[发明专利]一种打桩船及其姿态调整、定位控制和打桩方法

说明书

本发明公开了一种打桩船，包括船体，所述船体上四角分别设有浮力调节装置，船体上设有上下两个对立桩进行扫描的扫描仪，船体上在两个不同位置设有GPS信号接收器；船体上设有在至少四个不同位置下锚的锚机；船体上转动设有桩架，船体上设有桩架自动卧置装置，桩架上设有打桩导轨，打桩导轨上活动设有桩锤，桩锤上设有限制桩锤在打桩导轨上位置的第一刹车装置，桩架上部设有过渡滚轮，桩锤上部通过钢丝绳与设置在船体上的绞车相连接，船体上设有通过刹住绞车滚筒来控制钢丝绳拉住桩锤以实现刹车的第二刹车装置；桩锤上设有桩帽，桩架下部设有抱持立桩的抱桩器，本发明还公开了该打桩船的姿态调整方法、定位控制方法和打桩方法。

技术领域

本发明涉及一种打桩船及其控制方法，具体来说涉及一种打桩船及其姿态调整方法、定位控制方法和打桩方法。

背景技术

打桩船是一种海上打桩设备，通过打桩船将立桩安装在海下的土层中，立桩安装完成后即可在立桩上安装风力发电等作业平台。随着沿海地区扩大开放与纵深发展的需求和国家对环海经济圈的战略布局推动，沿海区域水上工程项目日益增加，为适应深水港码头、跨海大桥、海上风电基础等工程项目建设，打桩船逐渐向大型化、自动化方向发展。同时，海上桩基工程对打桩船作业精度和效率的要求不断提高，但桩基工程施工受风力、洋流、水深、地质等条件的影响和环境条件制约，传统的打桩施工工艺和装备不能满足安全和工期要求。

尤其因为海底地质情况复杂，在打桩之前，需要根据地质勘探结果来确定桩位，不同的地质条件提供的承载力不同，岩土层深度方向抗冲击力不同，若打桩位置偏差会导致桩位贯入深度不同，易造成桩基承载力不足甚至有时出现断桩情形，情况严重时会导致上层建筑倾斜毁坏，造成重大财产损失；此外，打桩船脱离基桩后，由于自重斜桩会发生移位，设计桩位时通过预留移位值来减少偏位，打桩位置准确可以保证预留的移位值，从而避免基桩处于低承载位置；所以为避免海底岩石或低承载区域等，勘探所得的可立桩范围有时较小，这就要求较高的打桩精度才能保证打桩作业顺利实施。

但是目前打桩作业过程大量工作依靠人工操作完成，打桩船在风浪流的影响下，无法保证打桩过程中船体平稳，无法满足立桩的位置和倾角的高精度要求。现有的提高打桩船稳定性的方法皆不能很好地解决问题，如专利 ZL201410557626.2中所述的具有压载功能的大型货船舶体自动平衡方法和系统，将位于较低处的平衡舱内的水抽取到较高处的平衡舱内来维持船体平衡，但该方法的补偿滞后特别大；而如专利ZL201420532754.7中所述一种抗浪打桩船，虽提高打桩船纵向稳定性，但是对主甲板的垂荡运动没有控制；又如专利 ZL201420532727.X所述的一种抗浪打桩船，虽然减少风浪对打桩船的影响，但是补偿精度低，滞后较大，补偿性能不稳定。所以目前打桩过程中常常出现不同程度的斜桩问题，难以很好解决。

且在群桩作业过程中，打桩船需在打桩区和吊桩区之间来回运动，通过拖拽或其他方法控制船体运动无法使船体上的桩架精准运动到需打桩位置，无法满足船体就位精度要求，极大的影响了打桩的精度。

鉴于上述两部分原因，一些需要精确打桩才能建设海上平台的区域往往只能放弃开发。

另外，现有的打桩船还存在如下种种问题：打桩船在遇到突发海况时需快速起降桩架，快速驶离作业现场，减少突发海况带来的设备和人员损伤，目前桩架起降主要是以液压为主动力、滑轮组为辅助动力，实现桩架的起降作业，此种方式操作繁琐，且过程仍需人工协助，效率低，且存在安全问题。切割立桩吊耳由人工完成，工人搭乘可沿桩架升降的平台，升至吊耳附近高度，利用切割装置切下吊耳，效率低且存在安全问题。在打桩作业中，发生溜桩事故会造成巨大损失，且存在安全问题，溜桩发生时，桩帽和液压桩锤会快速不受控制的下降，钢丝绳上受巨大拉力，易绷断，导致桩帽和液压桩锤坠入海中，造成巨大损失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种定位精准且船体工作时稳定性好以实现精确打桩的打桩船。