[发明专利]一种适用于海上风电高桩承台基础嵌岩施工的设备及施工方法

权利要求书

1.一种适用于海上风电高桩承台基础嵌岩施工的设备，其特征在于：包括有液压油缸（1）、大架（2）、液压举升机构（3）和步履底盘（4）；其中，液压油缸（1）和大架（2）通过铰接点B铰接活动连接，液压油缸（1）和步履底盘（4）通过铰接点A铰接活动连接，大架（2）和步履底盘（4）通过铰接点C铰接活动连接，大架（2）通过液压油缸（1）的液压伸缩实现大架（2）的工作角度调整；大架（2）的顶部设置有液压举升机构（3），液压举升机构（3）可实现简单辅助设施的自行吊装。

2.根据权利要求1所述的适用于海上风电高桩承台基础嵌岩施工的设备，其特征在于：大架（2）的顶端设置有动力头（5）。

3.根据权利要求1所述的适用于海上风电高桩承台基础嵌岩施工的设备，其特征在于：将钻头（7）通过连接式钻杆连接至动力头（5）上，所述钻头（7）和连接式钻杆是与钻孔直径相匹配的。

4.根据权利要求3所述的适用于海上风电高桩承台基础嵌岩施工的设备，其特征在于：连接式钻杆每隔10米加设一道扶正器（8）。

5.根据权利要求1所述的适用于海上风电高桩承台基础嵌岩施工的设备，其特征在于：大架（2）的顶部侧面安装有卷扬机（6）。

6.根据权利要求1所述的适用于海上风电高桩承台基础嵌岩施工的设备，其特征在于：步履底盘（4）的四角设置有起升支腿（41），步履底盘（4）的四下部中间位置设置有行走盘（42），通过起升支腿（41）与行走盘（42）交替配合实现自动对位行走。

7.根据权利要求1所述的适用于海上风电高桩承台基础嵌岩施工的设备，其特征在于：液压举升机构（3）的举升力满足现有条件下高桩承台基础斜桩嵌岩施工的辅助吊装需求，且液压举升机构（3）的举升力不唯一，可根据后续需求适时调整增大。

8.一种适用于海上风电高桩承台基础嵌岩施工的设备的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤①方驳运输：钢管桩沉桩完成后，对钢管桩桩头进行处理，通过方驳将嵌岩平台和钻机设备运至施工现场；

步骤②吊装嵌岩平台：通过起重船将嵌岩平台吊至钢管桩上并进行加固；

步骤③安装钻机：通过起重船将钻机吊至嵌岩平台上，放置于钢管桩内；

步骤④钻孔施工：钻头（7）伸入钢管桩内进行钻孔施工，增加钻杆达到设计标高深度，通过反循环装置实现桩内清渣；

步骤⑤清孔并安装钢筋笼：成孔后经监理验收合格后进行清孔作业，清孔后吊装钢筋笼，下放混凝土导管；

步骤⑥浇筑混凝土：通过搅拌船实现钢管桩内混凝土浇筑，浇筑完成后拆除导管；

步骤⑦拆除嵌岩平台：依次完成所有钢管桩钻孔、浇筑混凝土后，将嵌岩平台调离钢管桩。

9.根据权利要求8所述的适用于海上风电高桩承台基础嵌岩施工的设备的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤①方驳运输：钢管桩沉桩完成后，利用钢管桩搭设桩头切割临时作业平台，用GPS测出设计桩顶标高并画出切割线，割除桩头至设计标高，使桩顶形成一个水平面，以利于嵌岩平台的安装定位；嵌岩平台在码头完成焊接后，通过起重船整体吊至方驳上，过方驳将嵌岩平台和钻机设备运至施工现场；

步骤②吊装嵌岩平台：嵌岩平台通过方驳运到预定机位后，安装时选用起重船将嵌岩平台吊装到钢管桩上，采用连接系统将钢管桩与嵌岩平台固定牢靠，吊装过程中注意控制吊装偏位，保证钢管桩受力均衡；

步骤③安装钻机：当嵌岩平台安装完成后，通过方驳吊机组将钻机吊装到嵌岩平台上进行组装，将动力头（5）安装在大架（2）上，并移至桩位上；钻杆安装时，先在两个方向用倾角仪测定钻杆倾斜度，使钻杆倾斜度偏差控制在1%以内；通过液压油缸（1）调整钻机角度时，用水平尺检查底座楔形垫块水平度，并用钢板将楔形垫块垫实调平，并利用经纬仪复核转盘倾斜度；钻机就位后要保证钻杆的轴向中心、转盘中心、桩的轴向中心三者在同一直线上；

步骤④钻孔施工：钻机使用的是与钻孔直径相匹配的钻头（7）和连接式钻杆；将钻头（7）通过钻杆连接至动力头（5）上，为了保证钻头（7）钻至钢管桩尖后不发生超出规范及设计要求的偏心及倾斜，在钢管桩内钻杆每隔10米加设一道扶正器（8），以保证钻头（7）出钢管桩桩尖后钻头（7）不下垂，确保钻孔的斜度符合要求；通过增加钻杆长度使钻头（7）钻至设计标高位置；

步骤⑤清孔并安装钢筋笼：成孔达到设计深度后，先进行检测深度，满足要求后进行清孔；清孔采用泵吸反循环工艺清孔；即在钻机停止工作以后停置两小时左右让孔内悬浮物沉淀孔底，然后清出孔内沉淀物；

钢筋笼在码头加工完成后，为便于海上运输及安装，钢筋笼分节制作，且必须满足规范和设计要求，箍筋与主筋之间必须点焊牢固；钢筋笼主筋连接按照设计要求执行制作完成后利用方驳运至现场；

钢筋笼安装采用方驳吊机组履带吊安装，下放钢筋笼时使用单股双道钢丝绳，当钢筋笼安装完毕后，将固定在钻机顶端的钢丝绳解开，卷扬机（6）把孔内钢丝绳拉到孔上；

导管采用外径为φ325导管，单套导管底节长4m，标准节2m，另配有0.5m、1m长的辅助导管，导管长度应根据不同桩长增减导管数量；导管底部八米处安装扶正器确保导管安装时不卡笼；导管拼装顺直，通过卷扬机（6）逐段吊装接长、下放；

步骤⑥浇筑混凝土：混凝土浇筑采用搅拌船泵送至钢管桩内，浇筑过程中通过卷扬机（6）拆除导管，保证埋深不能超过6米；混凝土达到设计标高后，将剩余导管通过卷扬机（6）进行拆除，清洗干净后等待下次使用；

步骤⑦拆除嵌岩平台：撤除嵌岩平台顶面施工机具、物品至方驳上，起重船起吊嵌岩平台至驳船，运输至下一个机位。