一种用于海上大直径钢桩浮运的封堵装置及施工方法与流程

1.本发明涉及一种海上钢桩运输的封堵装置及施工方法，特别是涉及一种用于海上大直径钢桩浮运的封堵装置及施工方法，属于海洋工程结构运输技术领域。


背景技术：

2.当前全球海上风电市场发展迅速，大直径钢桩的综合经济性好，可以满足50m以内水深的风机基础要求，得到了广泛应用。然而，钢桩运输需要专门的驳船，受船舶资源限制，难以同时满足众多的开发项目需要。同时，驳船的运输成本价高，使得整体开发成本难以压缩。因此，如何提高单桩的运输经济性，是一个急需解决的重要问题。欧洲的海上风电有单桩湿拖浮运的经验，同时在国内也有过项目尝试。虽然有过一些实际应用，但是对于单桩浮运的技术，尤其是封堵装置的研究还需要进一步的完善，提高操作便利性，降低成本。
3.本专利申请正是在这一背景下提出了一种用于海上大直径钢桩浮运的封堵装置及施工方法。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种用于海上大直径钢桩浮运的封堵装置及施工方法。
5.本发明是由以下技术方案实现的：一种用于海上大直径钢桩浮运的封堵装置，其特征在于，包括导向块、衬圈、密封装置、浮筒、夹紧卡具、限扭浮箱、控制模块；所述导向块为前端带斜度的钢制卡块，安装于所述浮筒前端；所述衬圈为采用刚才焊接制造的圆环，所述浮筒的外部依次等间距设置有3套所述浮筒衬圈；所述密封装置为中空可充气圆形一体胶条，所述密封装置安装于所述衬圈间隙的凹槽处，所述密封装置内部紧贴所述浮筒外部；所述浮筒为采用钢板卷制且内部布置有分舱的可以自浮的圆柱型结构筒体，所述浮筒前端设置有满足所述导向块安装的连接法兰座，所述浮筒后端外沿设置有满足所述夹紧卡具安装的连接法兰座，所述浮筒端部两侧分别设置有满足所述限扭浮箱安装的连接法兰座，所述浮筒中央设置有满足所述控制模块安装的水密舱室；所述述夹紧卡具为带钩型有卡槽的结构架，所述夹紧卡具端部设置有法兰，所述夹紧卡具中间槽上部设置有固定卡块，所述夹紧卡具下部设置有带弹性顶紧液压缩回的顶紧装置，所述夹紧卡具前端设置有活动卡块；所述限扭浮箱为箱体型金属结构件，所述限扭浮箱为两套，分别安装于所述浮筒端部两侧；所述控制模块为套带液压动力和空气动力以及对应控制阀组系统的模块整体，所述控制模块安装于所述浮筒中央内部。
6.本发明还涉及所述一种用于海上大直径钢桩浮运的封堵装置施工方法，所述施工方法，包括以下步骤：步骤s1：将未安装所述限扭浮箱的封堵装置运输至使用现场，清理钢桩底部端部内壁，吊装所述封堵装置缓慢套入所述钢桩端部，将所述封堵装置推进桩筒内部，直至所述夹紧卡具卡住所述钢桩端部；步骤s2：操作所述控制模块实现所述夹紧卡具卡紧所述钢桩端部，安装所述限扭浮箱，完成所述封堵装置安装，所述钢桩另一端以上述同样步骤安装所述封堵装置，实现整套所述钢桩水密；步骤s3：将所述控制模块的脐带缆引出，配合吊装所述钢桩入水，采用两条拖轮进行前后牵拉拖带，将脐带缆连接到尾部的拖轮甲板上的控制室，前端拖轮连接所述钢桩吊点进行拖带，尾部拖轮限制所述钢桩整体摆动；步骤s4：拖轮拖带所述钢桩运输至施工现场后，将所述钢桩整体靠泊在施工的浮吊船舷侧，浮吊吊机挂扣到所述钢桩上端的吊点上，吊臂缓慢进行抬升，同时控制所述控制模块操作所述钢桩内部管系阀门开启，所述钢桩内部进水，实现尾部下沉，利于所述钢桩翻身直立；步骤s5：所述钢桩翻身，依次解封所述密封装置、所述夹紧卡具，使所述封堵装置从所述钢桩端部脱出，依托所述浮筒辅助，所述封堵装置整体漂浮于水面上，通过拖轮的吊机实现回收，浮运完成。
7.本发明的有益效果：本发明公开的一种用于海上大直径钢桩浮运的封堵装置及施工方法，其封堵装置采用柱型瓶塞形状的结构塞到钢桩的内部，通过液压动力的夹具与钢桩端壁实现固定夹紧，意外情况下不会从钢桩端部脱出；封堵装置与钢桩的内部接触的环形方向设置有两套密封装置，通过设备进行注气加压实现对钢桩端部的密封，与钢桩前端的封堵装置一起将钢桩其形成一个水密的浮筒，满足海上浮运需要；在封堵装置后端设置有左右对称布置的浮箱，能够防止钢桩运输时的水中扭转；通过注气的密封装置，有较好的填缝适应性，能够适应钢桩的圆度形变，密封可靠；控制模块可实现远程操作，解脱操作简单，可以快速脱开；成套的封堵装置结构简单，安装操作方便，能够有效封堵外部海水，防止海水进入钢桩内部，具有良好的安装适应性，制造简单方便，经济性较好，有显著的推广应用价值。
8.下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
附图说明
9.图1是本发明的优选实施例整体结构示意图；图2是本发明的优选实施例封堵装置组成示意图。
10.附图中各部件的标记如下：1、钢桩；2、封堵装置；2.1、导向块；2.2、衬圈；2.3、密封装置；2.4、浮筒；2.5、夹紧卡具；2.6、限扭浮箱；2.7、控制模块。
具体实施方式
11.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通
技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
12.如图1-2所示，一种用于海上大直径钢桩浮运的封堵装置，其特征在于，包括导向块2.1、衬圈2.2、密封装置2.3、浮筒2.4、夹紧卡具2.5、限扭浮箱2.6、控制模块2.7；导向块2.1为前端带斜度的钢制卡块，导向块2.1安装于浮筒2.4前端，导向块2.1有一定的锥度利于封堵装置2整体楔入钢桩1内部；衬圈2.2为采用刚才焊接制造的圆环，浮筒2.4的外部依次等间距设置有3套浮筒衬圈2.2；密封装置2.3为中空可充气圆形一体胶条，密封装置2.3安装于衬圈2.2间隙的凹槽处，密封装置2.3内部紧贴浮筒2.4外部，通过操控控制模块2.7注气加压使密封装置2.3贴紧钢桩1内壁，形成可靠的密封；浮筒2.4为采用钢板卷制且内部布置有分舱的可以自浮的圆柱型结构筒体，浮筒2.4前端设置有满足导向块2.1安装的连接法兰座，浮筒2.4后端外沿设置有满足夹紧卡具2.5安装的连接法兰座，浮筒2.4端部两侧分别设置有满足限扭浮箱2.6安装的连接法兰座，浮筒2.4中央设置有满足控制模块2.7安装的水密舱室；夹紧卡具2.5为带钩型有卡槽的结构架，夹紧卡具2.5端部设置有法兰，夹紧卡具2.5中间槽上部设置有固定卡块，夹紧卡具2.5下部设置有带弹性顶紧液压缩回的顶紧装置，夹紧卡具2.5前端设置有活动卡块；当封堵装置2整体塞入钢桩1时，通过卡槽卡住钢桩1端部实现定位与限位；通过控制模块2.7液压加压使得顶紧装置缩回，便于夹紧卡具2.5的中间槽卡到钢桩1端部；泄压后由于弹簧的作用活动卡块伸出顶紧在钢桩1的内壁上，与外部对应位置的固定卡块一起实现紧密夹紧钢桩1，达到限制封堵装置2脱出以及绕钢桩1内扭转，保证钢桩1的运输安全；限扭浮箱2.6为箱体型金属结构件，限扭浮箱2.6为两套，分别安装于浮筒2.4端部两侧；限扭浮箱2.6通过自身的浮力提供防止钢桩1扭转的限制扭矩，保证钢桩1平稳运输；控制模块2.7为套带液压动力和空气动力以及对应控制阀组系统的模块整体，控制模块2.7安装于浮筒2.4中央内部；控制模块2.7有外接的控制脐带缆，通过远程的操作系统的阀门实现浮筒2.4的压排载、夹紧卡具2.5的卡紧与松开、密封装置2.3的加压涨紧密封与泄压解封等操作，并监测进水情况以及钢桩1水中姿态等，将实时信号传输到外部，供运输过程中实时监测钢桩1安全情况。
13.本发明施工步骤如下：将未安装限扭浮箱2.6的封堵装置2运输至使用现场，清理钢桩1底部端部内壁，吊装封堵装置2缓慢套入钢桩1端部，将封堵装置2推进桩筒内部，直至夹紧卡具2.5卡住钢桩1端部；操作控制模块2.7实现夹紧卡具2.5卡紧钢桩1端部，安装限扭浮箱2.6，完成封堵装置2安装，钢桩1另一端以上述同样步骤安装封堵装置2，实现整套钢桩1水密；将控制模块2.7的脐带缆引出，配合吊装钢桩1入水，采用两条拖轮进行前后牵拉拖带，将脐带缆连接到尾部的拖轮甲板上的控制室，前端拖轮连接钢桩1吊点进行拖带，尾部拖轮限制钢桩1整体摆动；拖轮拖带钢桩1运输至施工现场后，将钢桩1整体靠泊在施工的浮吊船舷侧，浮吊吊机挂扣到钢桩1上端的吊点上，吊臂缓慢进行抬升，同时控制控制模块2.7操作钢桩1内部管系阀门开启，钢桩1内部进水，实现尾部下沉，利于钢桩1翻身直立；钢桩1翻身，依次解封密封装置2.3、夹紧卡具2.5，使封堵装置2从钢桩1端部脱出，依托浮筒2.4辅助，封堵装置2整体漂浮于水面上，通过拖轮的吊机实现回收，浮运完成。
14.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种用于海上大直径钢桩浮运的封堵装置，其特征在于，包括导向块（2.1）、衬圈（2.2）、密封装置（2.3）、浮筒（2.4）、夹紧卡具（2.5）、限扭浮箱（2.6）、控制模块（2.7）；所述导向块（2.1）为前端带斜度的钢制卡块，安装于所述浮筒（2.4）前端；所述衬圈（2.2）为采用刚才焊接制造的圆环，所述浮筒（2.4）的外部依次等间距设置有3套所述浮筒衬圈（2.2）；所述密封装置（2.3）为中空可充气圆形一体胶条，所述密封装置（2.3）安装于所述衬圈（2.2）间隙的凹槽处，所述密封装置（2.3）内部紧贴所述浮筒（2.4）外部；所述浮筒（2.4）为采用钢板卷制且内部布置有分舱的可以自浮的圆柱型结构筒体，所述浮筒（2.4）前端设置有满足所述导向块（2.1）安装的连接法兰座，所述浮筒（2.4）后端外沿设置有满足所述夹紧卡具（2.5）安装的连接法兰座，所述浮筒（2.4）端部两侧分别设置有满足所述限扭浮箱（2.6）安装的连接法兰座，所述浮筒（2.4）中央设置有满足所述控制模块（2.7）安装的水密舱室；所述述夹紧卡具（2.5）为带钩型有卡槽的结构架，所述夹紧卡具（2.5）端部设置有法兰，所述夹紧卡具（2.5）中间槽上部设置有固定卡块，所述夹紧卡具（2.5）下部设置有带弹性顶紧液压缩回的顶紧装置，所述夹紧卡具（2.5）前端设置有活动卡块；所述限扭浮箱（2.6）为箱体型金属结构件，所述限扭浮箱（2.6）为两套，分别安装于所述浮筒（2.4）端部两侧；所述控制模块（2.7）为套带液压动力和空气动力以及对应控制阀组系统的模块整体，所述控制模块（2.7）安装于所述浮筒（2.4）中央内部。2.一种用于海上大直径钢桩浮运的封堵装置施工方法，采用如权利要求1所述的一种用于海上大直径钢桩浮运的封堵装置，其特征在于：所述一种用于海上大直径钢桩浮运的封堵装置施工方法，包括以下步骤：步骤s1：将未安装所述限扭浮箱（2.6）的封堵装置（2）运输至使用现场，清理钢桩（1）底部端部内壁，吊装所述封堵装置（2）缓慢套入所述钢桩（1）端部，将所述封堵装置（2）推进桩筒内部，直至所述夹紧卡具（2.5）卡住所述钢桩（1）端部；步骤s2：操作所述控制模块（2.7）实现所述夹紧卡具（2.5）卡紧所述钢桩（1）端部，安装所述限扭浮箱（2.6），完成所述封堵装置（2）安装，所述钢桩（1）另一端以上述同样步骤安装所述封堵装置（2），实现整套所述钢桩（1）水密；步骤s3：将所述控制模块（2.7）的脐带缆引出，配合吊装所述钢桩（1）入水，采用两条拖轮进行前后牵拉拖带，将脐带缆连接到尾部的拖轮甲板上的控制室，前端拖轮连接所述钢桩（1）吊点进行拖带，尾部拖轮限制所述钢桩（1）整体摆动；步骤s4：拖轮拖带所述钢桩（1）运输至施工现场后，将所述钢桩（1）整体靠泊在施工的浮吊船舷侧，浮吊吊机挂扣到所述钢桩（1）上端的吊点上，吊臂缓慢进行抬升，同时控制所述控制模块（2.7）操作所述钢桩（1）内部管系阀门开启，所述钢桩（1）内部进水，实现尾部下沉，利于所述钢桩（1）翻身直立；步骤s5：所述钢桩（1）翻身，依次解封所述密封装置（2.3）、所述夹紧卡具（2.5），使所述封堵装置（2）从所述钢桩（1）端部脱出，依托所述浮筒（2.4）辅助，所述封堵装置（2）整体漂浮于水面上，通过拖轮的吊机实现回收，浮运完成。

技术总结
本发明公开了一种用于海上大直径钢桩浮运的封堵装置及施工方法，封堵装置由导向块、衬圈、密封装置、浮筒、夹紧卡具、限扭浮箱、控制模块组成，通过夹紧卡具与钢桩端壁实现固定夹紧，封堵装置与钢桩内部接触的环形方向设置有两套密封装置，将钢桩其形成一个水密的浮筒，满足海上浮运需要；在封堵装置后端设置有左右对称布置的限扭浮箱，能够防止钢桩运输时的水中扭转；通过注气的密封装置，有较好的填缝适应性，能够适应钢桩的圆度形变，密封可靠；控制模块可实现远程操作，解脱操作简单，可以快速脱开；成套的封堵装置结构简单，安装操作方便，能够有效封堵外部海水，防止海水进入钢桩内部，具有良好的安装适应性，制造简单，经济性好。好。好。


技术研发人员：孟宪林 李小白 陈伟
受保护的技术使用者：天津市海王星海上工程技术股份有限公司
技术研发日：2020.11.21
技术公布日：2022/5/25