一种深水四桩导管架的基础钢管桩的水下沉桩定位系统技术方案

本发明专利技术公开了一种深水四桩导管架的基础钢管桩的水下沉桩定位系统，包括主体基盘、四套调平装置、四套抱桩装置、液压系统、监测系统和控制系统。主体基盘包括四个立式桩架和四根联系梁；每个立式桩架的顶部均设置一个笼口；每个立式桩架的四个角部的上、下部设置四个上、下部抱桩支架；四根联系梁连接在四个立式桩架的上部之间；四套调平装置安装在四个立式桩架的底部；每套调平装置包括一块防沉板和四个连接在立式桩架的四根立柱的下部与防沉板的顶面之间的调平升降机构；四套抱桩装置安装在四个立式桩架的内腔中；每套抱桩装置包括四个设在四个上、下部抱桩支架的上、下层抱桩器。本发明专利技术具有自动化、可视化、高精度、高效、高度集成的显著特点。集成的显著特点。集成的显著特点。

【技术实现步骤摘要】
一种深水四桩导管架的基础钢管桩的水下沉桩定位系统


[0001]本专利技术涉及一种深水四桩导管架的基础钢管桩的水下沉桩定位系统。

技术介绍

[0002]随着海上风力发电产业在国内的迅猛发展，越来越多的风机基础形式得以应用。其中导管架基础结构强度高、基础刚度大、稳定性较好、安装噪音小、重量轻、运输安装方便，可作为大型风电机组的支撑结构。导管架基础受波浪荷载影响较小，适用水深范围为5～50m的海域，与其它基础形式相比较具有安装速度快，具有造价低的优点。目前，海上风电正朝着深远海域方向发展，针对离岸25km以上、水深在25m～50m的深远海域的海上风电风机基础结构国内已经在陆续尝试采用导管架基础结构(先桩法)型式，该导管架基础结构由四根直径为φ2.4m～φ4.0m的基础钢管桩(桩长为70m～110m)和一个内插入式导管架组成，基础钢管桩的设计桩顶标高位于海床面以上7m～17m，需要进行水下沉桩施工，在深远海域进行水下沉桩作业时，由于受大风、大浪、长涌等影响，施工窗口期很短，施工难度较大，同时，内插入式导管架结构需要在水下与基础钢管桩进行连接施工(含插接、调平及灌浆)，对基础钢管桩沉桩时的平面位置、标高、垂直度以及各个桩的相对位置的控制精度要求高。
[0003]目前，基础钢管桩采用液压锤进行沉桩施工，桩顶偏位较大。在水深越深、海况越差的条件下，液压锤沉桩的桩位偏差越大。在海上打桩过程中，由于施工区域广、作业面大、施工环境和气候条件差，按照常规的GPS
‑
RTK测量技术进行定位，桩位误差仅能≤300mm，如果不采取特殊的施工工艺和控制措施，桩顶相对位置误差将无法满足设计要求，严重影响导管架结构在水下与钢管桩的对位连接安装。
[0004]传统的四桩导管架的基础钢管桩的水下沉桩工艺是采用搭设辅助钢管桩定位平台(包括浮式稳桩平台)，该工艺适用于近岸浅水海域(水深在20m以内)，工序繁琐，需要多次插拔辅助桩，受施工窗口期影响影响较大，定位平台的搭拆及水下沉桩工效低，难以适应深水海域的海上风电四桩导管架基础钢管桩的水下沉桩施工的海况。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种深水四桩导管架的基础钢管桩的水下沉桩定位系统，它具有自动化、可视化、高精度、高效、高度集成的显著特点。
[0006]本专利技术的目的是这样实现的：一种深水四桩导管架的基础钢管桩的水下沉桩定位系统，包括主体基盘、四套调平装置、四套抱桩装置、液压系统、监测系统和控制系统；其中，
[0007]所述主体基盘包括四个立式桩架和四根联系梁；
[0008]四个立式桩架以平面几何中心的连线呈矩形的方式布置，每个所述立式桩架为由钢管制成的四边形空间桁架结构并包括四根立柱和四片连接在四根立柱之间的立柱边板；每个立式桩架的顶部均设置一个笼口；每个立式桩架的四个角部的上部一一对应地设置四个上部抱桩支架，每个立式桩架的四个角部的下部一一对应地设置四个下部抱桩支架；
[0009]四根联系梁一一对应地连接在四个立式桩架的上部之间；每根联系梁均为由钢管制成的四边形空间桁架结构并包括四根横杆和四片连接在四根横杆之间的横杆边板；
[0010]四套调平装置一一对应地活动安装在四个立式桩架的底部；每套调平装置包括一块防沉板和四个连接在立式桩架的四根立柱的下部与防沉板的顶面之间的调平升降机构；
[0011]四套抱桩装置一一对应地安装在四个立式桩架的内腔中；每套抱桩装置包括四个一一对应地设在四个上部抱桩支架的上层抱桩器和四个一一对应地设在四个下部抱桩支架上的下层抱桩器；
[0012]所述液压系统包括安装在工作船上的油箱和水下阀组以及安装在主体基盘上的水下检测模块；所述水下检测模块包括安装在四套调平装置中的调平升降油缸上的位移传感器和安装在调平升降油缸的油路上的压力传感器及安装在四套抱桩装置中的抱桩油缸上的位移传感器和安装在抱桩油缸的油路上的压力传感器；
[0013]所述监测系统包括四个密封接线箱、主体基盘姿态监测装置和四套钢管桩姿态监测装置；所述主体基盘姿态监测装置包括四个液位仪、测深仪、罗经仪和深度计；四个密封接线箱一一对应地设在四个立式桩架的下部；四个液位仪一一对应地安装在四个立式桩架的同一个高度位置；所述罗经仪和深度计均安装在一个立式桩架上的密封接线箱内；所述测深仪安装在一根联系梁的底部中间；所述测深仪的信号线连接到最近的一个密封接线箱内；四套钢管桩姿态监测装置一一对应地安装在四个立式桩架上，每套钢管桩姿态监测装置包括声纳探测仪、一组水平测距仪、竖向测距仪和摄像头；所述声纳探测仪安装在立式桩架的笼口上；一组水平测距仪由两对水平测距仪构成，该两对水平测距仪一一对应地安装在立式桩架的上层和立式桩架的下层，一对位于立式桩架的上层的水平测距仪与所述上层抱桩器的安装位置对应并一一对应地安装在立式桩架的两片相对的立柱边板的内侧面的中部，一对位于立式桩架的下层的水平测距仪与所述下层抱桩器的安装位置对应并一一对应地安装在立式桩架的另外两片相对的立柱边板的内侧面的中部；所述竖向测距仪和摄像头均通过一灯架安装在立式桩架上；每个立式桩架上的液位仪、声纳探测仪、一组水平测距仪、竖向测距仪和摄像头的信号线均集中接到各自的立式桩架上的密封接线箱内；
[0014]所述控制系统包括安装在工作船上并通过信号总线与所述密封接线箱连接的总控制台，总控制台设有可编程序控制器和人机交互界面。
[0015]上述的深水四桩导管架的基础钢管桩水下沉桩定位系统，其中，每个所述立式桩架和每根所述联系梁均由若干段立柱单元框架拼接而成，每段立柱单元框架的四根立柱之间均通过法兰连接，每段联系梁单元的四根横杆之间均通过法兰连接。
[0016]上述的深水四桩导管架的基础钢管桩的水下沉桩定位系统，其中，所述笼口包括设在立式桩架的顶部的圆形框、若干均布地连接在圆形框的外侧面与所述立式桩架的顶框的之间的连杆以及通过若干斜连杆连接在圆形框的顶面上的半圆形框。
[0017]上述的深水四桩导管架的基础钢管桩的水下沉桩定位系统，其中，所述防沉板包括钢板和焊接在钢板底部的网格式加强筋板。
[0018]上述的深水四桩导管架的基础钢管桩的水下沉桩定位系统，其中，所述调平升降机构包括调平升降油缸和导杆机构，所述调平升降油缸的油缸底座固定在所述立式桩架的立柱的下部，该调平升降油缸的缸体尾端铰接在所述油缸底座上，该调平升降油缸的活塞杆的端头铰接在所述防沉板的顶面上；所述导杆机构包括固定在所述防沉板的顶面上的导
杆底座、安装在导杆底座的顶面上的半球面下轴承座、从立柱的底部插入立柱内并通过底部的钢球枢接在下轴承座内的导杆和安装在下轴承座的顶面上用以限制所述钢球脱出下轴承座的上轴承座。
[0019]上述的深水四桩导管架的基础钢管桩的水下沉桩定位系统，其中，所述上部抱桩支架包括一内一外且一下一上地平行固定在立式桩架的角部并均与所述立式桩架的边板呈45
°
夹角的摆杆安装杆和油缸安装杆；所述摆杆安装杆的中部间隔地固定两根向上伸出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深水四桩导管架的基础钢管桩的水下沉桩定位系统，包括主体基盘、四套调平装置、四套抱桩装置、液压系统、监测系统和控制系统；其特征在于，所述主体基盘包括四个立式桩架和四根联系梁；四个立式桩架以平面几何中心的连线呈矩形的方式布置，每个所述立式桩架为由钢管制成的四边形空间桁架结构并包括四根立柱和四片连接在四根立柱之间的立柱边板；每个立式桩架的顶部均设置一个笼口；每个立式桩架的四个角部的上部一一对应地设置四个上部抱桩支架，每个立式桩架的四个角部的下部一一对应地设置四个下部抱桩支架；四根联系梁一一对应地连接在四个立式桩架的上部之间；每根联系梁均为由钢管制成的四边形空间桁架结构并包括四根横杆和四片连接在四根横杆之间的横杆边板；四套调平装置一一对应地活动安装在四个立式桩架的底部；每套调平装置包括一块防沉板和四个连接在立式桩架的四根立柱的下部与防沉板的顶面之间的调平升降机构；四套抱桩装置一一对应地安装在四个立式桩架的内腔中；每套抱桩装置包括四个一一对应地设在四个上部抱桩支架的上层抱桩器和四个一一对应地设在四个下部抱桩支架上的下层抱桩器；所述液压系统包括安装在工作船上的油箱和水下阀组以及安装在主体基盘上的水下检测模块；所述水下检测模块包括安装在四套调平装置中的调平升降油缸上的位移传感器和安装在调平升降油缸的油路上的压力传感器及安装在四套抱桩装置中的抱桩油缸上的位移传感器和安装在抱桩油缸的油路上的压力传感器；所述监测系统包括四个密封接线箱、主体基盘姿态监测装置和四套钢管桩姿态监测装置；所述主体基盘姿态监测装置包括四个液位仪、测深仪、罗经仪和深度计；四个密封接线箱一一对应地设在四个立式桩架的下部；四个液位仪一一对应地安装在四个立式桩架的同一个高度位置；所述罗经仪和深度计均安装在一个立式桩架上的密封接线箱内；所述测深仪安装在一根联系梁的底部中间；所述测深仪的信号线连接到最近的一个密封接线箱内；四套钢管桩姿态监测装置一一对应地安装在四个立式桩架上，每套钢管桩姿态监测装置包括声纳探测仪、一组水平测距仪、竖向测距仪和摄像头；所述声纳探测仪安装在立式桩架的笼口上；一组水平测距仪由两对水平测距仪构成，该两对水平测距仪一一对应地安装在立式桩架的上层和立式桩架的下层，一对位于立式桩架的上层的水平测距仪与所述上层抱桩器的安装位置对应并一一对应地安装在立式桩架的两片相对的立柱边板的内侧面的中部，一对位于立式桩架的下层的水平测距仪与所述下层抱桩器的安装位置对应并一一对应地安装在立式桩架的另外两片相对的立柱边板的内侧面的中部；所述竖向测距仪和摄像头均通过一灯架安装在立式桩架上；每个立式桩架上的液位仪、声纳探测仪、一组水平测距仪、竖向测距仪和摄像头的信号线均集中接到各自的立式桩架上的密封接线箱内；所述控制系统包括安装在工作船上并通过信号总线与所述密封接线箱连接的总控制台，总控制台设有可编程序控制器和人机交互界面。2.根据权利要求1所述的深水四桩导管架的基础钢管桩水下沉桩定位系统，其特征在于，每个所述立式桩架和每根所述联系梁均由若干段立柱单元框架拼接而成，每段立...

【专利技术属性】
技术研发人员：林晓，黄建阳，刘勇，严孝锋，郭新杰，王其标，陈天生，
申请(专利权)人：中交三航局第六工程厦门有限公司中交第三航务工程局有限公司厦门分公司，
类型：发明
国别省市：