吸力筒式单桩基础稳桩平台的制作方法

1.本实用新型涉及海上风电技术领域，特别涉及一种吸力筒式单桩基础稳桩平台。


背景技术：

2.海上风能是一种清洁可再生能源，具有资源分布广、开发潜力大、环境影响小、可循环使用、永不枯竭的特点，已成为我国重点发展的能源领域。随着海上风电逐步向远海、深海区域发展，海上风电作业将面临水深大、波浪大、风浪大等诸多不利影响，可作业时间进一步缩短。研发一种基础结构强度高、施工效率高的新型海上风电基础结构及其施工工艺，对推动海上风电发展具有积极、重要的作用。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种解决目前桩基施工易受气候和环境因素影响导致施工效率低等问题的吸力筒式单桩基础稳桩平台。
4.为此，本实用新型技术方案如下：
5.一种吸力筒式单桩基础稳桩平台，包括吸力筒连接管、吸力筒稳桩结构平台、以及沿吸力筒连接管的圆周方向均布设置的至少三个柱形吸力筒；其中，吸力筒稳桩结构平台包括自下而上依次设置的环形底板、圆柱形筒体、环形固定抱桩器和抱臂顶推装置；圆柱形筒体由沿圆周方向间隔设置的n根立柱及分别设置在每相邻两根立柱之间的n个桁架依次连接形成；环形底板、圆柱形筒体和环形固定抱桩器呈同轴设置并依次连接固定为一体；抱臂顶推装置由至少四个可伸缩装置构成，其沿环形抱桩器的圆周方向呈辐射状均布设置并固定在环形抱桩器的顶面上，且每个可伸缩装置的伸缩端均以朝向环形抱桩器中心位置的方式设置；吸力筒连接管与环形底板呈同轴设置，且环形底板固定在吸力筒连接管上；各吸力筒通过吸力筒桁架与吸力筒连接管连接固定为一体。
6.一种吸力筒式单桩基础稳桩平台，包括吸力筒连接管、吸力筒稳桩结构平台、以及沿吸力筒连接管的圆周方向均布设置的至少三个柱形吸力筒；其中，吸力筒稳桩结构平台包括自下而上依次设置的环形底板、半筒体、环形抱桩器和抱臂顶推装置；半筒体由沿圆周方向间隔设置的n根立柱及分别设置在每相邻两根立柱之间的n-1个桁架依次连接形成；环形底板和环形抱桩器呈同轴设置，半筒体的顶端固定在环形抱桩器的固定臂底面上、底端固定在环形底板的顶面上；抱臂顶推装置由至少四个可伸缩装置构成，其沿环形抱桩器的圆周方向呈辐射状均布设置并固定在环形抱桩器的顶面上，且每个可伸缩装置的伸缩端均以朝向环形抱桩器中心位置的方式设置；吸力筒连接管与环形底板呈同轴设置，其顶端固定在环形底板的底面上；各吸力筒通过吸力筒桁架与吸力筒连接管连接固定为一体。
7.进一步地，在每个吸力筒上均开设有一个抽气孔。
8.进一步地，吸力筒连接管的顶端外壁上套装并固定有吸力筒连接圈梁，使吸力筒连接管通过吸力筒连接圈梁与环形底板采用螺栓连接、铆接、或焊接的方式连接固定为一体。
9.进一步地，吸力筒连接管的顶端外壁上套装并固定有吸力筒连接圈梁，且在吸力筒连接圈梁与环形底板之间沿圆周方向均布设置有若干个可拆卸连接件，使吸力筒连接管通过若干个可拆卸连接件与环形底板连接固定为一体；其中，可拆卸连接件由设置在吸力筒连接圈梁顶面上的若干个牛腿结构和设置在环形底板底面上并与各牛腿结构一一对应的若干个液压机械夹紧装置构成；或，可拆卸连接件由若干个分体式的牛腿结构构成，各分体式的牛腿结构由可插装连接的两部分构成，二者分别固定在吸力筒连接圈梁的顶面上和环形底板的底面上并采用插销连接的方式可拆卸固定为一体。
10.进一步地，在吸力筒连接圈梁上沿圆周方向均布开设有若干个螺栓孔；对应地，在吸力筒稳桩结构平台的底板上设有能够与吸力筒连接圈梁上的螺栓孔一一对应的螺孔，使吸力筒连接管与底板之间通过若干个连接螺栓连接固定为一体。
11.进一步地，在吸力筒连接圈梁底面上且位于每相邻两个螺栓孔之间均设置有一块圈梁支撑板；圈梁支撑板一侧固定在连接圈梁底面上、另一侧固定在吸力筒连接管的外壁上。
12.进一步地，环形底板为外周为圆形或多边形、内周为圆形的环形板；n根立柱沿圆周方向等间距设置。
13.进一步地，吸力筒内设有一个或多个内隔舱。
14.进一步地，吸力筒稳桩结构平台的筒体为整体预制结构、或由多个分段预制结构通过法兰依次连接形成；环形抱桩器为单层环形抱桩器或双层环形抱桩器。
15.进一步地，吸力筒稳桩结构平台的半筒体为整体预制结构、或由多个分段预制结构通过法兰依次连接形成；环形抱桩器为单层环形抱桩器或双层环形抱桩器。
16.与现有技术相比，该吸力筒式单桩基础稳桩平台结构简单、操作方便，其吸力筒式基础结构为吸力筒稳桩平台提供足够的支撑力，也可作为钢桩沉桩的限位结构；同时其上的吸力筒稳桩平台的结构设计实现有效提升钢桩基础的竖向及水平承载力，极大减少水下作业，既保证了施工质量，又提高了施工效率。
附图说明
17.图1为本实用新型实施例1的吸力筒式单桩基础稳桩平台结构示意图；
18.图2为本实用新型实施例1的吸力筒式单桩基础稳桩平台的下层部分的结构示意图；
19.图3为本实用新型实施例1的吸力筒式单桩基础稳桩平台的吸力筒稳桩平台的结构示意图；
20.图4为本实用新型实施例2的吸力筒式单桩基础稳桩平台的吸力筒连接圈梁与环形底板之间连接件的结构示意图；
21.图5为采用本实用新型的吸力筒式单桩基础稳桩平台喂桩过程的结构示意图；
22.图6为采用本实用新型的吸力筒式单桩基础稳桩平台喂桩过程的侧视图。
具体实施方式
23.下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的说明，但下述实施例绝非对本实用新型有任何限制。
24.实施例1
25.如图1所示，该吸力筒式单桩基础稳桩平台，包括吸力筒连接管4、吸力筒稳桩结构平台5、以及沿吸力筒连接管4的圆周方向均布设置的三个柱形吸力筒1；其中，
26.如图3所示，吸力筒稳桩结构平台5包括自下而上依次设置的环形底板9、半筒体、环形抱桩器12和抱臂顶推装置14；具体地，
27.环形抱桩器12为单层环形抱桩器，其为由一个1/2圆周长的半圆形固定臂12和两个1/4圆周长弧形活动臂13构成的环形体；其中，两个1/4圆周长弧形活动臂13的一端分别通过液压控制装置安装在1/2圆周长的半圆形固定臂12的两端，以实现可控开合；
28.半筒体为由沿圆周方向间隔设置的五根立柱10及分别设置在每相邻两根立柱10之间的四个桁架11依次连接形成的具有1/2圆周的结构；环形底板9和环形抱桩器12呈同轴设置，半筒体的顶端固定在环形抱桩器12的固定臂底面上、底端固定在环形底板9的顶面上；其中，半筒体可选择地由多个分段预制结构通过法兰依次连接形成，例如：沿高度方向有若干个5m的标准段，实际应用时根据水深情况接高至满足要求即可；
29.抱臂顶推装置14由四个可伸缩装置构成，其沿环形抱桩器12的圆周方向呈辐射状均布设置并固定在环形抱桩器12的顶面上，且每个可伸缩装置的伸缩端均以朝向环形抱桩器12中心位置的方式设置；
30.如图2所示，吸力筒连接管4与环形底板9呈同轴设置，其顶端外壁上套装并固定有吸力筒连接圈梁7，在吸力筒连接圈梁7上沿圆周方向均布开设有若干个螺栓孔16；对应地，在吸力筒稳桩结构平台5的底板9上设有能够与吸力筒连接圈梁7上的螺栓孔16一一对应的螺孔15，使吸力筒连接管4与底板9之间通过若干个连接螺栓17连接固定为一体；
31.作为本实施例的一个优选技术方案，在吸力筒连接圈梁7底面上且位于每相邻两个螺栓孔16之间均设置有一块圈梁支撑板8；圈梁支撑板8一侧固定在连接圈梁7底面上、另一侧固定在吸力筒连接管4的外壁上；
32.各吸力筒1通过吸力筒桁架3与吸力筒连接管4连接固定为一体；其中，各吸力筒1内设有一个或多个内隔舱，且在每个吸力筒1上均开设有一个抽气孔2；
33.吸力筒桁架3由三根主杆和若干根支杆构成；三根主杆的底端分别一一对应地固定在三个吸力筒1的顶面中心处、顶端固定在吸力筒连接管4的侧壁上；若干根支杆均布设置在每相邻的两根主杆之间并以两两交叉的方式设置，每根支杆的两端分别固定在邻侧主杆的侧壁上。
34.实施例2
35.一种吸力筒式单桩基础稳桩平台，其结构与实施例1基本相同，不同之处在于：吸力筒稳桩结构平台5包括自下而上依次设置的环形底板9、圆柱形筒体、环形固定抱桩器和抱臂顶推装置14；圆柱形筒体由沿圆周方向间隔设置的八根立柱10及分别设置在每相邻两根立柱10之间的八个桁架11依次连接形成；环形底板9、圆柱形筒体和环形固定抱桩器呈同轴设置并依次连接固定为一体；该吸力筒式单桩基础稳桩平台适用于吊机起吊高度足够，可以不沿一侧喂桩，直接起吊后从抱臂出下放的情况。
36.另外，考虑到环形底板和连接管圈梁连接后的施工主要在水下进行，因此，在吸力筒连接圈梁7与环形底板9之间沿圆周方向均布设置有若干个可拆卸连接件，使吸力筒连接管4通过若干个可拆卸连接件与环形底板9连接固定为一体；具体地，如图4所示，可拆卸连
接件由若干个分体式的牛腿结构构成，各分体式的牛腿结构由可插装连接的两部分构成，二者分别固定在吸力筒连接圈梁7的顶面上和环形底板9的底面上；在位于吸力筒连接圈梁7上的每个部分牛腿结构的两侧对称设置有两个插销结构，对应地，在两部分牛腿结构的重合部位的两侧开设有销孔，使二者对合插装在一起后能够采用插销连接固定为一体；该结构设计能够有效减少水下作业困难。
37.实施例3
38.一种采用上述实施例1的吸力筒式单桩基础稳桩平台实施的沉桩步骤如下：
39.s1、陆上加工制作吸力筒连接管4和吸力筒稳桩平台5，并使用运输船运至施工现场；
40.s2、施工现场将吸力筒稳桩平台5安装固定在吸力筒连接管4上，二者之间采用螺栓17连接；
41.s3、起重船起吊吸力筒连接管4和吸力筒稳桩平台5拼接的整体结构缓缓下放至沉桩区，整体结构依靠自重下沉稳定后，连接抽气管，通过吸力筒抽气孔均匀抽取吸力筒中气，整体结构在负压作用下继续下沉入泥面19以下，直至达到稳定状态，此时吸力筒稳桩平台抱臂位于水平面18以上；
42.s4、打开吸力筒稳桩平台5的活动抱臂13，起重船起吊钢管桩6沿打开抱臂一侧靠近吸力筒连接管4，钢管桩6下端对准吸力筒连接管4后，关闭吸力筒导致导架开闭抱臂13，钢管桩6缓缓下沉入泥面19至稳定状态；
43.s5、起重船起吊冲击锤或振动锤将钢管桩6沉至要求标高位置；
44.s6、水下解除吸力筒1与吸力筒稳桩平台5的连接，打开吸力筒稳桩平台开闭抱臂13，自活动抱臂13开口朝向反方向移走吸力筒稳桩平台5；
45.s7、钢管桩6与吸力筒连接管4之间的缝隙部分采用水下灌浆填充；
46.s8、重复上述步骤完成其它机位施工。
47.需要说明的是，本实用新型未详细公开的部分属于本领域的公知技术；此外，尽管上面对本实用新型说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均为保护之列。