[发明专利]一种海上多桩限位架及其施工方法

说明书

技术领域：

本发明涉及水上桩基础施工领域，尤其涉及一种海上多桩限位架及其施工方法。

背景技术：

我国潮间带海域广阔，适合建设海上风电场的资源比近海深水段区域更为丰富，但由于潮水涨落起伏的影响，潮间带涨潮时平均水深只有1.5米，且一天中高水位持续时间只有两三个小时，对风电基础施工和安装技术提出了新的要求。单桩基础由于其重量大(一般桩径大于4.5m、桩长40~70m、桩重250~600t)，需要大型起重及打桩设备，潮间带水位无法供大型施工船进入，使得单桩基础难以在潮间带风电工程使用。

由于多桩导管架基础钢管桩尺寸及重量小，对施工设备要求低、技术较为成熟等特点，成为潮间带风电工程的常用基础类型。传统的多桩导管架基础有两种主流施工工艺：第一种是导管架先沉放海底，然后打桩，该方法需要每打一根桩调平一次，施工效率较低；第二种是先打多桩，然后根据多桩位置定制相应导管架，施工耗时较长，施工效率也低。

若能够设计一种多桩限位架，使各桩施工过程中能准确打入相应的设计位置，桩施工后不需调平，导管架也可按原始设计尺寸预制而不需等待桩施工结束后进行定制，则可大大提高多桩的施工效率。

可见，有必要研究简单、实用的海上多桩施工的精确定位装置与施工方法，促进现有技术的革新与进步。

发明内容：

为了弥补现有技术问题的不足，本发明的目的是提供一种海上多桩限位架及其施工方法，其结构简单，两轴可相互旋转，使用方便，为潮间带风电工程的多桩精确定位与施工提供一种新方法。

本发明的技术方案如下：

海上多桩限位架，其特征在于，包括中心旋转节、限位架标准节、限位架非标准节、限位套筒，根据桩的直径及位置关系选择相应限位架非标准节与限位套筒的尺寸；

所述中心旋转节两个相同桁架上下倒扣转动安装在中空旋转轴上构成；中心旋转节每根桁架两端均连接有桩限位单元架，桩限位单元架由多个限位架标准节、一个限位架非标准节与一个限位套筒依次连接构成；

每个桩限位单元架对应位置的限位架标准节外壁上均安装有辅助支架，辅助支架上安装有浮筒。

所述的海上多桩限位架，其特征在于，所述的中心旋转节由桁架四角方管、纵横交接的内部方管焊接而成，且中间段是两端高度的一半，中间段预留孔洞供中空旋转轴穿越，整体呈对称状态；桁架两端的四角上均匀、对称的焊接有8个螺栓套孔。

所述的海上多桩限位架，其特征在于，所述的限位架标准节四角方管、内纵横交接的内部方管焊接而成，两端的四角上均匀、对称的焊接有8个螺栓套孔，整体呈对称状态；限位架非标准节的外形与构造与限位架标准节相同，其长度小于限位架标准节。

所述的海上多桩限位架，其特征在于，所述的限位套筒主体为钢套筒，其侧壁中部通过钢筒与方形法兰盘焊接相连，法兰盘的四角上均匀、对称的焊接有8个螺栓套孔。

所述的海上多桩限位架，其特征在于，所述的中心旋转节、限位架标准节、限位架非标准节的端部断面尺寸与限位套筒上方形法兰盘的尺寸完全相同，各构件上的螺栓套孔位置完全匹配与对应，各构件通过螺栓连接与固定相应螺栓套孔实现相互相连。

所述的海上多桩限位架，其特征在于，所述的辅助支架包括向上开口的矩形框，矩形框开口端两端连接弧口向下的半圆板构成，整体呈对称分布，矩形框内壁与限位架标准节外轮廓尺寸相同，半圆板内壁与浮桶的外轮廓尺寸相同。

所述的海上多桩限位架，其特征在于，所述的限位套筒的中空内径大于待沉桩的外径1~2cm。

一种海上多桩限位架的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）、设计与制作多桩限位架：

根据拟沉桩的直径及其相互位置关系，选择相应限位套筒与限位架非标准节的尺寸，通过螺栓连接与固定相应螺栓套孔实现各构件的相连，组装成中心旋转节在中央、四个方向由多个限位架标准节、一个限位架非标准节与一个限位套筒相连的多桩限位架，组装后形成相交的两轴可绕中空旋转轴旋转，且多桩限位架上限位套筒的中心到中心旋转节的中心距离与拟沉桩的设计位置尺寸完全相同，通过辅助支架均匀、对称地绑定多个浮筒，使多桩限位架浮于海面；

2）、打入第一根桩：

在设计指定的海域预先打入第一根桩，通过船舶把多桩限位架浮于海面拉至施工现场，把其中一个限位套筒套住已施工的第一根桩，并在多桩限位架的中空旋转轴内打入中心定位桩；

3）、打入第二根桩：

起吊第二根桩套入与第一根桩相对称的限位套筒中并打入海床；

4）、打入第三根桩：