一种用于嵌岩桩基础施工的吸力桩式工装平台及施工方法

摘要

本发明公开了一种用于嵌岩桩基础施工的吸力桩式工装平台及施工方法，工装平台分为上部平台、支撑系统和负压下沉系统。工装平台在制造场内分上部平台和支撑系统两部分建造，运输至施工现场后，起重船吊装支撑系统调整平面位置及转角，下放至自重入泥稳定，通过负压下沉系统下沉到位；起重船吊装上部平台至支撑系统顶部对位、焊接成整体；工装平台倒运时通过起重船和泵撬块将其整体提升、转运和下沉，迅速形成用于嵌岩桩基础施工的作业平台。本发明具备标准化、装备化和集成化，形成作业平台的周期短、效率高，能有效地缩短嵌岩桩基础施工的作业时间。

说明书

技术领域

本发明涉及风电、桥梁施工领域，尤其是涉及一种在具有一定厚度覆盖层的地质条件下，用于嵌岩桩基础施工的吸力桩式工装平台及施工方法。

背景技术

随着我国新能源的迅猛发展，海上风电项目如雨后春笋般涌现出来；一般而言，风电项目的场址离岸边较远，施工海域风大、浪高、波浪周期长、有效作业时间短，且风机基础均为独立式基础，机位之间距离远；传统的嵌岩桩基础施工均采用打入桩式工装平台，其施工工序多、周期长、占用船机资源多、经济性较差。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种用于嵌岩桩基础施工的吸力桩式工装平台，该工装平台结构简单，能适应海上嵌岩桩施工，施工方便。

本发明的第二个目的在于提供一种用于嵌岩桩基础施工的吸力桩式工装平台的施工方法，该施工方法能有效地缩短工装平台的搭设时间，减少海上船机作业时间和船机投入，提高工作效率，节约施工成本。

本发明的第一个目的是这样实现的：

一种用于嵌岩桩基础施工的吸力桩式工装平台，特征是：分为上部平台、支撑系统和负压下沉系统，其中：

上部平台由面板和桁架结构组成，面板固定在桁架结构的上面；

支撑系统由钢管立柱、吊点、联结系、导向框、吸力桩、泵撬块底座、水管路组成，三根吸力桩呈等边三角形排布在三个角上，在每根吸力桩的上面固定有一根竖直放置的钢管立柱，上、中、下三层的联结系将三根钢管立柱连接成为一个整体，在每根钢管立柱的上端外侧壁设有用于起重船的主钩起吊的吊点，在每根钢管立柱的下端外侧壁设有一个泵撬块底座；三个导向框呈倒等边三角形排布在三个角上，且通过联结系的中、下两层连接成为一个整体；水管路将三根吸力桩连通成一个完整整的水路；

负压下沉系统由泵撬块 、电缆线、控制柜组成，泵撬块固定在泵撬块底座上，泵撬块与水管路通过液压夹具连接，泵撬块与控制柜之间通过电缆线连接。

本发明第二个目的是这样实现的：

一种用于嵌岩桩基础施工的吸力桩式工装平台的施工方法，特征是：具体步骤如下：

（1）、在制造厂家将面板和桁架结构组拼成上部平台；将钢管立柱、吊点、联结系、导向框、吸力桩、泵撬块底座、水管路组拼成支撑系统；将泵撬块、电缆线、控制柜组拼成负压下沉系统；

（2）、起重船在机位处抛锚定位后，通过起重船上自带的GPS定位系统进行粗定位；运输船将上部平台、支撑系统、负压下沉系统运输至施工机位；

（3）、起重船将支撑系统吊离运输船，调整平面位置后将支撑系统整体缓慢下放，在离海床面以上约1m左右时，使用可视化定位系统对其进行精度定位；

（4）、支撑系统的平面位置及转角达到精度要求后，继续下放支撑系统至自重下沉稳定，此时吸力桩已沉入海床内，吸力桩内海水与外部气压达到平衡状态；

（5）、采用起重船将泵撬块安装到泵撬块底座上，泵撬块与水管路通过液压夹具连接；泵撬块与控制柜之间连接电缆线；启动控制柜，操纵泵撬块将吸力桩内的水向外抽出，此时吸力桩内部的压力减少，外部压力不变，在吸力桩的顶面形成压力差将支撑系统缓慢下沉至设计深度；

（6）、支撑系统下沉到位后，采用起重船将上部平台吊装到位，将上部平台与支撑系统进行对位、焊接；

（7）、插打钢护筒，吊装履带吊、钻机至工装平台上，按常规方法进行钻孔施工，终孔后再进行嵌岩桩施工；

（8）、嵌岩桩施工完成后，起重船的主钩吊挂工装平台的吊点，同时启动控制柜，操纵泵撬块向吸力桩内注水加压，使工装平台整体顶升脱离泥面；

（9）、起重船整体起吊工装平台，移至下个机位，调整平面位置及转角，精度满足要求后，启动控制柜，操纵泵撬块将吸力桩内的水向外抽出，此时吸力桩内部的压力减少，外部压力不变，在吸力桩的顶面形成压力差将工装平台整体下沉至设计深度，重复步骤8、9，进行下一个嵌岩桩基础施工。

与现有的技术相比，本发明的优势在于：

1、本发明采用吸力桩式工装平台进行嵌岩桩基础施工，由于吸力桩式工装平台采用厂内建造，并通过负压下沉系统实现工装平台的整体下沉到位和注水顶升，因而能有效地缩短工装平台的搭设时间、减少海上船机作业时间和船机投入、提高工作效率、节约施工成本；

2、工装平台倒运时，通过起重船和泵撬块将工装平台整体提升、转运和下沉，迅速形成用于嵌岩桩基础施工的作业平台，本发明具备标准化、装备化和集成化，形成作业平台的周期短、效率高，能有效地缩短嵌岩桩基础施工的作业时间；

3、工装平台结构简单，能适应海上嵌岩桩施工，施工方便。

附图说明

图1为工装平台的立面布置图；

图2为工装平台的平面布置图；

图3为工装平台桁架的平面布置图；

图4为负压下沉系统的立面布置图；

图5为吸力桩的放大示意图；

图6为泵撬块底座的放大示意图；

图7为图6的俯视图；

图8为泵撬块的放大示意图；

图9为工装平台施工的步骤(1)施工图；

图10为工装平台施工的步骤(2)、(3)、（4）施工图；

图11为工装平台施工的步骤(5)、(6) 施工图；

图12为工装平台施工的步骤(7)施工图；

图13为工装平台施工的步骤(8)施工图。

具体实施方式

下面对照附图并结合实施例对本发明作进一步详细说明。

一种用于嵌岩桩基础施工的吸力桩式工装平台，分为上部平台、支撑系统和负压下沉系统，其中：

上部平台由面板1和桁架结构2组成，面板2固定在桁架结构1的上面；

支撑系统由钢管立柱3、吊点4、联结系5、导向框6、吸力桩7、泵撬块底座8、水管路9组成，三根吸力桩7呈等边三角形排布在三个角上，在每根吸力桩7的上面固定有一根竖直放置的钢管立柱3，上、中、下三层的联结系5将三根钢管立柱3连接成为一个整体，在每根钢管立柱3的上端外侧壁设有用于起重船14的主钩起吊的吊点4，在每根钢管立柱3的下端外侧壁设有一个泵撬块底座8；三个导向框6呈倒等边三角形排布在三个角上，且通过联结系5的中、下两层连接成为一个整体；水管路9将三根吸力桩7连通成一个完整整的水路；

负压下沉系统由泵撬块10 、电缆线11、控制柜12组成，泵撬块10固定在泵撬块底座8上，泵撬块10与水管路9通过液压夹具连接，泵撬块10与控制柜12之间通过电缆线11连接。

结合附图9～13，一种用于嵌岩桩基础施工的吸力桩式工装平台的施工方法，具体步骤如下：

1、在制造厂家将面板1和桁架结构2组拼成上部平台；将钢管立柱3、吊点4、联结系5、导向框6、吸力桩7、泵撬块底座8、水管路9组拼成支撑系统；将泵撬块10 、电缆线11、控制柜12组拼成负压下沉系统；

2、起重船14在机位处抛锚定位后，通过起重船14上自带的GPS定位系统进行粗定位；运输船13将上部平台、支撑系统、负压下沉系统运输至施工机位；

3、起重船14的主钩与支撑系统的吊点4通过钢丝绳15连接，起升主钩将支撑系统吊离运输船13，调整平面位置后将支撑系统整体缓慢下放，在离海床面以上约1m左右时，使用可视化定位系统对其进行精度定位；

4、支撑系统的平面位置及转角达到精度要求后，继续下放支撑系统至自重下沉稳定，此时吸力桩7已沉入海床内，吸力桩7内海水与外部气压达到平衡状态；

5、采用起重船14将泵撬块10安装到泵撬块底座9上，泵撬块10与水管路9通过液压夹具连接；泵撬块10与控制柜12之间连接有电缆线11；启动控制柜12，操纵泵撬块10将吸力桩7内的水向外抽出，此时吸力桩7内部的压力减少，外部压力不变，在吸力桩7顶面形成压力差将支撑系统缓慢下沉至设计深度；

6、支撑系统下沉到位后，采用起重船14将上部平台吊装到位，将上部平台与支撑系统进行对位、焊接；

7、插打钢护筒18，吊装履带吊16、钻机17至工装平台上，按常规方法进行钻孔施工，终孔后再进行嵌岩桩19施工；

8、嵌岩桩19施工完成后，起重船14的主钩吊挂工装平台的吊点4，同时启动控制柜12，操纵泵撬块10向吸力桩7内注水加压，使工装平台整体顶升脱离泥面；

9、起重船14整体起吊工装平台，移至下个机位，调整平面位置及转角，精度满足要求后，启动控制柜12，操纵泵撬块10将吸力桩7内的水向外抽出，此时吸力桩7内部的压力减少，外部压力不变，在吸力桩7顶面形成压力差将工装平台整体下沉至设计深度，重复步骤8、9，进行下一个嵌岩桩基础施工。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。