用于海上风电单桩基础沉桩施工的稳桩平台及施工方法与流程

本发明涉及海上风电装备施工技术领域，尤其涉及一种用于海上风电单桩基础沉桩施工的稳桩平台及施工方法。

背景技术：

目前国内单桩基础稳桩施工大多采用抱桩架系统，抱桩架系统放置于自升式作业平台或海上风电作业双体船上，到达要施工机位后，在抱桩架套筒内插入辅助桩并插入泥面以下，抱桩架与辅助桩形成单桩基础施工稳桩平台。由于国内自升式作业平台和双体船资源紧缺，抱桩架系统在机位间转移需将辅助桩全部拔出、放倒运输至下一机位，运至下一机位后稳桩平台搭设需重新插入抱桩架套筒，花费较长时间，而海上施工作业窗口期比较关键。

因此，如何在机位间转移和快速搭设稳桩平台，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于海上风电单桩基础沉桩施工的稳桩平台，该稳桩平台可以实现在机位间的转移，并且能够快速搭设，提高施工效率。本发明还提供了一种用于海上风电单桩基础沉桩施工的施工方法。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种用于海上风电单桩基础沉桩施工的稳桩平台，包括开口船和抱桩架系统，所述抱桩架系统包括抱桩架、辅助桩，所述辅助桩通过限位锁定装置实现与所述抱桩架可拆卸连接固定，所述抱桩架能够相对所述辅助桩以及所述开口船升降移动，所述抱桩架系统还包括用于锁定所述抱桩架相对所述辅助桩的升降位置的稳桩支撑装置，所述抱桩架系统通过转移支撑装置支撑于所述开口船的开口处。

本发明提供的稳桩平台的使用方法如下：开口船到达要施工的机位后进行定位，完成定位后即可开始辅助桩沉桩作业，此时，只需解除限位锁定装置即可快速完成辅助桩沉桩作业。辅助桩沉桩作业之后，将抱桩架吊至设计标高，然后将抱桩架与辅助桩通过稳桩支撑装置连接固定，即可迅速完成单桩稳桩平台的搭设，此时，即可进行单桩基础的沉桩施工。单桩沉桩作业完成后，将抱桩架下降并通过转移支撑装置支撑于开口船上，然后将辅助桩拔起后升高，再利用限位锁定装置将辅助桩与抱桩架固定连接，至此，稳桩平台支撑于开口船上，起锚后即可整体转移至下一机位。

可见，本发明的有益效果如下：

1)机位间转移时，开口船支撑整个抱桩架系统，节省海上施工时间，提高施工效率；

2)通过解除限位锁定装置，稳桩平台的辅助桩可以直接插入泥面，方便快捷，可快速搭设单桩稳桩平台。

在一种优选方案中，所述限位锁定装置包括插销以及开设于所述辅助桩和所述抱桩架的套筒上的销孔。

优选地，所述转移支撑装置包括设置于所述抱桩架侧面的多个牛腿，所述抱桩架系统通过所述牛腿支撑于所述开口船的开口上端。

优选地，所述开口船的开口处设置有限制所述牛腿移动的限位槽。

优选地，所述稳桩支撑装置包括拉杆支撑件和管桩挂钩，所述拉杆支撑件的一端连接于所述抱桩架且另一端通过所述管桩挂钩挂在所述辅助桩的上端。

优选地，所述拉杆支撑件为总体长度可调节的花篮螺栓。

优选地，所述抱桩架上对应每个所述辅助桩的位置均设置有多个所述稳桩支撑装置。

优选地，所述开口船为端部设有开口的平板驳。

优选地，所述开口船的开口内侧设有伸缩支撑台，所述抱桩架系统通过所述转移支撑装置支撑于所述伸缩支撑台上。

本发明还提供了一种用于海上风电单桩基础沉桩施工的施工方法，包括步骤：

辅助桩沉桩作业，利用如上任一项所述的稳桩平台到达要施工机位后进行定位，然后，解除限位锁定装置，完成辅助桩沉桩作业；

搭设稳桩平台，将抱桩架吊至设计标高，抱桩架与辅助桩通过稳桩支撑装置连接固定，形成单桩稳桩平台；

单桩沉桩作业。

优选地，在单桩沉桩作业步骤结束后，还包括步骤：

拆卸稳桩平台，将抱桩架下降并通过转移支撑装置支撑于开口船上；

组装抱桩架系统，将辅助桩拔起后升高，利用限位锁定装置将辅助桩与抱桩架固定，此时，组装好的抱桩架系统支撑于开口船上；

机位间转移，开口船起锚后带动抱桩架系统转移至其他机位。

本发明提供的施工方法产生的有益效果的推导过程与上述稳桩平台带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例中的稳桩平台的俯视图；

图2为本发明具体实施例中的稳桩平台在机位间转移时的立面图；

图3为本发明具体实施例中的稳桩平台在单桩沉桩时的局部立面图；

图4为图3中a部分的局部放大图。

图1至图4中：

1-开口船、2-开口、3-抱桩架、4-牛腿、5-辅助桩、6-管桩挂钩、7-花篮螺栓。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1至图4，图1为本发明具体实施例中的稳桩平台的俯视图；图2为本发明具体实施例中的稳桩平台在机位间转移时的立面图；图3为本发明具体实施例中的稳桩平台在单桩沉桩时的局部立面图；图4为图3中a部分的局部放大图。

本发明提供了一种用于海上风电单桩基础沉桩施工的稳桩平台，该稳桩平台包括开口船1和抱桩架系统。抱桩架系统包括抱桩架3和辅助桩5，即，本方案中的抱桩架系统是带有辅助桩5的抱桩架系统。辅助桩5通过限位锁定装置实现与抱桩架3可拆卸连接固定，抱桩架3能够相对辅助桩5以及开口船1升降移动，抱桩架系统还包括用于锁定抱桩架3相对辅助桩5的升降位置的稳桩支撑装置，抱桩架系统通过转移支撑装置支撑于开口船1的开口2处。

本发明提供的稳桩平台的使用方法如下：开口船1到达要施工的机位后进行定位，完成定位后即可开始辅助桩沉桩作业，此时，只需解除限位锁定装置即可快速完成辅助桩沉桩作业。辅助桩沉桩作业之后，将抱桩架3吊至设计标高，然后将抱桩架3与辅助桩5通过稳桩支撑装置连接固定，即可迅速完成单桩稳桩平台的搭设，此时，即可进行单桩基础的沉桩施工。单桩沉桩作业完成后，将抱桩架3下降并通过转移支撑装置支撑于开口船1上，然后将辅助桩5用振动锤拔起后升高，再利用限位锁定装置将辅助桩5与抱桩架3固定连接，至此，稳桩平台支撑于开口船1上，起锚后即可整体转移至下一机位。

需要说明的是，本方案中的限位锁定装置可以设计为多种结构形式，例如插销结构、限位块结构或者卡爪结构等等，在一种优选方案中，限位锁定装置包括插销以及开设于辅助桩5和抱桩架3的套筒上的销孔。当需要辅助桩沉桩作业时，拔出插销(即解除限位锁定装置)就可以快速完成辅助桩沉桩作业，当需要转移机位时，将辅助桩5抬升到与抱桩架3销孔对应的位置后，插入插销可以将辅助桩5随抱桩架3一同转移。

需要说明的是，转移支撑装置用于在该稳桩平台转移机位时支撑抱桩架系统，其可以设计成多种结构形式以满足整个抱桩架系统支撑在开口船1的开口2处，例如可以采用牛腿支撑，或者采用限位台与抱桩架3的下端支撑，或者采用吊索具吊装支撑等等。为了简化结构和便于操作，在一种优选方案中，转移支撑装置包括设置于抱桩架3侧面的多个牛腿4，抱桩架系统通过牛腿4支撑于开口船1的开口2上端。如图1所示，牛腿4设置于抱桩架3的套筒外侧，牛腿4与开口2两侧壁的上端面卡接支撑，可以实现将抱桩架系统平稳地支撑在开口2上端。

进一步优选地，为了在转移机位过程中保证抱桩架系统不会与开口船1发生相对移动，本方案在开口船1的开口2处设置有限制牛腿4移动的限位槽。

需要说明的是，稳桩支撑装置用于在单桩沉桩作业过程中保证抱桩架3能够稳定地固定在辅助桩5上设定的位置处，其可以设计成例如吊索支撑装置，或者卡爪支撑装置，或者限位台支撑装置等等。优选地，本方案中的稳桩支撑装置包括拉杆支撑件和管桩挂钩6，拉杆支撑件的一端连接于抱桩架3且另一端通过管桩挂钩6挂在辅助桩的上端，如图3和图4所示，这样就可以将抱桩架3整体挂在辅助桩5上，从而保证稳桩平台的稳定。

上述拉杆支撑件可以设计成固定长度的拉杆，也可以设计成为可调长度的拉杆连接件，优选地，上述拉杆支撑件为总体长度可调节的花篮螺栓7，如图4所示。辅助桩沉桩作业之后，吊抱桩架3至设计标高，抱桩架3与辅助桩4通过花篮螺栓7和管桩挂钩6连接固定，可迅速形成稳定的单桩稳桩平台，当辅助桩5沉桩标高不一致时，通过辅助桩5与抱桩架3之间的花篮螺栓7调节，可以使抱桩架3保持水平。同时，此稳桩平台可作为单桩施工测量的固定平台。

为了进一步保证抱桩架3与辅助桩5之间的支撑连接强度，优选地，抱桩架3上对应每个辅助桩5的位置均设置有多个稳桩支撑装置。

需要说明的是，本方案中所述的开口船1可以为单独设计的带有开口的船舶，也可以由现有的平板驳改造而成，优选地，本方案中的开口船1为端部设有开口2的平板驳。平板驳的造价较低，并且，将平板驳的甲板开设出开口2易于改造。

上述开口船1的开口2一般为固定尺寸，可根据所应用的抱桩架3的尺寸来设计开口2的宽度，本具体实施例方案中的稳桩平台可以适用于直径5.5m～10m的单桩基础沉桩作业，为了使开口船1能够适用于其他规格的抱桩架系统，优选地，本方案还可以将开口船1的开口2设计为可调宽度的结构，具体的，开口船1的开口2内侧设有伸缩支撑台，抱桩架系统通过转移支撑装置支撑于伸缩支撑台上，伸缩支撑台可以通过调节伸缩长度，从而改变开口2两侧的宽度，这样就可以为不同宽度的抱桩架系统提供有效的支撑基础。

本发明还提供了一种用于海上风电单桩基础沉桩施工的施工方法，包括步骤：

s1：辅助桩沉桩作业，利用如上任一项所述的稳桩平台到达要施工机位后进行定位，然后，解除限位锁定装置，完成辅助桩沉桩作业；

s2：搭设稳桩平台，将抱桩架3吊至设计标高，抱桩架3与辅助桩5通过稳桩支撑装置连接固定，形成单桩稳桩平台；

s3：单桩沉桩作业。

上述方法主要是解决单桩沉桩作业施工中如何快速搭设单桩稳桩平台，该方法利用本发明提供的稳桩平台，可以大大提高单桩沉桩作业的施工效率，降低施工成本。

优选地，在单桩沉桩作业步骤结束后，还包括步骤：

s4：拆卸稳桩平台，将抱桩:3下降并通过转移支撑装置支撑于开口船1上；

s5：组装抱桩架系统，将辅助桩5拔起后升高，利用限位锁定装置将辅助桩5与抱桩架3固定，此时，组装好的抱桩架系统支撑于开口船1上；

s6：机位间转移，开口船1起锚后带动抱桩架系统转移至其他机位。

在该具体实施例方案中，本方法主要解决的是如何在单桩沉桩作业结束后，快速转移至下一个机位进行施工，该方法利用转移支撑装置可以将带有辅助桩5的抱桩架系统整体放置于开口船1的开口2处，从而实现稳桩平台整体在机位间的快速转移。

可见，本发明的有益效果如下：

1)机位间转移时，开口船1支撑整个抱桩架系统，节省海上施工时间，提高施工效率；

2)通过解除限位锁定装置，稳桩平台的辅助桩可以直接插入泥面，方便快捷，可快速搭设单桩稳桩平台。

3)通过花篮螺栓调节抱桩架水平度，高效快捷。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。