一种拼装式海上单桩基础施工平台及其施工工艺制造技术

本发明专利技术提供一种拼装式海上单桩基础施工平台，该施工平台即可用作大型单桩基础钻孔平台也可用作大型单桩打入稳桩平台，包括稳桩架、钢护筒和钢管桩，所述稳桩架的中心位置设有定位筒，所述定位筒的上端和/或下端沿圆周方向对称嵌设若干锁紧油缸，所述钢护筒插设于定位筒内且由所述锁紧油缸进行径向定位，定位筒的外部均匀环设若干安装套筒，所述安装套筒与定位筒通过径向桁架相固连，且相邻的安装套筒间通过周向桁架相固连，所述钢管桩插设于安装套筒内且与安装套筒卡键连接。本发明专利技术以可拆卸的方式快速拼装构成施工平台，无需海上焊接工作，能够重复利用，更为重要的是，本发明专利技术独特的结构设计，能够使施工平台具有承受波浪载荷的高平稳性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于海上施工设备
，具体涉及一种拼装式海上单桩基础施工平台及其施工工艺。
技术介绍
海上大型构筑物往往以各种伸入地下的桩基作支撑，而桩基的构建均需要海上施工平台。海上大型单桩基础施工平台的构筑有以下困难：（1）海底松散层过薄时，施工平台的钢管桩打入海床后，因入土浅，在海中不能保持站立，现有的单桩基础施工设备难以在此情况下构筑施工平台；（2）现有的单桩基础施工设备构筑海上施工平台的工期长、损耗大，原因在于：现有的单桩基础施工设备总是先将若干钢管桩打入海床后，再用平台梁与钢管桩焊接构成施工平台的承载结构，一方面焊接时间长，工作强度大，另一方面拆除时，必须将焊接结构割开，造成巨大的材料损耗；（3）现有的单桩基础施工设备构筑的海上施工平台因其平台梁的焊接只能位于水面之上，施工平台的支撑刚度很大程度上只能由伸入海下的钢管桩的刚度决定，对水平力的抵抗性差，施工平台晃动大，难以满足某些特定的工程需要，譬如大型钢管桩打桩时就要求稳桩架有足够的水平支撑刚度以抵抗导致大型钢管桩偏斜的载荷作用，也正因此，海上大型钢管桩目前还是依托专用支腿船来施工，但采用支腿船成本高昂，且支腿船的就位与撤船的工期也较长；（4）现有的单桩基础施工设备构筑的海上施工平台为一次性焊接结构，没有调整空间，当某些构件需要十分精准的水平度或铅垂度时，难以满足要求。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的问题，提供一种拼装式海上单桩基础施工平台，由稳桩架、钢护筒和钢管桩以可拆卸的方式拼装构成施工平台，完全避免了海上焊接工作，能够重复利用，更为重要的是，本专利技术独特的结构设计，能够使施工平台具有承受波浪载荷的高稳定性。本专利技术采用如下技术方案：一种拼装式海上单桩基础施工平台，包括稳桩架、钢护筒和钢管桩，所述稳桩架的中心位置设有定位筒，所述定位筒的上端和/或下端沿圆周方向对称嵌设若干锁紧油缸，所述钢护筒插设于定位筒内且由所述锁紧油缸进行径向定位，定位筒的外部均匀环设若干安装套筒，所述安装套筒与定位筒通过径向桁架相固连，且相邻的安装套筒间通过周向桁架相固连，所述钢管桩插设于安装套筒内且与安装套筒卡键连接。进一步地，所述锁紧油缸包括作伸缩运动的执行元件，所述执行元件伸出至预设行程时，执行元件的末端与所述钢护筒的外壁相顶接以实现钢护筒的锁紧定位。进一步地，所述钢管桩的上部沿轴向均匀设有若干环形凹槽，靠近所述安装套筒顶部的环形凹槽内沿圆周方向卡接有若干卡键，所有卡键外共同罩设一卡键外罩，所述卡键外罩的上部对应于卡键的位置处均连接有竖直设置的调节螺栓，所述调节螺栓的底端与卡键的顶端相顶接，卡键外罩的下部与安装套筒顶部相连接。进一步地，所述径向桁架和周向桁架均设于竖直平面内，且径向桁架和周向桁架均是由相互交叉构成X形桁架梁的两个斜桁架杆以及分别位于所述X形桁架梁顶端和底端的两个水平桁架杆构成，所述斜桁架杆和水平桁架杆的端部均固定于安装套筒或定位筒上。进一步地，所述钢护筒的顶端沿外圆周方向设有第一环形凸缘，所述定位筒的顶端沿外圆周方向均布若干竖直设置的支撑件，所述支撑件的顶端与所述第一环形凸缘的底端相顶接。进一步地，所述支撑件包括丝杠和调节螺母，所述定位筒的顶端沿外圆周方向均布若干竖直设置的丝杠导向套，所述丝杠插设于所述丝杠导向套内，所述调节螺母与丝杠螺纹连接且调节螺母坐靠于丝杠导向套的顶端。进一步地，所述支撑件还包括球铰垫，所述丝杠的顶端与所述球铰垫相连接，且球铰垫的顶端与所述第一环形凸缘的底端相顶接。进一步地，所述第一环形凸缘上设有钻机固定基座，所述钢护筒的顶端设有端法兰。上述的拼装式海上单桩基础施工平台的施工工艺，（1）入水：将钢管桩连接固定至稳桩架后，整体吊装入水至钢管桩着海床；（2）点振：对钢管桩施加点振以使钢管桩打入至初始深度，使平台具有初始支撑稳定性，初始支撑平台形成；（3）调平：微距吊起所述初始支撑平台的最低处并解除该处钢管桩的卡键连接，调平初始支撑平台后，将解除的钢管桩通过卡键连接重新连接固定于稳桩架；（4）打桩：所有钢管桩依次进行以下打桩过程：首先解除一个钢管桩的卡键连接，然后利用振动锤将解除的钢管桩打入至所需深度，最后将解除的钢管桩通过卡键连接重新连接固定于稳桩架；（5）固筒：将钢护筒插设于定位筒内，由定位筒上的锁紧油缸对钢护筒进行定位，然后将钢护筒打入至所需深度，最后锁紧油缸锁紧钢护筒，至此，平台施工完成。本专利技术的有益效果如下：（1）免除了海上焊接工作：定位筒、径向桁架、周向桁架、安装套筒固定连接构成稳桩架，钢管桩与安装套筒采用诸如卡键连接的可拆卸连接方式，整体结构可以深入水下，并在水下进行调整固定，然而现有的海上施工平台的构筑受到海上焊接的限制，本专利技术的上述设计不仅完全免除了海上焊接的工作，而且有利于实现施工平台的大强度、大刚度设计；（2）卡键连接易于调节钢管桩的打入深度且海下固定方便：钢管桩的上部沿轴向设有若干沿钢管桩圆周方向开设的环形凹槽，因此在一定的范围内无论钢管桩打入海床多深，钢管桩上总有某个环形卡槽能够与安装套筒卡键连接，实现了钢管桩与稳桩架的固定连接，且易于调节钢管桩的打入深度，同时每个钢管桩均受到安装套筒内孔的精密限位及卡键连接的双重约束，稳定性高，而且这种卡键连接为可拆卸联接，相比焊接，可在海下连接固定，简便快捷；（3）定位筒能够实现钢护筒的径向定位：钢护筒插设于定位筒内且钢护筒与定位筒之间留有间隙，定位筒的上端和/或下端沿圆周方向对称嵌设若干锁紧油缸，所述锁紧油缸包括作伸缩运动的执行元件，所述执行元件伸出至预设行程时，执行元件的末端与所述钢护筒的外壁相顶接以实现钢护筒的锁紧定位，钢护筒插入定位筒及打入海床的过程中，可通过调整各锁紧油缸执行元件的伸出行程实现对钢护筒的姿态控制；上述的卡键连接和锁紧油缸的设置使得钢管桩和钢护筒的铅垂度、以及稳桩架的水平度都具备适当的调整空间，当需要十分精准的水平度或铅垂度时，本专利技术能够满足要求；（4）有效抵抗水平力冲击：当施工平台拼装完成后，钢护筒下部的入土端被海床约束，钢护筒上部被锁紧油缸约束，则施工平台所承受的水平力主要由钢护筒承受，而钢护筒的巨大刚性则决定了整个施工平台在承受水平力时的超常稳定性，通常大型钢护筒只须入海床数米，其承载强度及结构刚度便可满足台风经过时波浪产生的巨大水平力的冲击；（5）钢护筒的上端设有第一环形凸缘以方便布置振动锤的卡口板、钻机固定基座等结构，第一环形凸缘的底端与定位筒的顶端之间设立若干支撑件，支撑件的作用在于将钢护筒所承受的轴向载荷（压力）传递给稳桩架，进而通过调节螺栓、卡键传递给钢管桩，分担钢护筒的载荷；支撑件包括丝杠和调节螺母，通过拧动调节螺母使丝杠的顶端抵靠第一环形凸缘的底端，而调节螺母则坐靠于丝杠导向套的顶端，丝杠的下部为光滑圆柱面，始终位于丝杠导向套内，起导向作用同时能够防止丝杠倾覆；（6）钢护筒的顶端布置有端法兰、振动锤的卡口板和钻机的固定基座，适用于不同的施工需求，当此施工平台用于大型打入式钢管桩时，则只须将专门的抱桩器与钢护筒的端法兰联接；当此施工平台用于大型单桩钻井平台，则只须将钻机与钻机固定基座相连接；（7）钻机（或抱桩器）、钢护筒以及稳桩架三者的总重力施加于各钢管桩上，当此施工平台承受海浪引起的倾覆力时，正是靠各钢管桩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种拼装式海上单桩基础施工平台，包括稳桩架、钢护筒和钢管桩，其特征在于：所述稳桩架的中心位置设有定位筒，所述定位筒的上端和/或下端沿圆周方向对称嵌设若干锁紧油缸，所述钢护筒插设于定位筒内且由所述锁紧油缸进行径向定位，定位筒的外部均匀环设若干安装套筒，所述安装套筒与定位筒通过径向桁架相固连，且相邻的安装套筒间通过周向桁架相固连，所述钢管桩插设于安装套筒内且与安装套筒卡键连接。

【技术特征摘要】
1.一种拼装式海上单桩基础施工平台，包括稳桩架、钢护筒和钢管桩，其特征在于：所述稳桩架的中心位置设有定位筒，所述定位筒的上端和/或下端沿圆周方向对称嵌设若干锁紧油缸，所述钢护筒插设于定位筒内且由所述锁紧油缸进行径向定位，定位筒的外部均匀环设若干安装套筒，所述安装套筒与定位筒通过径向桁架相固连，且相邻的安装套筒间通过周向桁架相固连，所述钢管桩插设于安装套筒内且与安装套筒卡键连接。2.根据权利要求1所述的拼装式海上单桩基础施工平台，其特征在于：所述锁紧油缸包括作伸缩运动的执行元件，所述执行元件伸出至预设行程时，执行元件的末端与所述钢护筒的外壁相顶接以实现钢护筒的锁紧定位。3.根据权利要求1所述的拼装式海上单桩基础施工平台，其特征在于：所述钢管桩的上部沿轴向均匀设有若干环形凹槽，靠近所述安装套筒顶部的环形凹槽内沿圆周方向卡接有若干卡键，所有卡键外共同罩设一卡键外罩，所述卡键外罩的上部对应于卡键的位置处均连接有竖直设置的调节螺栓，所述调节螺栓的底端与卡键的顶端相顶接，卡键外罩的下部与安装套筒顶部相连接。4.根据权利要求1所述的拼装式海上单桩基础施工平台，其特征在于：所述径向桁架和周向桁架均设于竖直平面内，且径向桁架和周向桁架均是由相互交叉构成X形桁架梁的两个斜桁架杆以及分别位于所述X形桁架梁顶端和底端的两个水平桁架杆构成，所述斜桁架杆和水平桁架杆的端部均固定于安装套筒或定位筒上。5.根据权利要求1所述的拼装式海上单桩基础施工平台，其特征在于：所述钢护筒的顶端沿外圆周方向设有第一环形凸缘，所述定位筒的顶端沿外圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖卫勇，仝洪昌，李泽，张乐平，王海波，王徽华，冯小星，
申请(专利权)人：平煤建工集团特殊凿井工程有限公司，江苏龙源振华海洋工程有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41