旋转式水上打桩导架及水上群桩基础打桩工艺技术领域
本实用新型属于水上桩基施工，尤其涉及一种旋转式水上打桩导架及
水上群桩基础打桩工艺。
背景技术
高桩承台基础结构是在群桩基础上后浇混凝土承台形成的一种水工
结构，基桩多采用斜桩，具有承载力高、稳定性好等优点，在码头、海上
风电等领域得到了广泛的应用。特别是在海上风电领域，采用多根斜桩抵
抗风机水平荷载，受力最为合理，是比较经济合理的风机基础形式，在浙
江、天津、河北等淤泥质海岸地区具有明显的优势。但是，混凝土高桩承
台传统工艺都是采用打桩船进行施工，由于海上风电均处于离岸较远的外
海，施工无掩护，风急浪高，作业海况恶劣，导致打桩船可作业时间非常
少，施工效率极低，且打桩时容易损坏打桩架或者钢桩，发生事故，因此，
制约了混凝土高桩承台基础风机在海上风电领域的推广使用。
专利申请号：201420271911.3公开了一种移动式水上打桩导架，其特
征是：包括中心大钢柱、桁架结构和若干个容水仓，所述中心大钢柱通过
桁架结构固接构成整体导架架构，所述中心大钢柱通过横向桁架与桩位处
小钢柱固定连接，所述桩位处小钢柱之间连接有纵向桁架，所述桩位小钢
柱之间连接有横向桁架，所述整体导架结构内设有容水仓，所述整体导架
结构设有操作平台，所述操作平台及容水仓上安装有抱桩器。上述专利公
开了一种导架结构，但是其结构过于复杂，加工成本高，现场施工困难，
运输成本过高，不利于推广。
专利申请号：201010106246.9公开了一种自变位万向可调打桩架及其
使用方法，其特征是：打桩架采用全自动液压抱合装置在导向油缸的作用
下可以绕纵轴、横轴进行任意角度的倾斜并可以绕铰链活动；自动打桩架
可以做纵向和横向移动。其使用方法包括以下步骤：为起重船定好位后，
预设好打桩位置，定位并锁紧，通过导向油缸自身的伸缩绕横轴和纵轴摆
动并带动全自动液压抱合装置的转动实现万向倾斜、把基础桩吊到全自动
液压抱合装置里面，全自动液压抱合装置夹紧钢桩并自动找正中心。上述
专利公开了一种导向架结构及其使用方法，解决了打桩过程中可以打任意
方向斜桩的问题，且一次驻位可沿船纵轴线方向施打多根桩，但该专利并
未解决船舶一次驻位即可施打全部群桩的问题。
专利申请号：200520110162.7公开了一种水下打桩导器,包括有一支
架板和一撞针,所述支架板上设置有至少一连接板,且所述支架板中心处
设置有一撞针容置孔；所述撞针穿设在所述撞针容置孔中,并通过易断的
绳子与所述支架板连接,且撞针顶部设置有一信号线。该实用新型可以很
好的应用在能见度比较低的水下打桩操作中,避免了采用ROV或者潜水员
观察的不足，但其缺陷是仅对单根桩的打桩深度进行了控制，并未解决施
打斜桩及群桩的问题。
专利申请号：201220262484.3公开了一种有关H型钢和钢板桩施工
一体完成的打桩定位导向架，其特征是：导向架为立体长方形框架，顶部
设有工作平台，钢板连结上部设有两块钢板，主体长方形底部设有钢板，
顶部和底部导向架上设有相应的打桩定位导向架，若干个梯形钢板桩导向
管上设有若干H型钢导向孔支架，导向管连接之间设有导调节装置及钢缆，
导向架的左右两侧分别设有定位器，导向架与主体长方形框架的左右连接
处分别设有水平调节装置。该结构的缺陷是导向架只用用于控制沿一个轴
线施打的H型钢和钢板桩，并未解决施打斜桩及群桩的问题。
专利申请号：201510023908.9公开了一种旋转式水上打桩导架，其特
征是：包括定位钢桩、导架和抱桩器，所述导架包括上层导架和下层导架，
上层导架和下层导架分别包括固定桁架、标准段桁架和定位桁架，固定桁
架、标准段桁架和定位桁架从后到前依次连接，所述定位桁架上固接有抱
桩器，所述上层导架通过套管桁架与下层导架连接成整体的同组打桩导
架，所述套管桁架内侧固接有套管，所述套管下端固接有法兰盘，所述定
位钢桩下端设有牛腿，所述牛腿上设有牛腿预留插孔，所述套管插接在定
位钢桩上，其法兰盘通过插销与牛腿连接。该结构的缺陷是上层导架和下
层导架通过套管桁架连接为整体结构，导致导架重量较大，不易旋转，整
体结构过于复杂，加工成本高，现场施工困难，运输成本过高，不利于推
广。
实用新型内容
本发明是为了克服现有技术中的不足，提供一种旋转式水上打桩导架
及水上群桩基础打桩工艺，可实现基桩的精确定位，施打任意半径和角度
的斜桩，实现一次船舶驻位施打全部群桩基础。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现，一种旋转式水上打
桩导架，包括定位桩、上、下层导架和抱桩器，其特征是：所述定位桩上
端固接有定位桩上层法兰盘，其下端固接有定位桩下层法兰盘，定位桩上、
下层法兰盘上分别固接有上、下层导架底座，所述上、下层导架底座上表
面分别设置有上、下层导架底座螺栓孔，所述上、下层导架底座上通过插
入螺栓孔的螺栓分别固定有上、下层导架外伸缩机构。
所述上、下层导架外伸缩机构横截面形状呈“凹”字形，上、下层导
架外伸缩机构分别沿上、下层导架底座纵向滚动或滑动；所述上、下层导
架外伸缩机构上设置有抱桩器，所述抱桩器呈十字形对称设置，所述
上、下层导架外伸缩机构前端安装抱桩器的活动挡板通过销轴销接构成
能够开启闭合的活动挡板。
所述上、下层导架底座平面形状呈矩形，其平面上分别设置有上下
层导架底座法兰盘，法兰盘圆环周围均布有法兰盘插孔，所述法兰盘插
孔分别与定位桩上、下层法兰盘插孔一一对应。
所述上、下层导架采用型钢。
所述定位桩上端和下端沿其圆周分别间隔设有若干只定位桩上、下层
法兰盘牛腿，定位桩上、下层法兰盘牛腿上分别固接有定位桩上、下层法
兰盘，所述定位桩上、下层法兰盘与上、下层导架底座固接。
所述抱桩器采用环形液压抱桩器或方形导向抱桩器。
一种旋转式水上打桩导架的水上群桩基础打桩工艺，在群桩基础中心
位置打设一根临时定位桩，并安装旋转式水上打桩导架作为施工作业平台
和测量平台，旋转式水上打桩导架调节控制基础桩的平面位置、斜度、标
高；通过全回转起重船或其他起重设备吊装打桩锤进行基础桩沉桩施工，
通过旋转式水上打桩导架调整伸缩距离和旋转角度，即可进行群桩施工；
具体实施步骤如下：
一、安装旋转式水上打桩导架
(1)施工船舶驻位，测量出群桩基础的中心位置，打设定位桩；
(2)安装下层导架：将下层导架底座与定位桩下层法兰盘连接固定；
(3)安装上层导架：将上层导架底座与定位桩上层法兰盘连接固定；
(4)根据基础桩的平面位置和斜度要求，调节上、下层导架外伸缩机
构的外伸长度，并与上、下层导架底座固定；
(5)打开位于上、下层导架外伸缩机构前端的抱桩器活动挡板；
二、打基础桩
(6)起重船或其他起重设备吊机将基础桩吊入抱桩器中，关闭抱桩器
的活动挡板；
(7)启动抱桩器上的顶推装置，微调基础桩的平面位置和斜度；
(8)起重船或其他起重设备吊机钩头下降，使基础桩自沉入泥；
(9)起重船或其他起重设备吊机吊装打桩锤套入或夹住基础桩顶端，
将基础桩沉入设计标高；
(10)打开位于上、下层导架外伸缩机构前端的活动挡板；
(11)解除上、下层导架外伸缩机构与导架底座的固定，将上、下层导
架外伸缩机构缩回；
(12)解除上、下层导架与定位桩上、下层法兰盘的固定；
(13)根据下一基础桩的平面位置，将上、下层导架整体围绕定位桩旋
转至下一桩位；
(14)重复步骤(2)～(13)，直至全部基础桩施工完毕；
(15)拆除上、下层导架；
(16)拔出定位桩；
重复上述步骤进行下一组基础沉桩施工。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有结构简单、造价低廉、施工
方便，能循环使用的特点，可实现基桩的精确定位，施打任意半径和角度
的斜桩，实现一次船舶驻位即可施打全部群桩基础，可极大提高施工效率，
降低船机施工费用。
附图说明
图1是本发明的结构立面示意图；
图2是定位桩结构示意图；
图3是定位桩法兰盘截面示意图A-A；
图4是下层导架立面图；
图5是下层导架平台平面图；
图6是下层导架外伸机构平面示意图；
图7是下层导架平台与下层导架外伸机构连接示意图。
图中：1-定位桩，2-上层导架底座，3-上层导架外伸缩机构，4-下层导架
底座，5-下层导架外伸缩机构，6-基础桩，7-定位桩上层法兰盘，8-定位
桩下层法兰盘，9-定位桩上层法兰盘牛腿，10-定位桩下层法兰盘牛腿，
11-定位桩下层法兰盘插孔，12-导架底座螺栓孔，13-导架外伸缩机构螺
栓孔，14-抱桩器，15-下层导架底座法兰盘，16-法兰盘插孔，17-下层
导架活动挡板。
具体实施方式
以下结合较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方法如下：
详见附图1-7，本实施例提供一种旋转式水上打桩导架，包括定位桩
1、上、下层导架和抱桩器，所述定位桩上端固接有定位桩上层法兰盘
7，其下端固接有定位桩下层法兰盘8，定位桩上、下层法兰盘上分别固
接有上、下层导架底座2、4，所述上、下层导架底座上表面分别设置有
上、下层导架底座螺栓孔12，所述上、下层导架底座上通过插入螺栓孔
的螺栓分别固定有上、下层导架外伸缩机构3、5，上、下层导架外伸缩
机构对应设置下层导架外伸缩机构螺栓孔13。所述上、下层导架外伸缩
机构横截面形状呈“凹”字形，上、下层导架外伸缩机构分别沿上、下
层导架底座纵向滚动或滑动，上、下层导架外伸缩机构与上、下层导架
底座通过插入螺栓固定。所述上、下层导架外伸缩机构上设置有抱桩器
14，所述抱桩器呈十字形对称设置，所述上、下层导架外伸缩机构前端
安装抱桩器的活动挡板通过销轴销接构成能够开启闭合的活动挡板17。
所述上、下层导架底座平面形状呈矩形，其平面上分别设置有上下层导
架底座法兰盘15，法兰盘圆环周围均布有法兰盘插孔16，所述法兰盘插
孔分别与定位桩上、下层法兰盘插孔一一对应。所述上、下层导架采用型
钢。所述定位桩上端和下端沿其圆周分别间隔设有若干只定位桩上、下
层法兰盘牛腿9、10，定位桩上、下层法兰盘牛腿上分别固接有定位桩
上、下层法兰盘，所述定位桩上、下层法兰盘与上、下层导架底座固
接。所述抱桩器采用环形液压抱桩器或方形导向抱桩器。
采用海上高桩承台基础斜桩吊打导向架施工的工艺流程为：
(1)加工制作定位桩，导架和抱桩器，定位桩为上细下粗结构，定位
桩上设有定位桩上层法兰盘和定位桩下层法兰盘；导架分为上层导架和下
层导架，上层导架包括上层导架底座和上层导架外伸机构，下层导架包括
下层导架底座和下层导架外伸机构，上、下层导架的导架底座和外伸机构
通过螺栓连接，外伸机构外端均布置有抱桩器；
(2)沉桩定位：采用GPS定位系统测量出群桩基础的中心位置，打桩
船驻位，起重机起吊定位桩，并在沉桩前调整定位桩上法兰盘的方向，定
位桩自沉入泥后，起吊振动锤将定位桩沉至指定标高位置；
(3)下层导架安装：将下层导架底座和下层导架外伸缩机构连接为整
体下层导架，潮水低于定位桩下层法兰盘时进行下层导架安装，起重机将
下层导架吊起，缓慢通过定位桩上层法兰盘放置在定位桩下层法兰盘上，
并调整下层导架的水平面角度，使下层导架底座法兰盘插孔16位置与定
位桩下层法兰盘插孔11位置对应，拧入螺栓进行固定。下层导架安装完
成后，调整下层导架外伸缩机构的伸缩长度，达到设计长度后，通过螺栓
将下层导架外伸缩机构连接到下层导架底座上；
(4)上层导架安装：将上层导架底座和上层导架外伸缩机构连接为整
体上层导架，起重机将上层导架吊起放置在定位桩上层法兰盘上，调整上
层导架的水平面角度，使上层导架平台法兰盘的插孔位置与定位桩上层法
兰盘插孔位置对应，并与下层导架的方向一致，随后拧入螺栓进行固定。
上层导架安装完成后，调整上层导架外伸缩机构的伸缩长度，达到设计长
度后，通过螺栓将上层导架外伸机构3连接到上层导架底座上；
(5)基础桩立桩：上、下层导架外伸缩机构的活动挡板打开，起重机
起吊基础桩放入打桩船侧弦稳桩器使基础桩6自沉入泥，起重机起吊振动
锤并夹住基础桩顶部，将自沉的基础桩拔出，将其吊入下层导架抱桩器14
中，使基础桩与下层导架抱桩器14内侧接触，并保持基础桩未入泥，随
后趴杆，使基础桩倾斜，进入上层导架抱桩器中，将上、下层导架外伸缩
机构的活动挡板关闭，完成基础桩的立桩和斜度调整；
(6)振动沉桩：开启振动锤将基础桩下沉至设计标高位置；当桩顶标
高低于上层导架标高时，桩顶标高距上层导架抱桩器1.0～2.0m位置时停
止沉桩，打开上层导架外伸缩机构的活动挡板，将连接上层导架底座和上
层导架外伸缩机构的螺栓松开，将上层导架外伸缩机构沿上层导架底座缩
回，随后开启振动锤继续沉桩，将基础桩沉至设计标高位置；
(7)导架旋转：施工完一根基础桩6后，打开下层导架外伸缩机构的
下层导架活动挡板17，将连接下层导架底座和下层导架外伸缩机构的螺栓
松开，将下层导架外伸缩机构沿下层导架底座缩回，并把连接下层导架底
座和定位桩下层法兰盘上的螺栓松开，将下层导架旋转一个角度至下一个
打桩位置，随后用螺栓把下层导架底座法兰盘和定位桩下层法兰盘重新固
定，调整下层导架外伸缩机构的伸缩长度，达到设计要求后，通过螺栓将
下层导架外伸缩机构连接到下层导架底座上。将上层导架旋转一个角度并
固定，其操作实施步骤与下层导架相同；
(8)重复步骤(5)～(7)，将群桩基础的其余基础桩6沉至设计标高位
置。
(9)振拔定位桩：群桩基础施工完成后，拆除导架，起吊振动锤将定
位桩夹紧，开启振动锤将定位桩拔出，完成一个群桩基础的施工。
上述参照实施例对该一种海上高桩承台基础斜桩吊打导向架及其施
工工艺进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围
列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应
属本发明的保护范围之内。