏板8为圆环状板，由两块或多块表面涂覆高性能防滑涂料的组合板8-1构成，组合板8-1的数量、性质及尺寸根据可调节三角支架5的结构形式、架板杆5-5的尺寸、钢管桩3的外径综合确定(本实施例中为4块)。所述组合板8-1底部带有加强筋，板上设有固定孔8-2，通过螺栓将其与固定孔5-11连接以实现踏板8与可调节三角支架5的固定。

参考图6，是潜水支架9的结构示意图。潜水支架由立杆9-1、潜水脚踏板9-2、滑动底座9-3、抱箍9-4、拦腰环9-5、顶扣9-6、螺栓螺母连接件9-7、滑动底座固定孔9-8等组成。立杆9-1底部连接滑动底座9-3，潜水脚踏板9-2和拦腰环9-5通过抱箍9-4设置在立杆9-1上，抱箍9-4内侧安装硅胶防滑垫，抱箍9-4通过螺栓螺母连接件9-7与立杆9-1固定，所述拦腰环9-5设置在潜水脚踏板9-2上方；潜水脚踏板9-2上安装着防滑垫；顶扣9-6通过螺纹连接的方式固定在立杆9-1顶部；滑动底座9-3上设置滑动底座固定孔9-8，滑动底座固定孔9-8与可调节三角支架5的架板杆5-5的卡槽5-12上的固定孔5-11配合，通过螺栓穿入滑动底座固定孔9-8和卡槽5-12上的固定孔5-11，将滑动底座9-3安装在可调节三角支架5的架板杆5-5的卡槽5-12中，通过调节滑动底座固定孔9-8与不同固定孔5-11配合，可以实现潜水支架9到钢管桩3的距离调节；潜水支架9上带有锐角或较锋利的部位都需进行适当处理，以防止划破潜水服。

本发明安装在钢管桩外侧以供施工使用，具体安装方法详细描述如下。

1.水上施工安装

(1)打开支撑圆环4-1，将其卡在钢管桩3上，锁紧固定锁4-4。

(2)将可调节三角架5的连接杆5-4插入固定环4上的安装口4-3，圆弧挡杆5-6自然架在钢管桩3上。调节角度调节杆5-7使其与相应的角度支撑底座5-10对接，从而使架板杆5-5处于近似水平的位置。

(3)通过螺栓螺母连接件将组合踏板8-1固定在对应的架板杆5-5上，实现踏板8与可调节三角架5的固定。

(4)在架板杆5-5上旋拧固定围栏插杆5-8。将围栏插孔7-2与相应的围栏插杆5-8对接实现围栏7与可调节三角架5的固定。

(5)待需要用到登高梯6时，将登高梯6调节至适当高度及角度架设在踏板8上，扣好防滑绳6-7，调整保护环6-6的角度使得满足施工人员需求。

2.水下施工安装

(1)将固定环4和可调节三角架5安装在钢管桩3上，安装方法同水上施工安装的第(1)、(2)步。

(2)将滑动底座9-3插入卡槽5-12中，延径向方向调整滑动底座9-3至适当位置后固定。

(3)上下移动和左右转动调节潜水踏板9-2和拦腰环9-5的角度和高度，待达到所需位置时固定。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。