CN104975589A - 预应力混凝土海洋固定平台整体拼装平移装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及预应力混凝土海洋固定平台的整体拼装平移方法，其包括：提供平移轨道以及在所述平移轨道上引导的平移小车；在平移小车上安放浮移工装，在浮移工装上设置浮力筒模块固定构件；在浮移工装上安放多个高度可调的支架工装；将浮力筒模块吊装到浮力筒模块固定构件中；将上部结构平台模块吊装到支架工装上，从而上部结构平台模块的预设接收部与浮力筒模块的顶部相接，浇筑混凝土，待凝固后形成整体预应力混凝土海洋固定平台；驱动平移小车载着预应力混凝土海洋固定平台整体平移。本发明还涉及实现所述方法的装置。
Description
技术领域
本发明大体上涉及预应力混凝土海洋固定平台的整体拼装平移装置和方法，从而便于预应力混凝土海洋固定平台在陆地预制工厂的整体拼装以及平移到运输船舶并在海上整体施工安装。
背景技术
通常，海洋固定应用平台例如海上钻井平台主要是以钢架结构在海上施工建设而成。出于抗海水腐蚀能力强、抗风浪能力高等因素考虑，由钢筋混凝土制成的预应力混凝土海洋固定平台将是对现有海洋固定应用平台有利的替代。
诸如跨海大桥、人工岛、深水港码头等的海水基础设施建设提出了工厂化、大型化、机械化的设计和施工原则。采用在陆地工厂整体预制预应力混凝土海洋固定平台、再将其从陆地工厂运输到运输船舶上、然后在合适的海上位置卸载安装施工将理想地符合上述设计和施工原则。
预应力混凝土海洋固定平台是一种特大型创新海洋固定平台，大体上由钢筋混凝土预制的上部结构平台以及在所述上部结构平台的底部设置的多个（通常例如4个）浮力筒组成，浮力筒为上部结构平台提供部分浮力与支承。通常，预应力混凝土海洋固定平台的标准平台规格至少为50米×50米，在例如海上人工岛的建设过程中，可以事先将这种标准规格的海洋平台成批预制，然后经由大型起重机械和船舶等运输到海洋现场拼装。
可以想见，作为特大型的预应力混凝土结构，这种预应力混凝土海洋固定平台如果先在陆地分模块地预制、然后再在海上现场竖向拼装来实施的话，必须首先用特种运输工具先将各模块分批运送到海洋运输船舶（例如半潜船）上，然后再在预定的海域利用大型海上起重船进行竖向拼装，所用的设备船投资成本极其高昂。
对于深水海域的施工建设而言，如果可以采用在陆地工程整体制造预应力混凝土海洋固定平台且随后整体运输到预定海域安装施工的话，就可以避免上部结构平台模块和多个浮力筒模块在海上竖向拼装施工，节省了特大型海上起重船的投资，实现了海上基础设施建设的工厂化、大型化、机械化的设计和施工原则，提高了预应力混凝土海洋固定平台的建设质量。
但是，由于整体的预应力混凝土海洋固定平台在陆地工厂预制会导致整体重量更重且体积更大，如何将其方便地整体拼接并平移到运输船舶上成为一个重要问题。同时，在大型人工岛的建设施工过程中，有可能需要很多这种预应力混凝土海洋固定平台现场拼装在一起。在这种情况下，选用半潜船施工势必增加建设成本。如何选择方便的海上移动装置来临时运输这种预应力混凝土海洋固定平台也是需要亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种用于预应力混凝土海洋固定平台的整体拼装平移装置和方法，采用本发明的装置和方法，预应力混凝土海洋固定平台可以在陆地工厂混凝土结构预制场所整体拼装后，方便地平移至海洋运输船舶，避免了海上模块竖向拼装带来的成本过高问题且提高了海洋固定平台的建设质量，同时所述平台后续在海洋上的整体浮移在本发明的技术方案中也得到了充分考虑。
根据本发明的一个方面，提供了一种预应力混凝土海洋固定平台的整体拼装平移方法，其包括：
提供平移轨道以及在所述平移轨道上引导的平移小车；
在平移小车上安放浮移工装，在浮移工装上设置浮力筒模块固定构件；
在浮移工装上安放多个高度可调的支架工装；
将浮力筒模块吊装到浮力筒模块固定构件中；
将上部结构平台模块吊装到支架工装上，从而上部结构平台模块的预设接收部与浮力筒模块的顶部相接，浇筑混凝土，待凝固后形成整体预应力混凝土海洋固定平台；
驱动平移小车载着预应力混凝土海洋固定平台整体平移。
优选地，为了确保在吊装的过程中浮力筒模块的顶部与地基保持水平并且确保浮力筒模块的顶部相对于浮移工装处于合适的安装位置，在将浮力筒模块吊装到浮力筒模块固定构件中的过程中，在浮力筒模块与地基之间放入垫块，实现浮力筒模块的顶部调平，并且在驱动平移小车平移之前，拆卸所述垫块。
优选地，为了便于整体拼装后的预应力混凝土海洋固定平台从混凝土结构预制场所平移至海洋运输船舶，所述平移轨道从混凝土结构预制场所一直修建到海洋运输船舶上的堆放位置。
优选地，在所述平移小车载着所述预应力混凝土海洋固定平台整体平移至海洋运输船舶上的堆放位置后，所述平移小车退出海洋运输船舶。
优选地，所述平移小车设有液压顶升装置，用于在所述平移轨道上选择性整体升降所述预应力混凝土海洋固定平台。
优选地，为了确保上部结构平台模块相对于浮力筒模块的准确定位，在将所述上部结构平台模块吊装到所述支架工装上之前，调整所述支架工装的高度，从而各个支架工装的顶部构成一与地基平行的水平面。
优选地，所述浮移工装的浮力筒模块固定构件可拆卸地固持所述浮力筒，从而当根据本发明的预应力混凝土海洋固定平台运输到预定海域后，再经由浮移工装拖到预定海上位置后，浮移工装能够从预应力混凝土海洋固定平台卸下，以备再用。
优选地，在所述海洋运输船舶上的堆放位置设有基座，所述应力混凝土海洋固定平台经由所述浮移工装固定在所述基座上。
优选地，所述支架工装是千斤顶。
优选地，所述浮力筒模块为多个、尤其为4个，并且所述浮力筒模块固定构件的数量与所述浮力筒模块相同。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于实现根据上述应力混凝土海洋固定平台的整体拼装平移方法的装置，所述装置包括：
平移轨道；
在所述平移轨道上引导的平移小车；
在平移小车上安放的浮移工装，在浮移工装上设置浮力筒模块固定构件；以及
在浮移工装上安放多个高度可调的支架工装，其中，
浮力筒模块吊装到浮力筒模块固定构件中，在浮力筒模块与地基之间放入垫块，实现浮力筒模块的顶部调平；
上部结构平台模块吊装到支架工装上，从而上部结构平台模块的预设接收部与浮力筒模块的顶部相接，浇筑混凝土，待凝固后形成整体预应力混凝土海洋固定平台；并且
驱动平移小车能够载着预应力混凝土海洋固定平台整体平移。
采用本发明的上述技术手段，可以在陆地工厂的混凝土结构预制场所将混凝土预制的上部结构平台模块与多个混凝土预制的浮力筒模块拼接形成整体的混凝土预应力海洋固定平台，同时可以实现整体的工位平移以及平移到海洋运输船舶上，避免了此类海洋固定平台在海上竖向拼装的施工过程，提高了混凝土预应力海洋固定平台的建设质量。同时，由于浮移工装的设置，所以本发明不仅考虑到混凝土预应力海洋固定平台在陆地上的整体平移的问题，同时还考虑了混凝土预应力海洋固定平台运输到海上后的浮移问题，也就是说本发明同时提供了陆地整体平移以及后续海上浮移的解决方案，充分体现了工厂化、大型化、机械化的设计和施工原则。
附图说明
从后述的详细说明并结合下面的附图将能更全面地理解本发明的前述及其它方面。在附图中：
图1示意性地示出了根据本发明的预应力混凝土海洋固定平台整体平移装置的一部分的侧视图；并且
图2示意性示出了根据本发明的预应力混凝土海洋固定平台整体平移装置的运输俯视图。
具体实施方式
在本申请的各附图中，结构相同或功能相似的特征由相同的附图标记表示。
本说明书以下将示意性但非限制性地说明根据本发明的预应力混凝土海洋固定平台整体平移装置，应当清楚这种海洋固定平台也可以是任何大型水上结构设施，也就是说本发明的整体平移装置可以应用于任何大型水上结构设施的建设施工。
此外，本说明书并不涉及整体预应力混凝土海洋固定平台本身的制造过程，本领域技术人员可以采用任何已知的钢筋混凝土构筑方法在陆地工厂的混凝土结构预制场所建造这种预应力混凝土海洋固定平台。
例如，本发明所涉及的每个预应力混凝土海洋固定平台可以包括钢筋混凝土预制的一个上部结构平台以及在所述上部结构平台的底部设置的多个（本说明书以下仅以4个为例进行说明）浮力筒。上部结构平台起到承载平台的作用，并且浮力筒为底端封闭的中空混凝土预制结构，起到为所述上部结构平台提供一部分浮力以及海底支承的作用。这种特大型混凝土构件的制作方式是分模块地预制浮力筒模块和上部结构平台模块，然后再在陆地工厂利用大型起重设施将上部结构平台模块与浮力筒模块拼接形成为一个整体的预应力混凝土海洋固定平台。上部结构平台的面积至少为50米×50米，浮力筒模块的直径大致为至少8至10米。
以下参照附图1介绍根据本发明的预应力混凝土海洋固定平台的整体拼装平移方法。
应当清楚，通常陆地工厂的选址会靠近海岸码头，这样尽量缩短从混凝土结构预制场所到运输船舶之间的平移距离。首先，在混凝土结构预制场所修筑平移基础构筑物7。该平移基础构筑物7可以是地面基础构筑物或地上基础构筑物，由钢筋混凝土构筑而成，从混凝土结构预制场所的拼装工位可以一直修筑至停泊海洋运输船舶的码头。
根据本发明的技术方案，首先，在预制场所的地面基础7上安装两个平移轨道1。然后，再在这两个平移轨道1上安装4组平移小车2。如图1所示，地面基础7可以高于地面8。例如，每个平移轨道1上安装两组平移小车2。平移小车2可以为特大型构件运输领域中专用的平移小车，主要用于承载超重超大构件实现在水平面上的平移功能。平移小车2设有液压顶升装置，用于沿与地面8垂直的方向实现升降。平移轨道1可以为大型构件运输领域中专用的平移轨道，用于与平移小车配合，引导平移小车2平稳移动。例如，平移轨道1可以从混凝土结构预制场所一直修建到海洋运输船舶（图中未示出）上的堆放位置。
然后，经由大型起重设施在平移小车2上安装一套预先制好的浮移工装3。
浮移工装3的基本结构与半潜舶（半潜驳）类似，但是没有动力驱动。例如，浮移工装可以包括多个海水压载舱，各个海水压载舱由管路相连，可以受控地由压载泵选择性充卸海水从而提供浮沉。浮移工装大体上为矩形构件，在四个角处设有系泊装置，可以由拖船在海上拖动。浮移工装主要用于承载特大型构件在海面上浮移。
在浮移工装3的左右两侧与浮力筒模块构件相连的位置可以事先预制有例如4个浮力筒模块固定构件5。浮力筒模块固定构件5可以是任何可以拆卸地固定浮力筒模块的机械构件，只要浮力筒模块与上部结构平台模块拼装形成整体海洋固定平台后可以方便地从浮力筒脱离即可。例如，浮力筒模块固定构件5为设有液压夹持机构形式的机械装置，从而可以在液压的驱动下临时夹持固定或释放浮力筒。
当浮移工装3在平移小车2上安放就位后，在混凝土结构预制场所利用起重机将4个混凝土预制好的浮力筒模块10吊装到浮移工装3的相应的浮力筒模块固定构件5中。优选地，在此过程中，在地面8上预放置垫块6，从而其位于所吊装的浮力筒模块10与地面8之间，使得浮力筒模块的顶部调整水平。吊装的结果是4个浮力筒模块与水平面（即地面8）垂直地固定就位。
然后，再在浮移工装3的顶面上安装多个高度升降可调的支架工装4。所述支架工装4例如是千斤顶。支架工装4的一个主要作用是临时地支承待安装的上部结构平台模块9。根据所要安装的混凝土预制的上部结构平台模块9要求，在高度方向上合适地调整每个支架工装4从而支架工装4的顶部形成一个一致的安装上部结构模块的水平面，例如该水平面可以与地面8平行。
接着，利用大型起重设施例如起重机将事先预制好的上部结构平台模块9放置到多个支架工装4上。在上部结构平台模块9中的预定位置处可以设有预制好的孔或接收部，用于相应地接收浮力筒模块10的顶部。在浮力筒模块10的顶部可以预设有钢筋，从而向所述孔或接收部中浇注混凝土，待混凝土凝固后每个浮力筒模块10与上部结构平台模块9，形成一个整体的海洋固定平台。
当如上所述地完成了预应力混凝土海洋固定平台的整体拼装以后，启动平移小车2的液压顶升装置将预应力海洋固定平台整体顶升，从而4个浮力筒的底部离开地面8上放置的垫块6。然后，如图2中的箭头所示，平移小车2可以在平移轨道1上作平移驱动，从而载着预应力海洋固定平台整体平移直至海洋运输船舶上的堆放位置。接着，平移小车2的液压顶升装置降低使得浮移工装3的底部与海洋运输船舶甲板上的支承座面接触。经由浮移工装3将预应力混凝土海洋固定平台整体固定在海洋运输船舶的甲板上。此后，继续降低平移小车2的液压顶升装置，使得平移小车2与浮移工装3脱离接触，然后反向驱动平移小车2沿着平移轨道1退出海洋运输船舶。至此，完成预应力混凝土海洋固定平台整体装船运输平移。
综上所述，根据本发明的预应力混凝土海洋固定平台的整体拼装平移方法可以包括以下步骤：
提供平移轨道以及在所述平移轨道上引导的平移小车；
在平移小车上安放浮移工装，在浮移工装上设置浮力筒模块固定构件；
在浮移工装上安放多个高度可调的支架工装；
将浮力筒模块吊装到浮力筒模块固定构件中；
将上部结构平台模块吊装到支架工装上，从而上部结构平台模块的预设接收部与浮力筒模块的顶部相接，浇筑混凝土，待凝固后形成整体预应力混凝土海洋固定平台；
驱动平移小车载着预应力混凝土海洋固定平台整体平移。
采用本发明的技术手段，在实现预应力混凝土海洋固定平台在陆地工厂的混凝土结构预制场所的整体拼装的同时，还解决了特大型混凝土构件整体平移以及平移到海洋运输船舶上的难题。另外，采用本发明的技术手段，预应力混凝土海洋固定平台可以事先在工厂整体拼装好，解决了在海洋现场竖向拼装海洋固定平台模块施工所造成的成本升高的问题同时保证了预应力混凝土海洋固定平台的建设质量。
本领域技术人员应当清楚，本发明的思路并不限于以上示意性描述的内容，任何可以想到的合理替代均可以在本发明的技术方案中采用。例如，为了在吊装浮力筒模块的过程中实现更为精确的微调，可以用于千斤顶替代垫块6使用。在此情况下，无需启动平移小车2的液压顶升装置而仅仅启动千斤顶下降，即可实现平移小车2载着海洋固定平台的整体平移。
另外，采用本发明的技术手段，在预应力混凝土海洋固定平台整体拼装时，集成了浮移工装，并且该浮移工装不仅可以帮助预应力混凝土海洋固定平台在海洋运输船舶上的固定，并且待海洋运输船舶到达预定海域后，还可以帮助预应力混凝土海洋固定平台在海上按照需要浮移固定。也就是说，本发明的技术方案不仅考虑了预应力混凝土海洋固定平台在陆地上的整体平移问题，同时还兼顾了预应力混凝土海洋固定平台后续在海上的整体平移问题。
Claims (20)
1.一种预应力混凝土海洋固定平台的整体拼装平移方法，其包括：
提供平移轨道以及在所述平移轨道上引导的平移小车；
在平移小车上安放浮移工装，在浮移工装上设置浮力筒模块固定构件；
在浮移工装上安放多个高度可调的支架工装；
将浮力筒模块吊装到浮力筒模块固定构件中；
将上部结构平台模块吊装到支架工装上，从而上部结构平台模块的预设接收部与浮力筒模块的顶部相接，浇筑混凝土，待凝固后形成整体预应力混凝土海洋固定平台；
驱动平移小车载着预应力混凝土海洋固定平台整体平移。
2.根据权利要求1所述的预应力混凝土海洋固定平台的整体拼装平移方法，其特征在于，在将浮力筒模块吊装到浮力筒模块固定构件中的过程中，在浮力筒模块与地基之间放入垫块，实现浮力筒模块的顶部调平，并且在驱动平移小车平移之前，拆卸所述垫块。
3.根据权利要求1或2所述的预应力混凝土海洋固定平台的整体拼装平移方法，其特征在于，所述平移轨道从混凝土结构预制场所一直修建到海洋运输船舶上的堆放位置。
4.根据权利要求3所述的预应力混凝土海洋固定平台的整体拼装平移方法，其特征在于，在所述平移小车载着所述预应力混凝土海洋固定平台整体平移至海洋运输船舶上的堆放位置后，所述平移小车退出海洋运输船舶。
5.根据前述权利要求任一所述的预应力混凝土海洋固定平台的整体拼装平移方法，其特征在于，所述平移小车设有液压顶升装置，用于在所述平移轨道上选择性整体升降所述预应力混凝土海洋固定平台。
6.根据前述权利要求任一所述的预应力混凝土海洋固定平台的整体拼装平移方法，其特征在于，在将所述上部结构平台模块吊装到所述支架工装上之前，调整所述支架工装的高度，从而各个支架工装的顶部构成一与地基平行的水平面。
7.根据前述权利要求任一所述的预应力混凝土海洋固定平台的整体拼装平移方法，其特征在于，所述浮移工装的浮力筒模块固定构件可拆卸地固持所述浮力筒。
8.根据权利要求3至7任一所述的预应力混凝土海洋固定平台的整体拼装平移方法，其特征在于，在所述海洋运输船舶上的堆放位置设有基座，所述应力混凝土海洋固定平台经由所述浮移工装固定在所述基座上。
9.根据前述权利要求任一所述的预应力混凝土海洋固定平台的整体拼装平移方法，其特征在于，所述支架工装是千斤顶。
10.根据前述权利要求任一所述的预应力混凝土海洋固定平台的整体拼装平移方法，其特征在于，所述浮力筒模块为至少4个，并且所述浮力筒模块固定构件的数量与所述浮力筒模块相同。
11.一种用于实现根据前述权利要求任一所述的预应力混凝土海洋固定平台的整体拼装平移方法的装置，所述装置包括：
平移轨道；
在所述平移轨道上引导的平移小车；
在平移小车上安放的浮移工装，在浮移工装上设置浮力筒模块固定构件；以及
在浮移工装上安放多个高度可调的支架工装，其中，
浮力筒模块吊装到浮力筒模块固定构件中；
上部结构平台模块吊装到支架工装上，从而上部结构平台模块的预设接收部与浮力筒模块的顶部相接，浇筑混凝土，待凝固后形成整体预应力混凝土海洋固定平台；并且
驱动平移小车能够载着预应力混凝土海洋固定平台整体平移。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，在将浮力筒模块吊装到浮力筒模块固定构件中的过程中，在浮力筒模块与地基之间放入垫块，实现浮力筒模块的顶部调平，并且在驱动平移小车平移之前，拆卸所述垫块。
13.根据权利要求11或12所述的装置，其特征在于，所述平移轨道从混凝土结构预制场所一直修建到海洋运输船舶上的堆放位置。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，在所述平移小车载着所述预应力混凝土海洋固定平台整体平移至海洋运输船舶上的堆放位置后，所述平移小车退出海洋运输船舶。
15.根据权利要求11至14任一所述的装置，其特征在于，所述平移小车设有液压顶升装置，用于在所述平移轨道上选择性整体升降所述预应力混凝土海洋固定平台。
16.根据权利要求11至15任一所述的装置，其特征在于，在将所述上部结构平台模块吊装到所述支架工装上之前，调整所述支架工装的高度，从而各个支架工装的顶部构成一与地基平行的水平面。
17.根据权利要求11至16任一所述的装置，其特征在于，所述浮移工装的浮力筒模块固定构件可拆卸地固持所述浮力筒。
18.根据权利要求14至17任一所述的装置，其特征在于，在所述海洋运输船舶上的堆放位置设有基座，所述应力混凝土海洋固定平台经由所述浮移工装固定在所述基座上。
19.根据权利要求11至18任一所述的装置，其特征在于，所述支架工装是千斤顶。
20.根据权利要求11至19任一所述的装置，其特征在于，所述浮力筒模块为为多个、尤其为4个，并且所述浮力筒模块固定构件的数量与所述浮力筒模块相同。
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