阅读说明：本技术 一种基于箱筒式稳桩平台的施工方法 (Construction method based on box-cylinder type pile stabilizing platform ) 是由 米刘芳 张佩良 何福渤 丁文智 陈强 高永生 刘宝发 陈官禄 王辉 赵雨来 易振 于 2019-09-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于箱筒式稳桩平台的施工方法,依次通过将箱筒、钢管、固定桁架和移动桁架组装的稳桩平台拖至施工地点、通过对箱筒同步同速抽气固定稳桩平台、将移动桁架上提至水面以上并固定后在其上安装打桩架和抱桩器、将大直径钢管桩吊入抱桩器内并利用其上的顶推装置调节垂直度、大直径钢管桩自沉入泥至稳定状态后沉桩至设计标高位置；移动稳桩平台并重复上述工序直至施工完成；该基于箱筒式稳桩平台的施工方法操作方便,且在施工过程中采用的稳桩平台结构简单,极大提高箱筒式稳桩平台的水平承载力及施工效率,并进一步有效保证大直径钢管桩的施工质量,适用于不同水深、地质条件下的大直径钢管桩施工。(The invention discloses a construction method based on a box-tube type pile stabilizing platform, which comprises the steps of sequentially dragging a pile stabilizing platform assembled by a box tube, a steel tube, a fixed truss and a movable truss to a construction site, synchronously exhausting air at the same speed from the box tube to fix the pile stabilizing platform, lifting the movable truss above the water surface and fixing the truss, then installing a pile driving frame and a pile embracing device on the pile driving frame, hoisting a large-diameter steel tube pile into the pile embracing device, adjusting the verticality by utilizing a pushing device on the pile driving frame, sinking the large-diameter steel tube pile into mud to a stable state and then sinking the pile to a designed elevation position; moving the pile stabilizing platform and repeating the procedures until the construction is finished; the construction method based on the box-cylinder type pile stabilizing platform is convenient to operate, the pile stabilizing platform adopted in the construction process is simple in structure, the horizontal bearing capacity and the construction efficiency of the box-cylinder type pile stabilizing platform are greatly improved, the construction quality of the large-diameter steel pipe pile is further effectively guaranteed, and the construction method is suitable for large-diameter steel pipe pile construction under different water depths and geological conditions.)

一种基于箱筒式稳桩平台的施工方法

技术领域

本发明涉及海上风电大直径钢管桩施工技术领域，特别涉及一种基于箱筒式稳桩平台的施工方法。

背景技术

海上风机基础类型主要有重力式基础、单桩基础、导管架基础、承台基础等，其中单桩基础具有制造简单，无需整理海床，对地形适应性强，施工快速等优点，在风机基础中应用最为广泛。随着海上风电装机功率越来越多，大直径钢管桩单桩基础直径、长度、重量也越来越大，单桩基础的施工质量及效率也直接影响到工程质量及效率。

已公开专利申请201611027834.7公开了一种箱筒式打桩导架及其施工工艺，其包括箱筒、桁架、钢立柱和限位装置，箱筒顶端固接有桁架，桁架顶端固接有桁架顶部钢板，所述桁架顶部钢板上固接有钢立柱，钢立柱上通过法兰盘连接有限位装置，限位装置包括上、下层导架平台和上、下层导架外伸机构。其通过导架平台及外伸机构调整伸缩距离和旋转角度即可进行群桩施工，利用了箱筒结构抽真空负压下沉的施工工艺，实现了方便快捷安装及移动的目的，其不足是只能施工小直径群桩基础，不能施工大直径钢管桩。

已公开专利申请201910159922.X公开了一种一种稳桩平台，包括桁架结构、若干节的套筒、套筒防沉组件、连接法兰和锚桩；桁架结构、套筒和套筒防沉组件构成稳桩平台主体；稳桩平台主体内设置四个锚桩通道，稳桩平台主体通过锚桩通道套设在锚桩上；稳桩平台主体上设置有插销，锚桩上设置有插孔；桁架结构的四个角均设置有桁架锚桩通道；套筒为内部设置有套筒锚桩通道的中空筒状结构；若干节套筒通过连接法兰连接后构成套筒整体，套筒整体的顶部固定在桁架结构的下方，底部设置套筒防沉组件；套筒防沉组件中心设置防沉组件锚桩通道；桁架结构、套筒整体和套筒防沉组件内的锚桩通道同轴设置。该稳桩平台通过设置不同节数的套筒，使稳桩平台能够适应不同水深的作业，其不足是稳桩平台重量大，需大型起吊船舶进行吊运安装，施工效率低，船机设备费用高。

已公开专利申请201810493695.X公开了一种稳桩平台，稳桩平台由横向钢管、纵向钢管与斜向钢管构成桁架结构，桁架结构的四个角处为供桩腿通过的桩腿通道口，桩腿的底部固定在桩靴内，桩腿上套设有环梁，环梁的下端面固定连接有螺旋扣，第一横向钢管、第二横向钢管、第三横向钢管与第四横向钢管上垂直设置有连接杆，稳桩平台调节至桩腿的任意位置时，稳桩平台与桩腿通过连接杆与螺旋扣固定连接；稳桩平台的中心设置有供单桩通过的单桩通道口，多个液压千斤顶以单桩通道口为圆心呈环形阵列设置，当单桩设置在单桩通道口处时，液压千斤顶驱动支撑杆的顶端面向单桩移动，通过液压千斤顶对单桩进行定位。该发明有效调节稳桩平台的水平度与单桩的垂直度，其不足是稳桩平台重量大，需大型起吊船舶进行吊运安装，施工效率低，船机设备费用高。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决目前海上风电大直径钢管桩施工效率低、船机配置要求高等问题的基于箱筒式稳桩平台的施工方法。

为此，本发明技术方案如下：

一种基于箱筒式稳桩平台的施工方法，该方法所采用的箱筒式稳桩平台包括四个箱筒、四根钢管、固定桁架、移动桁架、打桩架和抱桩器；其中，四根钢管分别竖直设置并固定在四个箱筒的顶面中心处；固定桁架为一侧设有开口部的立方体结构，其四个顶角处分别固定在四根钢管的底端侧壁上，使四个箱筒同时支撑在固定桁架的四个顶角处；移动桁架与固定桁架的尺寸与结构相同，其四个顶角处各设置有个套筒，且每个套筒竖直设置且内径与钢管的外径相适应，使移动桁架通过将四个套筒分别套装在四根钢管上实现相对于固定桁架在钢管的轴向上间距可调节；移动桁架的开口部与固定桁架的开口部位于同侧；打桩架固定在移动桁架的顶面中心位置处；抱桩器固定在打桩架的一侧侧壁上且位于移动桁架的开口部上方，其包括至少两个位于同一轴线上的环形抱臂，且在每个环形抱臂上沿圆周方向均布设置有多个顶推器；

基于上述箱筒式稳桩平台的具体施工方法，步骤如下：

S1、将四个箱筒、四根钢管、固定桁架和移动桁架进行组装后的稳桩平台，通过滑道或陆地起重设备放入水中，并使用拖轮将呈漂浮状态的稳桩平台拖至施工地点；

S2、将四个箱筒的抽气孔分别通过管路与气泵连接，以相同的速度同时抽取每个箱筒内的气体，使四个箱筒在负压作用下同步下沉至预设位置，且处于稳定状态；

S3、将移动桁架向上提起至水面以上并将其四个套筒固定在四根钢管的相应位置上，同时在移动桁架顶面中心位置处安装打桩架，在打桩架上安装抱桩器，使其上的环形抱臂同轴设置且位于固定桁架和移动桁架的开口部上方；

S4、打开抱桩器的多个环形抱臂，将大直径钢管桩吊入抱桩器中后关闭抱臂，并通过设置在环形抱臂上的多个顶推装置调节大直径钢管桩垂直度；

S5、大直径钢管桩自沉入泥至稳定状态后，吊入打桩锤进行沉桩施工，直至大直径钢管桩沉至设计标高位置；

S6、打开抱桩器抱臂，将打桩架和抱桩器随移动桁架重新下移至钢管底部并固定，后通过气泵向箱筒内充气，使箱稳桩平台在浮力作用下上拔恢复至漂浮状态，使用拖轮将箱筒式稳桩平台拖至下一个施工地点；

S7、重复上述步骤S2～S6，直至其余机位的大直径钢管桩全部完成沉桩。

进一步地，固定桁架和移动桁架的开口部尺寸与大直径钢桩的直径相适应，使大直径钢桩能够设置在固定桁架和移动桁架的开口部内侧，同时该开口部的尺寸满足桁架整体保持有一定的强度。

进一步地，在每根钢管的底端侧壁上沿圆周方向均布设有多块加强肋板，每块加强肋板竖直设置，其内侧固定在钢管的侧壁上、底侧固定在箱筒的顶面上。

进一步地，在步骤S3中，当稳桩平台的下沉位置处的泥面下淤泥层足够深时，所述箱筒采用内设有至少一个气体隔舱的箱筒，保证箱筒平稳下沉至预定位置，且箱筒内腔充满淤泥，使箱筒在淤泥中达到稳定状态；当稳桩平台的下沉位置处的泥面下淤泥层较浅或其在真空负压下难以下沉时，所述箱筒采用内设有至少一个气体隔舱和至少一个水囊的箱筒，保证箱筒平稳下沉至预定位置后，箱筒内腔未充满淤泥的空间能够通过向水囊中灌水的方式，使充水水囊填补未充满淤泥的空间，使箱筒在淤泥中达到稳定状态。

与现有技术相比，该基于箱筒式稳桩平台的施工方法操作方便，且在施工过程中采用的稳桩平台结构简单，极大提高箱筒式稳桩平台的水平承载力及施工效率，并进一步有效保证大直径钢管桩的施工质量，适用于不同水深、地质条件下的大直径钢管桩施工。

附图说明

图1为本发明的基于箱筒式稳桩平台的施工方法的箱筒式稳桩平台的结构示意图；

图2为本发明的基于箱筒式稳桩平台的施工方法中箱筒式稳桩平台处于浮运状态的结构示意图；

图3为本发明的基于箱筒式稳桩平台的施工方法中箱筒式稳桩平台处于喂桩状态的结构示意图；

图4为本发明的基于箱筒式稳桩平台的施工方法箱筒式稳桩平台的俯视图；

图5为本发明的基于箱筒式稳桩平台的施工方法箱筒式稳桩平台的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。

实施例1

如图1～5所示，一种适用于大直径钢桩的箱筒式稳桩平台包括四个箱筒1、四根钢管3、固定桁架4、移动桁架6、打桩架7和抱桩器8；其中，

四根钢管3分别竖直设置并固定在四个箱筒1的顶面中心处，同时通过在每根钢管的底端侧壁上沿圆周方向均布设有八块加强肋板，使钢管3底端加固固定在箱筒1的顶面上；具体地，钢管3底端焊接固定在箱筒1顶面上，沿钢管圆周方向均布的每块加强肋板均竖直设置，其内侧避免焊接固定在钢管3的侧壁上、其底侧焊接固定在箱筒1的顶面上；

固定桁架4为一侧设有开口部的立方体结构，四个顶角处分别焊接固定在四根钢管3的底端侧壁上，使四个箱筒1同时支撑在固定桁架4的四个顶角处；具体地，固定桁架4的尺寸与待施工的大直径钢桩的直径相适应，使大直径钢桩能够设置在固定桁架4和移动桁架6的开口部内侧；另外固定桁架4开口部的径向截面为等腰三角形，且开口部的径向截面面积为固定桁架的径向截面面积的1/4，该具有开口的结构使固定桁架4依然具有良好的稳定性和强度；

移动桁架6尺寸和结构均与固定桁架4尺寸和结构完全相同，不同之处在于其四个顶角处各设置有个套筒6；套筒6为内径略大于钢管3外径的圆柱形筒体结构，四个套筒6分别套装在四个钢管3的外侧，使移动桁架6沿钢管轴向方向上下移动，调节其相对于固定桁架4的距离，使该稳桩平台适用于不同水深状况；另外，移动桁架6的开口部与固定桁架4的开口部位于同侧；

打桩架7和抱桩器均在该稳桩平台移动至施工地点后再行安装到移动桁架6上，具体地，打桩架7焊接固定在移动桁架6的顶面中心位置处；抱桩器焊接固定在打桩架7的一侧侧壁上且位于移动桁架6的开口部上方，抱桩器具体包括两个位于同一轴线上的两个环形抱臂8，且在每个环形抱臂8上沿圆周方向均布设置有4个顶推器9，使设置在环形抱臂8内的大直径钢桩10在沉桩前和沉桩过程中始终保持在完全垂直状态下。

在该实施例中，箱筒、打桩架、抱桩器和顶推器均采用钢管桩施工领域常规使用的结构，其中，抱桩器的两个抱臂采用可以打开和闭合的环形抱臂，便于将钢桩平移至抱臂内；固定桁架和移动桁架的具体内部空间结构也采用现有桁架中常见的稳定性好、强度高的结构；另外，箱筒的种类具体根据沉桩位置的地质条件进行选择，具体地，当稳桩平台的下沉位置处的泥面下淤泥层足够深时，所述箱筒采用内设有至少一个气体隔舱的箱筒，保证箱筒平稳下沉至预定位置，淤泥层内的淤泥自箱筒底侧进行直至箱筒内腔充满淤泥，使箱筒在淤泥中达到稳定状态；而当稳桩平台的下沉位置处的泥面下淤泥层较浅或其在真空负压下难以下沉时，所述箱筒采用内设有至少一个气体隔舱和至少一个水囊的箱筒，保证箱筒平稳下沉至预定位置后，箱筒内腔未充满淤泥的空间能够通过向水囊中灌水的方式，使充水水囊填补未充满淤泥的空间，进而使箱筒在淤泥中达到稳定状态。

实施例2

一种基于实施例1的箱筒式稳桩平台的施工方法的具体步骤如下：

S1、将四个箱筒1、四根钢管3、固定桁架4和移动桁架6进行组装后的稳桩平台，通过滑道或陆地起重设备放入水中，并使用拖轮将呈漂浮状态的稳桩平台拖至施工地点；

S2、将四个箱筒1的抽气孔11分别通过管路与气泵连接，以相同的速度同时抽取每个箱筒内的气体，使四个箱筒1在负压作用下同步下沉至预设位置，且处于稳定状态；

S3、将移动桁架6向上提起至水面以上并将其四个套筒采用焊接的方式固定在四根钢管的相应位置上，同时在移动桁架6顶面中心位置处安装固定打桩架7，并在打桩架7上安装固定抱桩器，使其上的环形抱臂8同轴设置且位于固定桁架4和移动桁架6的开口部上方；

在该步骤中，当稳桩平台的下沉位置处泥面下淤泥层足够深或其在真空负压下能够下沉至预定位置处，所述箱筒1采用内设有至少一个气体隔舱的箱筒；当稳桩平台的下沉位置处为泥面下淤泥层较浅情况或其在真空负压下难以下沉，所述箱筒1采用内设有至少一个气体隔舱和至少一个水囊的箱筒，使其在难以下沉时，通过与水囊进水口相连的输水管线向水囊中充水，直至水囊填补箱筒内淤泥未充满的空间，以保持结构稳定；

S4、打开抱桩器的多个环形抱臂8，将大直径钢管桩10吊入抱桩器中后关闭抱臂，并通过设置在环形抱臂8上的多个顶推装置调节大直径钢管桩垂直度；

S5、大直径钢管桩自沉入泥至稳定状态后，吊入打桩锤进行沉桩施工，直至大直径钢管桩沉至设计标高位置；

S6、打开抱桩器抱臂，将打桩架和抱桩器随移动桁架6重新下移至钢管底部并固定，后通过气泵向箱筒内充气，使箱稳桩平台在浮力作用下上拔恢复至漂浮状态，使用拖轮将箱筒式稳桩平台拖至下一个施工地点；

S7、重复上述步骤S2～S6，直至其余机位的大直径钢管桩10全部完成沉桩。

以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。