钢管桩单点吊装系统及钢管桩单点吊装方法与流程

本发明属于水运工程施工技术领域，尤其涉及一种钢管桩单点吊装系统及钢管桩单点吊装方法。

背景技术：

海上施工用的钢管桩运输至打桩位置后，需要先立桩后再进行打桩施工。目前，钢管桩吊装一般采用两点吊或者多点吊的方式来进行立桩，即需要两个或者多个吊机分别吊装钢管桩的不同位置，相互配合以使钢管桩达到竖直状态。因为海上施工用的钢管桩一般质量非常大，每个吊点都需要一台大型的吊机和起重船来配合，采用两点吊或者多点吊的方法，则相应地需要两台或者多台吊机和起重船。在实际应用中，同时使用多台起重船，不仅费用昂贵，而且调配麻烦，不利于提高工作效率。

中国专利cn204432946u公开了一种基础桩的运输及吊装工具，包括：运输船、滑道、滑道小车、卷扬机组和支撑搁架。滑道布置在运输船上，每两根滑道组成一套滑道组，每一根滑道的端部设置有止动挡架。滑道小车布置在一套滑道组上并沿滑道组移动，滑道小车连接到基础桩的底部。卷扬机组固定在运输船上，卷扬机组带动滑道小车沿滑道移动。支撑搁架设置在一套滑道组的两根滑道之间，支撑搁架支撑基础桩。本实用新型的基础桩的运输及吊装工具，利用运输船上的滑道辅助基础桩吊装，只需要一艘浮吊或者起重船即可完成吊装，减少了对于起重船的数量的需求。本实用新型的滑道小车，在吊装前需要通过螺栓将支撑节固定在基础桩底端，在吊装完成后还要拆除螺栓使支撑节与基础桩分离，工序繁琐，工作效率低。

因此，设计出一种工序简单的钢管桩单点吊装系统及钢管桩单点吊装方法，提高吊装作业工作效率，对于本领域技术人员来说是非常必要的。

技术实现要素：

本发明针对上述的钢管桩单点吊装工序繁琐的技术问题，提出一种工序简单的钢管桩单点吊装系统及钢管桩单点吊装方法，具有较高的工作效率。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种钢管桩单点吊装系统，用于起吊运输船上的钢管桩，该钢管桩单点吊装系统包括可承载所述钢管桩的轨道单元，可将所述钢管桩一端吊起的吊机，以及可被所述钢管桩相对另一端带动沿所述轨道单元移动的送桩小车单元，所述轨道单元设置于运输船上，所述送桩小车单元包括可在所述轨道单元上移动的送桩小车底盘，所述送桩小车底盘可转动地连接有托桩件，所述托桩件上设置有可与所述钢管桩底部产生摩擦力并带动所述送桩小车底盘移动的摩擦面。

作为优选，所述摩擦面为与所述钢管桩相配合的弧形凹面，所述摩擦面为橡胶材质。

作为优选，所述送桩小车单元进一步包括设置于所述送桩小车底盘之间的转轴，所述转轴与所述托桩件固定连接。

作为优选，所述送桩小车底盘内侧相对设置有支撑座，所述转轴端部可转动地设置于所述支撑座上。

作为优选，所述转轴相对两端固定连接于所述支架上。

作为优选，所述送桩小车单元进一步包括可在所述轨道单元上移动的车轮，所述车轮固定安装于所述送桩小车底盘底部。

作为优选，所述钢管桩单点吊装系统进一步包括可将所述钢管桩滚动至所述轨道单元上的滚桩单元，所述滚桩单元包括可承载多个钢管桩的运输枕木组件，排设于所述轨道单元上的多个起吊枕木，可带动所述运输枕木组件上的钢管桩滚动至所述起吊枕木上的卷扬机，以及连接于所述钢管桩和卷扬机之间的牵引绳，所述运输枕木组件设置于所述轨道单元外侧，所述运输枕木组件与起吊枕木的顶面平齐。

作为优选，所述轨道单元包括平行设置的第一轨道和第二轨道，所述运输枕木组件包括排设于所述第一轨道外侧的第一运输枕木，所述第一运输枕木排设有多个钢管桩，所述卷扬机设置于所述第二轨道外侧，所述第二轨道外侧进一步设置有第一支座，所述牵引绳的一端与所述第一支座固定连接，所述牵引绳的另一端绕过所述第一运输枕木上的钢管桩后与所述卷扬机连接。

作为优选，所述运输枕木包括排设于所述第二轨道外侧的第二运输枕木，所述第二运输枕木排设有多个钢管桩，所述第一轨道外侧进一步设置有第二支座和换向轮，所述牵引绳的一端与所述第二支座固定连接，所述牵引绳的另一端依次绕过所述第二运输枕木上的钢管桩和换向轮后与所述卷扬机连接。

本发明进一步提出一种钢管桩单点吊装方法，利用前述的钢管桩单点吊装系统，包括以下步骤：

s1：初始位置，所述吊机位于所述轨道单元的一端，所述送桩小车单元位于所述轨道单元的相对另一端，所述多个钢管桩沿与所述轨道单元延伸的方向排设于所述运输枕木上，所述钢管桩的首端朝向所述吊机，所述钢管桩的尾端朝向所述送桩小车单元；

s2：横向均匀放置所述多个起吊枕木至所述轨道单元上，绑定所述牵引绳的一端至所述第一支座上，牵引所述牵引绳的另一端绕过所述第一运输枕木上钢管桩的圆周外表面，绑定所述牵引绳的另一端至所述卷扬机上；

s3：启动所述卷扬机，所述卷扬机通过所述牵引绳带动所述钢管桩由所述第一运输枕木顶面滚动至所述多个起吊枕木顶面上；

s4：推动所述送桩小车底盘沿所述轨道单元移动至所述钢管桩的尾端底部；将所述吊机的吊钩吊住所述钢管桩首端的吊点，启动所述吊机使所述钢管桩的首端吊起，所述钢管桩相对另一端底部落到所述托桩件的摩擦面上；

s5：继续起吊所述钢管桩，抽离与所述钢管桩分离的起吊枕木，以使所述钢管桩底部带动所述送桩小车底盘沿所述轨道单元移动，所述钢管桩底部同时带动所述托桩件和转轴在所述送桩小车底盘上转动，直至所述钢管桩呈竖直状态；

s6：转动所述吊机的吊钩，所述吊钩带动所述钢管桩移动至设计施工位置，反向推动所述送桩小车底盘至初始位置；

s7：重复步骤s2-s6，直至所述第一运输枕木上的钢管桩吊装完毕；

s8：绑定所述牵引绳的一端至所述第二支座上，牵引所述牵引绳的另一端依次绕过所述第二运输枕木上钢管桩的圆周外表面和换向轮，绑定所述牵引绳(54)的另一端至所述卷扬机上；

s9：启动所述卷扬机，所述卷扬机通过所述牵引绳带动所述钢管桩由所述第二运输枕木顶面滚动至所述多个起吊枕木顶面上；

s10：重复步骤s4-s6，直至所述第二运输枕木上的钢管桩吊装完毕。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1、本发明的钢管桩单点吊装系统，其送桩小车单元设置有可与所述钢管桩底部相接触并产生摩擦力的摩擦面，且所述托桩件可在送桩小车底盘上转动，随着所述钢管桩首端继续起吊，所述钢管桩带动所述送桩小车单元沿轨道单元移动，直至所述钢管桩呈竖直状态，所述摩擦面与所述钢管桩分离，完成吊装作业；与现有技术相比，省去了拆装滑道小车与钢管桩之间螺栓的工序，工序简单，有利于提高钢管桩吊装工作效率。

2、本发明的钢管桩单点吊装系统，其滚桩单元的运输枕木组件上可放置多个钢管桩，起吊枕木设置于轨道单元上，通过卷扬机和牵引绳的相互配合可将所述钢管桩由运输枕木组件上滚动至所述起吊枕木上，本发明的钢管桩单点吊装系统，其通过滚桩单元将多个钢管桩运输至设计施工位置后再依次吊装，相比现有技术中单个运输及吊装，大大提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明钢管桩单点吊装系统的结构示意图；

图2为本发明送桩小车单元俯视图之一；

图3为本发明送桩小车单元主视图之一；

图4为本发明送桩小车单元俯视图之二；

图5为本发明送桩小车单元主视图之二；

图6为本发明滚桩单元的结构示意图之一；

图7为本发明送桩小车单元的结构示意图之二。

以上各图中：1、钢管桩；2、轨道单元；21、第一轨道；22、第二轨道；23、限位槽钢；3、吊机；31、吊绳；4、送桩小车单元；41、送桩小车底盘；42、送桩件；43、转轴；44、支撑座；45、车轮；5、滚桩单元；51、运输枕木组件；511、第一运输枕木；512、第二运输枕木；52、起吊枕木；53、卷扬机；54、牵引绳；55、第一支座；56、第二支座；57、换向轮；58、第一导向轮；59、第二导向轮；6、运输船；7、木楔组件。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本发明的描述中，需要说明的是，轨道单元延伸的方向为纵向，垂直于纵向的方向为横向；钢管桩圆周方向为周向，钢管桩中心轴的方向为轴向；第一轨道和第二轨道之间的区域为内侧，第一轨道背离第二轨道、第二轨道背离第一轨道的区域为外侧；术语“上”、“下”、“底”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图6所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参见图1至图5，一种钢管桩单点吊装系统，用于起吊运输船上的钢管桩1，包括轨道单元2、吊机3和送桩小车单元4，所述钢管桩1放置于所述轨道单元2上，且所述钢管桩1的轴向与所述轨道单元2的延伸方向相同，所述吊机设置于所述轨道单元2一端外侧，所述送桩小车单元4放置于所述轨道单元2上，并位于所述轨道单元2背离所述吊机3的一端，即所述钢管桩1的首端朝向所述吊机3，所述钢管桩1的尾端朝向所述送桩小车单元3；所述轨道单元2固定安装于运输船上，所述吊机3设置于另一运输船上；所述送桩小车单元4包括送桩小车底盘41及托桩件42。所述送桩小车底盘41可在所述轨道单元2上移动，所述托桩件42可转动地连接于所述送桩小车底盘41上，且所述托桩件42沿横向设置(即近似垂直于所述轨道单元2的延伸方向)，起吊之前，所述托桩件42的高度低于所述钢管桩1的底部，即，所述托桩件42位于所述钢管桩1底部以下；当所述钢管桩1的首端吊起时，所述钢管桩1的尾端底部即可与所述摩擦面421接触，随着所述钢管桩1继续吊起，所述钢管桩1逐渐呈倾斜状态，即所述钢管桩1的首端位于上方，所述钢管桩1的尾端位于下方，所述钢管桩1与摩擦面421之间产生摩擦力，所述摩擦力及所述钢管桩1重力沿钢管桩方向的分力带动所述送桩小车底盘41沿轨道单元2移动，直至所述钢管桩1吊起至竖直状态，所述钢管桩1与摩擦面421之间作用力解除，从而完成所述钢管桩1的单点吊装作业。

本发明的钢管桩单点吊装系统，其送桩小车单元4设置有可与所述钢管桩1底部相接触并产生摩擦力的摩擦面421，该摩擦力可带动所述送桩小车单元4沿着所述轨道单元2移动，所述托桩件42可在送桩小车底盘41上转动，随着所述钢管桩1首端继续起吊，该摩擦力及所述钢管桩1重力的水平分力带动所述送桩小车单元4沿轨道单元2移动，直至所述钢管桩1呈竖直状态，所述摩擦面421与所述钢管桩1之间作用力解除，完成吊装作业；与现有技术相比，省去了拆装滑道小车与钢管桩之间螺栓的工序，工序简单，有利于提高钢管桩1吊装工作效率。

进一步地，为了增加所述摩擦面421与钢管桩1底部之间的接触面积，所述摩擦面421为与所述钢管桩1圆周相配合的弧形凹面，所述钢管桩1首端起吊后，所述钢管桩1尾端底部落入所述摩擦面421上并与所述摩擦面421贴合；为了进一步增加所述摩擦面421与钢管桩1底部之间的摩擦力，所述摩擦面421为橡胶材质。

进一步参见图2至图5，所述送桩小车底盘41包括四根首尾依次连接的分支架，所述送桩小车底盘41相对两内侧设置有转轴43，所述转轴43沿横向设置(即垂直于轨道单元2延伸的方向)，所述转轴43可转动地连接于所述送桩小车底盘41上，所述托桩件42固定连接于所述转轴43上并可随着所述转轴43转动；随着所述钢管桩1首端逐渐吊起，所述钢管桩1的尾端倾斜的角度逐渐增加，本发明的钢管桩单点吊装系统，其所述托桩件42上的摩擦面421随着所述转轴43转动，保证了所述钢管桩1尾端底部与所述摩擦面421接触面积，并带动所述送桩小车单元4沿着所述轨道单元2移动，防止所述钢管桩1起吊过程中，所述钢管桩1尾端直接与所述运输船甲板直接接触并对甲板造成磨损，有利于延长运输船的使用寿命。

在本发明的一个实施例中，参见图2和图4，所述送桩小车底盘41的相对两内侧分别设置有支撑座44，所述支撑座44上设置有承载所述转轴43的支撑槽，所述支撑槽为与所述转轴43相配合的弧形凹面，所述转轴43的相对两端可转动地设置于所述支撑槽上，从而使所述转轴43可转动地设置于所述送桩小车底盘41上。

在本发明的另一个实施例中，所述支架41的相对两内侧分别设置有安装孔，所述安装孔中固定安装有轴承，所述轴承包括可转动的内圈，所述内圈与所述转轴43固定连接，从而使所述转轴43可转动地设置于所述送桩小车底盘41上。

继续参见图2至图5，如图2至图5所示，所述送桩小车单元4进一步包括车轮45，所述车轮与所述轨道单元2相配合并可在所述轨道单元2上移动，所述车轮45固定安装于所述送桩小车底盘41底部。

具体地，本发明钢管桩单点吊装系统的吊装过程为：

初始位置：所述钢管桩1放置于所述轨道单元2上，且所述钢管桩1轴向与所述轨道单元2延伸方向相同，所述钢管桩1的首端朝向所述吊机3，所述钢管桩1尾端朝向送桩小车单元4，所述托桩件42的摩擦面421低于所述钢管桩1的底部；

吊装前：参考图2、图3，如图2、图3所示，推动所述送桩小车单元4的送桩小车底盘41沿所述轨道单元2移动至所述钢管桩1的尾端底部；将所述吊机3的吊钩吊住所述钢管桩1首端的吊点，启动所述吊机3使所述钢管桩1的首端吊起，所述钢管桩1相对另一端底部落到所述托桩件42的摩擦面421上；

吊装：参考图4、图5，如图4、图5所示，继续起吊所述钢管桩1，使所述钢管桩1底部与摩擦面421之间的摩擦力及所述钢管桩1重力沿钢管桩1方向的分力，带动所述送桩小车底盘41沿所述轨道单元2移动，所述钢管桩1底部同时带动所述托桩件42和转轴43在所述送桩小车底盘41上转动，以使所述钢管桩1底部与摩擦面421良好接触，直至所述钢管桩1呈竖直状态，即所述钢管桩1与摩擦面421之间作用力解除，完成钢管桩1单点吊装作业。

继续参见图1，如图1所示，当送桩小车单元4与所述钢管桩1分离后，为了防止所述送桩小车单元4继续沿着所述轨道单元2移动而脱离所述轨道单元2，所述轨道单元2的末端，即朝向所述吊机3的一端，进一步设置有限位槽钢23，所述限位槽钢23的高度大于所述送桩小车单元4车轮45的半径，当所述送桩小车单元4移动至所述轨道单元2的末端后，所述限位槽钢23即可限制所述送桩小车单元4继续移动。为了保证对送桩小车单元4的限位效果，所述第一轨道21和第二轨道22的末端均设置有限位槽钢23。

参见图6至图7，如图6至图7所示，本发明的钢管桩单点吊装系统进一步包括滚桩单元5，所述滚桩单元5包括运输枕木组件51、起吊枕木52、卷扬机和牵引绳54，所述运输枕木组件51设置于所述轨道单元2的两外侧，所述起吊枕木52为多个且排设于所述轨道单元2上，所述卷扬机53设置于所述轨道单元2的一外侧；所述运输船在运输所述钢管桩1时，所述多个钢管桩1排设于所述运输枕木组件51上，所述起吊枕木52放置于所述轨道单元2上时，所述起吊枕木52的顶面与所述运输枕木组件51的顶面平齐，从而有利于所述钢管桩1从所述运输枕木组件51上滚动至所述起吊枕木52上；所述卷扬机53通过牵引绳54将运输枕木组件51上的钢管桩1滚动至所述起吊枕木52上，从而为所述钢管桩1的吊装做准备。

具体地，参见图1、图6，如图1、图6所示，所述轨道单元2包括平行设置的第一轨道21和第二轨道22，所述运输枕木组件51包括多个第一运输枕木511，所述多个第一运输枕木511排设于所述第一轨道21的外侧，所述多个第一运输枕木511上排设有多个钢管桩1，所述卷扬机53设置于所述第二轨道22的外侧，所述第二轨道22外侧进一步设置有第一支座55，所述第一支座55固定安装于所述运输船的甲板上；当需要将所述第一运输枕木511上的钢管桩1滚动至所述起吊枕木52上时，绑定所述牵引绳54的一端至所述第一支座55上，牵引所述牵引绳54的另一端绕过所述第一运输枕木511上钢管桩1的外圆周后与所述卷扬机53连接，所述卷扬机53通过卷起所述牵引绳54即可使所述钢管桩1滚动至所述起吊枕木52上，从而为所述钢管桩1的单点吊装做准备。

进一步参见图6，如图6所示，为了减少所述牵引绳54占用的空间，所述第二轨道22的外侧(卷扬机53和第一支座55的同一侧)进一步设置有第一导向轮58，所述牵引绳54绕过所述钢管桩1的外圆周后，先经过所述第一导向轮58再与所述卷扬机53相连，通过第一导向轮58的限制作用使所述牵引绳54占用的空间减少。

参见图1、图7，如图1、图7所示，所述运输枕木组件51进一步包括第二运输枕木512，所述第二运输枕木512为多个，所述多个第二运输枕木512排设于所述第二轨道22的外侧，所述多个第二运输枕木512上排设有多个钢管桩1，所述第一轨道21外侧进一步设置有第二支座56和换向轮57，所述第二支座56和换向轮57固定安装于所述运输船的甲板上；当需要将所述第二运输枕木512上的钢管桩1滚动至所述起吊枕木52上时，绑定所述牵引绳54的一端至所述第二支座56上，牵引所述牵引绳54的另一端依次绕过所述第二运输枕木上钢管桩1的外圆周后和换向轮57后与所述卷扬机53连接，所述卷扬机53通过卷起所述牵引绳54即可使所述钢管桩1滚动至所述起吊枕木52上，从而为所述钢管桩1的单点吊装做准备。

进一步参见图7，如图7所示，为了减少所述牵引绳54占用的空间，所述第一轨道21的外侧(换向轮57和第二支座56的同一侧)进一步设置有第二导向轮59，所述牵引绳54绕过所述钢管桩1的外圆周后，先经过所述第二导向轮59再绕过所述第二导向轮59，最后与所述卷扬机53相连，通过第二导向轮59的限制作用使所述牵引绳54占用的空间减少。

为了保证所述钢管桩1放置在所述运输枕木组件51及起吊枕木52上的稳定性，所述所述运输枕木组件51及起吊枕木52上进一步设置有可限制所述钢管桩1滚动的木楔组件7，所述运输枕木组件51设置于所述钢管桩1外圆周的两侧并倾斜一定角度，且所述木楔组件7的内表面可与所述钢管桩1圆周外表面相贴合从而限制所述钢管桩1的滚动。

本发明的钢管桩单点吊装系统，其滚桩单元5的运输枕木组件51上可放置多个钢管桩1，起吊枕木52设置于轨道单元2上，通过卷扬机53和牵引绳54的相互配合可将所述钢管桩1由运输枕木组件51上滚动至所述起吊枕木52上，本发明的钢管桩单点吊装系统，其通过滚桩单元5将多个钢管桩1运输至设计施工位置后再依次吊装，相比现有技术中单个运输及吊装，大大提高了工作效率。

为了保证所述钢管桩1滚动过程中的平稳性，所述滚桩单元5设置为两个或者多个，所述多个滚桩单元沿纵向(即轨道单元2的延伸方向)均匀分布。

本发明进一步提出了一种钢管桩单点吊装方法，利用本发明的钢管桩单点吊装系统，对钢管桩1进行单点吊装，工序简单，具有较高的吊装工作效率。本发明的钢管桩单点吊装方法包括以下步骤：

s1：初始位置，所述吊机3位于所述轨道单元2的一端，所述送桩小车单元4位于所述轨道单元2的相对另一端，所述多个钢管桩1沿与所述轨道单元2延伸的方向排设于所述运输枕木51上，所述钢管桩1的首端朝向所述吊机3，所述钢管桩1的尾端朝向所述送桩小车单元4；

s2：横向均匀放置所述多个起吊枕木52至所述轨道单元2上，绑定所述牵引绳54的一端至所述第一支座55上，牵引所述牵引绳54的另一端绕过所述第一运输枕木511上钢管桩1的圆周外表面，绑定所述牵引绳54的另一端至所述卷扬机53上；

s3：启动所述卷扬机53，所述卷扬机53通过所述牵引绳54带动所述钢管桩1由所述第一运输枕木511顶面滚动至所述多个起吊枕木512顶面上；

s4：推动所述送桩小车底盘41沿所述轨道单元2移动至所述钢管桩1的尾端底部；将所述吊机3的吊钩吊住所述钢管桩1首端的吊点，启动所述吊机3使所述钢管桩1的首端吊起，所述钢管桩1相对另一端底部落到所述托桩件42的摩擦面421上；

s5：继续起吊所述钢管桩1，抽离与所述钢管桩1分离的起吊枕木52，以使所述钢管桩1底部带动所述送桩小车底盘41沿所述轨道单元2移动，所述钢管桩1底部同时带动所述托桩件42和转轴43在所述送桩小车底盘41上转动，直至所述钢管桩1呈竖直状态；

s6：转动所述吊机3的吊钩，所述吊钩带动所述钢管桩1移动至设计施工位置，反向推动所述送桩小车底盘41至初始位置；

s7：重复步骤s2-s6，直至所述第一运输枕木511上的钢管桩1吊装完毕；

s8：绑定所述牵引绳54的一端至所述第二支座56上，牵引所述牵引绳54的另一端依次绕过所述第二运输枕木512上钢管桩1的圆周外表面和换向轮57，绑定所述牵引绳54的另一端至所述卷扬机53上；

s9：启动所述卷扬机53，所述卷扬机53通过所述牵引绳54带动所述钢管桩1由所述第二运输枕木512顶面滚动至所述多个起吊枕木512顶面上；

s10：重复步骤s4-s6，直至所述第二运输枕木512上的钢管桩1吊装完毕。