CN107859051A - 调平装置及导管架的调平方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种调平装置,安装在导管架上，其中所述导管架包括导管架主筒体以及设置在所述导管架主筒体底端的多个桩套管，所述调平装置安装在桩套管上，所述桩套管内设有管桩，包括设置在所述桩套管上的夹桩器，所述夹桩器的顶端设有插桩导向装置，沿所述插桩导向装置周向均匀布设多个夹持油缸，所述夹桩器与所述夹持油缸相连，所述插桩导向装置与所述桩套管之间沿轴向方向设有多个调平油缸，所述调平油缸的第一端与所述插桩导向装置固定铰接，所述调平油缸的第二端与所述桩套管相连。本发明不但施工简单、成本低而且调平精度高。

Description

调平装置及导管架的调平方法

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其是指一种调平装置及导管架的调平方法。

背景技术

我国海域面积辽阔，海上风能资源丰富，利用风力发电的潜能极大。随着风电新技术、新材料和新工艺的自主开发应用，我国海上风电进入大规模建设阶段。

风机基础施工是海上风电建设的重要环节之一。海上风力发电机组的基础型式有重力式基础、桩承式基础，另外浮式基础技术也在研究开发中。桩承式基础又包括单桩基础，多桩混凝土承台基础和多桩导管架基础。目前国内外传统的海上风机导管架基础，一般将管桩通过打桩机打到海床面上，然后放置导管架，最后在导管架桩腿和钢管桩之间灌浆固定。

由于风机对基础安装面精度要求较高，考虑到打桩设备的精度限制，基础调平成为安装关键的步骤。另外，在所述导管架桩腿和钢管桩之间灌浆时，在固化过程中，需确保所述导管架桩腿和钢管桩的相对位置不变，以保证灌浆的强度。而由于海况、天气等原因，基础或海底桩均将承受不小的风载荷、波浪载荷等，为了确保其相对位置不变，目前国内外均采用建造液压定位平台或抱桩器、卡桩器等方法，但是操作复杂、投资大、成本高、且费时费力。

为了克服上述问题，中国发明专利(CN101463595A)公开了一种内外夹持式导管架调平装置，包括上部夹持机构、中部提升机构、下部夹持机构及标尺机构，中部提升机构设在上部和下部夹持机构间；上部夹持机构包括夹持本体，夹持本体上设有数个供起吊用的吊耳及数个供夹持桩体的夹爪和夹持压缸，夹爪与夹持压缸活塞杆连接；中部提升机构包括一压缸及设在压缸两端的连接耳，其中一个连接耳为一端与压缸连接，另一端与上部夹持机构连接，另一个连接耳为一端与压缸连接，另一端与下部夹持机构连接；下部夹持机构包括夹持本体，夹持本体上设数个卡爪体及夹紧压缸，卡爪体与夹紧压缸的活塞杆连接；标尺机构两端分别与上部和下部夹持机构固定连接。上述调平装置虽然同时完成调平和夹持作业，但是结构复杂，成本高，施工困难。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术中对导管架的调平复杂的问题而提供一种施工简单且调平精度高的调平装置及导管架的调平方法。

为解决上述技术问题，本发明的一种调平装置，安装在导管架上，其中所述导管架包括导管架主筒体以及设置在所述导管架主筒体底端的多个桩套管，所述调平装置安装在桩套管上，所述桩套管内设有管桩，包括设置在所述桩套管上的夹桩器，所述夹桩器的顶端设有插桩导向装置，沿所述插桩导向装置周向均匀布设多个夹持油缸，所述夹桩器与所述夹持油缸相连，所述插桩导向装置与所述桩套管之间沿轴向方向设有多个调平油缸，所述调平油缸的第一端与所述插桩导向装置固定铰接，所述调平油缸的第二端与所述桩套管相连。

在本发明的一个实施例中，所述调平油缸的第二端通过插拔销与所述桩套管相连，且所述插拔销与油缸相连。

在本发明的一个实施例中，所述调平油缸均匀布设在所述插桩导向装置与所述桩套管之间，呈两两对称布置。

在本发明的一个实施例中，所述夹持油缸对称分布在所述套管主体的顶端以及底端。

在本发明的一个实施例中，所述插桩导向装置的顶端呈喇叭口。

本发明还提供一种导管架的调平方法，利用上述调平装置调平所述导管架，步骤如下：步骤S1：将调平装置安装在所述导管架的桩套管上；步骤S2：利用起重设备将所述导管架沉放到位；步骤S3：***所述管桩，将所述管桩打入所述桩套管内，且使所述管桩沉放到位；步骤S4：夹持所述管桩后，对所述导管架进行调平，使所述导管架的法兰面的水平度控制在设定范围内；步骤S5：在所述桩套管与所述管桩之间形成的环形空间内灌注浆液，待所述导管架固定后，拆除所述调平装置。

在本发明的一个实施例中，所述步骤S2之前还设有步骤S12：利用定位设备确定所述桩套管的位置，并标示。

在本发明的一个实施例中，夹持所述管桩后对所述导管架进行调平的方法为：利用夹持油缸带动夹桩器夹持所述管桩，通过调平油缸调平所述导管架。

在本发明的一个实施例中，所述设定范围是0°～0.025°。

在本发明的一个实施例中，所述调平油缸将所述导管架调平完成后，固定于所述管桩上。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的调平装置及导管架的调平方法，所述调平装置具有夹紧、调平以及插拔销等功能，通过控制***可以对液压缸精确控制，以满足在不同要求下准确控制执行机构达到指定位置的运行要求；且所述调平装置安装方便，可以重复利用和使用。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明调平装置的示意图；

图2是本发明所述导管架的示意图；

图3是本发明所述调平装置安装在所述导管架上的示意图。

具体实施方式

实施例一：

如图1、图2以及图3所示，本实施例提供一种调平装置20，安装在导管架10上，其中所述导管架10包括导管架主筒体11以及设置在所述导管架主筒体11底端的多个桩套管12，所述调平装置20安装在桩套管12上，所述桩套管12内设有管桩13，所述调平装置20包括设置在所述桩套管12上的夹桩器21，所述夹桩器21的顶端设有插桩导向装置22，沿所述插桩导向装置22周向均匀布设多个夹持油缸23，所述夹桩器21与所述夹持油缸23相连，所述插桩导向装置22与所述桩套管12之间沿轴向方向设有多个调平油缸24，所述调平油缸24的第一端与所述插桩导向装置22固定铰接，所述调平油缸24的第二端与所述桩套管12相连。

本实施例所述调平装置20，安装在导管架10上，其中所述导管架10作为风力发电机的风机基础，所述导管架10包括导管架主筒体11以及设置在所述导管架主筒体11底端的多个桩套管12，所述调平装置20安装在桩套管12上，所述桩套管12内设有管桩13，从而有利于固定所述导管架10，所述调平装置20包括设置在所述桩套管12上的夹桩器21，所述夹桩器21的顶端设有插桩导向装置22，通过所述插桩导向装置22有利于安装所述管桩13，沿所述插桩导向装置22周向均匀布设多个夹持油缸23，所述夹桩器21与所述夹持油缸23相连，所述夹持油缸23的伸缩带动所述夹桩器21夹持所述管桩13，使所述夹桩器21和所述管桩13成为整体，且两者之间靠摩擦力可保证其承受较大的轴向作用力而不发生相对运动，避免所述管桩13在所述桩套管12内的晃动，所述插桩导向装置22与所述桩套管12之间沿轴向方向设有多个调平油缸24，所述调平油缸24的第一端与所述插桩导向装置22固定铰接，所述调平油缸24的第二端与所述桩套管12相连，通过所述调平油缸24有利于调节所述导管架10与所述管桩13之间的相对运动，最终到达调平所述导管架10的目的，由于可以精确的调平所述导管架10，因此可以保证上部风机安装的垂直度要求。

本实施例中，所述多个桩套管12均匀分布在所述导管架主筒体11的周围，所述桩套管12上设有调平装置20，从而有利于调节所述桩套管12的高度，所述桩套管12通过多个第一支撑杆14与所述导管架主筒体11相连，且所述导管架主筒体11沿轴向方向上的中心线与由多个所述第一支撑杆14构成的水平面相互垂直，所述桩套管12的轴向方向与所述导管架主筒体11的轴向方向相互平行，从而有利于安装所述管桩13，使施工更容易。

所述导管架主筒体11的顶端设有法兰面，通过所述法兰面安装所述风机塔筒。所述导管架主筒体11通过第二支撑杆15与所述桩套管12相连，从而有利于保证所述导管架主筒体11与所述桩套管12连接的稳固性。所述第二支撑杆15的第一端固定在所述导管架主筒体11的下端，所述第二支撑杆15的第二端固定在所述桩套管12的下端，且所述第二支撑杆15的第二端固定在所述桩套管12与所述第一支撑杆14的交汇处，从而不但连接牢固，而且有利于节省空间。所述插桩导向装置22的顶端呈喇叭口，从而有利于所述管桩13的***，对所述管桩13进入至所述桩套管12内起到导向作用。

所述调平油缸24均匀布设在所述插桩导向装置22与所述桩套管12之间，呈两两对称布置，从而有利于保证所述导管架10的调平效果。考虑到在整个灌浆过程中所述桩套管12可能会产生细微的位移，具体地，如所述调平油缸24的内泄露以及海流力会使所述桩套管12产生晃动等，所述夹持油缸23对称分布在所述夹桩器21的顶端以及底端，从而使桩套管固定于所述管桩13上，有利于确保灌浆的质量。

所述调平油缸24的第二端通过插拔销与所述桩套管12相连，且所述插拔销与油缸相连，所述油缸带动所述插拔销作插拔动作，使得所述调平装置20可以与所述桩套管12连接或者脱离，其中所述油缸可靠压住所述插拔销，并保持一定压紧力。具体地，在完成调平及灌浆后，通过所述油缸可以拔出所述插拔销，从而使所述调平装置20从所述桩套管12中脱离。因此所述调平装置20不但容易安装、拆卸，而且可以重复利用。

本实施例中，所述夹持油缸23的行程要足够大，具体地，能保证所述管桩13和所述调平装置20之间有一定的同心度，以确保所述夹持油缸活塞杆上面的压块齿在沉桩作业时能完全缩至径向筋板内，避免与所述管桩13发生摩擦或者碰撞。另外，所述夹持油缸23夹持所述管桩13时的夹持力和由此产生的摩擦力需能支撑所述导管架10的自身重力。优先选择沿所述插桩导向装置22周向均匀布设3个所述夹持油缸23，并将所述夹持油缸23的尺寸适当增大，***工作油压适当降低，以保证具有适当的夹持力，在后续的实际应用中，只需要提高***油压，或增加所述夹持油缸23的数量，就能满足夹持力的要求，达到降低制造和实验成本的目的，为后续更大功率的风机安装作前期准备。另外，为了避免封隔器和所述管桩13发生干涉，所述导管架内径向筋板高度需大于封隔器的高度，其中所述封隔器在灌浆作业时使用。

实施例二：

本实施例提供一种导管架的调平方法，利用实施例一所述调平装置20调平所述导管架10，步骤如下：步骤S1：将调平装置20安装在所述导管架10的桩套管12上；步骤S2：利用起重设备将所述导管架10沉放到位；步骤S3：***所述管桩13，将所述管桩13打入所述桩套管12内，且使所述管桩13沉放到位；步骤S4：夹持所述管桩13后，对所述导管架10进行调平，使所述导管架10的法兰面的水平度控制在设定范围内；步骤S5：在所述桩套管12与所述管桩13之间形成的环形空间内灌注浆液，待所述导管架10固定后，拆除所述调平装置20。

本实施例提供的导管架的调平方法，所述步骤S1中，将调平装置20安装在所述导管架10的桩套管12上，通过所述调平装置20调平所述导管架10的平面度，从而有利于安装风机上部；所述步骤S2中，利用起重设备将所述导管架10沉放到位，有利于将管桩13送入所述导管架10的桩套管12内；所述步骤S3中，***所述管桩13，将所述管桩13打入所述桩套管12内，且使所述管桩13沉放到位，从而有利于将所述管桩13固定在所述导管架10上；所述步骤S4中，夹持所述管桩13，避免所述管桩13与所述桩套管12的相对运动，从而有利于对所述导管架10进行精密的调平，保证所述导管架10的法兰面的水平度控制在设定范围内；所述步骤S5中，在所述桩套管12与所述管桩13之间形成的环形空间内灌注浆液，使所述管桩13固定在所述桩套管12内，避免所述管桩13的晃动，待所述导管架10固定后，拆除所述调平装置20。

所述步骤S2之前还设有步骤S12：利用定位设备确定所述导管架10的桩套管12的位置，并标示。具体地，如利用GPS设备确定所述桩套管12的位置，利用测深仪器对安装位置和周边区域的水深进行测量，若所述导管架10安装区域泥面高差过大，则先对该区域进行整平。

所述步骤S2中，利用起重船对所述导管架10进行沉放作业，且在沉放过程中，其位置和姿态分别由设在所述起重船和定位船上的卷扬机控制，最终使所述管桩13沿所述插桩导向装置22进入所述桩套管12内。

所述步骤S3中，***所述管桩13，进行打桩和沉桩的作业，从而有利于使所述管桩13沉放到位。

所述步骤S4中，夹持所述管桩13后对所述导管架10进行调平的方法为：利用夹持油缸23带动夹桩器21夹持所述管桩13，通过调平油缸24调平所述导管架10，使所述导管架10的法兰面的水平度控制在设定范围内，以满足上部风机的安装垂直度要求。为了保证上部风机的安装垂直度要求，所述设定范围是0°～0.025°。另外，所述调平油缸24将所述导管架10调平完成后，固定于所述管桩13上，从而有利于确保灌浆的质量。

本实施例中，所述浆液是高强化学浆液，是一种粘结剂。同时所述调平***20必须保证灌浆凝结过程中所述导管架10与所述管桩13之间的高强化学浆液不受剪切力的损坏。

本实施例中，所述调平装置20的工作过程如下：

利用手动操作通过所述插拔销将所述调平装置20固定在所述导管架10上；将所述导管架10下放至所述海底平台；***所述管桩13，将所述管桩13打入所述桩套管12内，且使所述管桩13沉放到位；所述导管架10用浮吊吊至预定标高，然后所述调平油缸24伸出至行程中点(基本与所述夹持油缸23处于同一水平面)后，利用位于所述夹桩器21顶端的夹持油缸23夹持所述管桩13；通过所述调平油缸24调平所述导管架10，使所述导管架10的法兰面的水平度控制在0.025°之内，最终调平结果需通过人机界面显示，另外，由于所述调平装置20与控制***相连，所述控制***中设有传感器，因此通过所述传感器检测到的数据实现两种处理结果(滤波显示调平结果和实时显示现场实际角度调平过程)；接着利用位于所述夹桩器21底端的夹持油缸23夹持所述管桩13，具体地，当所述夹持油缸23无杆腔进油时，安装在所述夹持油缸23活塞杆上面的压块齿伸出并夹紧所述管桩13，使所述夹桩器21和所述管桩13成为整体；然后在所述桩套管12与所述管桩13之间形成的环形空间内灌注浆液，待粘结剂凝固后，将位于所述夹桩器21顶端的夹持油缸23完全缩回；再将所述调平油缸24完全缩回到初始状态以及将位于所述夹桩器21底端的夹持油缸23完全缩回；通过所述油缸将插拔销自动拔出，再利用手动操作关闭所述插拔销蓄能器出口球阀；最后拆除整个所述调平装置20的其它设备。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种调平装置，安装在导管架上，其中所述导管架包括导管架主筒体以及设置在所述导管架主筒体底端的多个桩套管，所述调平装置安装在桩套管上，所述桩套管内设有管桩，其特征在于：包括设置在所述桩套管上的夹桩器，所述夹桩器的顶端设有插桩导向装置，沿所述插桩导向装置周向均匀布设多个夹持油缸，所述夹桩器与所述夹持油缸相连，所述插桩导向装置与所述桩套管之间沿轴向方向设有多个调平油缸，所述调平油缸的第一端与所述插桩导向装置固定铰接，所述调平油缸的第二端与所述桩套管相连。

2.根据权利要求1所述调平装置，其特征在于：所述调平油缸的第二端通过插拔销与所述桩套管相连，且所述插拔销与油缸相连。

3.根据权利要求1或2所述调平装置，其特征在于：所述调平油缸均匀布设在所述插桩导向装置与所述桩套管之间，呈两两对称布置。

4.根据权利要求1所述调平装置，其特征在于：所述夹持油缸对称分布在所述套管主体的顶端以及底端。

5.根据权利要求1所述调平装置，其特征在于：所述插桩导向装置的顶端呈喇叭口。

6.一种导管架的调平方法，利用所述权利要求1-5中任意一个所述调平装置调平所述导管架，其特征在于，步骤如下：

步骤S1：将调平装置安装在所述导管架的桩套管上；

步骤S2：利用起重设备将所述导管架沉放到位；

步骤S3：***所述管桩，将所述管桩打入所述桩套管内，且使所述管桩沉放到位；

步骤S4:夹持所述管桩后，对所述导管架进行调平，使所述导管架的法兰面的水平度控制在设定范围内；

步骤S5：在所述桩套管与所述管桩之间形成的环形空间内灌注浆液，待所述导管架固定后，拆除所述调平装置。

7.根据权利要求6所述导管架的调平方法，其特征在于：所述步骤S2之前还设有步骤S12：利用定位设备确定所述桩套管的位置，并用浮标抛锚固定。

8.根据权利要求6所述导管架的调平方法，其特征在于：夹持所述管桩后对所述导管架进行调平的方法为：利用夹持油缸带动夹桩器夹持所述管桩，通过调平油缸调平所述导管架。

9.根据权利要求6所述导管架的调平方法，其特征在于：所述设定范围是0°～0.025°。

10.根据权利要求6所述导管架的调平方法，其特征在于：所述调平油缸将所述导管架调平完成后，固定于所述管桩上。