CN107642103A - 一种用于海上风电单桩基础稳桩定位平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于海上风电单桩基础稳桩定位平台，其包括：主平台，其艏部设置喂桩口；抱桩机构，设置在主平台的艏部，与单桩基础配合连接；四个平台桩腿，每个平台桩腿上设有冲桩系统；四个抬升系统，每个抬升系统对应安装在一个平台桩腿与主平台的交接处；两个舵浆系统，这两个舵浆系统设置在主平台的艉部；四套锚绞车，这四套锚绞车对称设置在主平台的左右舷艏/艉处。本发明提供的用于海上风电单桩基础稳桩定位平台能够有效实现稳桩、定位功能。

Description

一种用于海上风电单桩基础稳桩定位平台

技术领域

本发明涉及一种单桩基础稳桩平台，具体涉及一种用于海上风电单桩基础稳桩定位平台。

背景技术

单桩基础以其工厂整体化制作，造价低，施工方便，无需海床准备，安装简便等优点，目前广泛的应用于我国海上风电场建设中。根据我国主要海上风电场统计，单桩基础占比达到46％，随着海上风电建设发展，单桩基础型式在近海风场占比越来越大。

现有的大型单桩基础直径为4.2-6.7米，平均桩长约60-86m，平均桩重550-800t。单桩基础施工质量、垂直度控制等要求较高(平面度≤50cm，垂直度≤3‰)。目前国内采用工艺辅助桩稳桩平台的方法，以解决超大型单桩基础的沉桩技术。

图1和图2为工艺辅助桩稳桩平台结构，单桩基础沉桩作业开始前，先将稳桩平台3吊起放置在海底平面上，稳桩平台顶部突出水面约2m；

然后使用振动锤将工艺桩2沉入海底至标高，再将稳桩平台3吊起离水面7-8m，并与工艺桩2固定连接。上述作业完成后，将单桩基础1喂入稳桩平台抱桩器4内，抱桩器4内的液压千斤顶将单桩垂直度调整至达到要求后，使用液压冲击锤，将单桩基础1沉至标高。

上述稳桩平台结构存在如下缺点：

(1)水深加深时，稳桩平台的制作高度要增加，造成制作成本增加；

(2)工艺辅助桩需要振动锤沉桩，所以需要配置起重船和振动锤，增加了船机设备配置；

(3)稳桩平台与工艺辅助桩的固定，需要使用焊接工艺，工艺辅助桩拔起时，需要再将连接处割掉，整个过程繁琐，操作不便，耗时、耗人力，造成整体工效降低；

(4)稳桩平台移位需使用运输驳船。

发明内容

针对现有稳桩平台所存在的问题，需要一种新的单桩基础稳桩平台方案。

为此，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于海上风电单桩基础稳桩定位平台，提高单桩基础稳桩定位平台的可靠性和便捷性。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于海上风电单桩基础稳桩定位平台，所述大型单桩基础稳桩平台包括：

主平台，所述主平台的艏部设置喂桩口；

抱桩机构，所述抱桩机构设置在主平台艏部的喂桩口处，所述抱桩机构与单桩基础配合连接；

四个平台桩腿，这四个平台桩腿分别设置在主平台的四个端部，主平台可沿着平台桩腿进行上下位移，每个平台桩腿上设有冲桩系统；

四个抬升系统，每个抬升系统对应安装在一个平台桩腿与主平台的交接处，抬升系统可驱动主平台沿着平台桩腿进行上下位移；

两个舵浆系统，这两个舵浆系统设置在主平台的艉部；

四套锚绞车，这四套锚绞车对称设置在主平台的左右舷艏/艉处。

在本发明的一个优选实施例中，所述抱桩机构为单边缺口结构，缺口处设有相应的封口结构。

在本发明的一个优选实施例中，所述抱桩机构包括若干顶推油缸、若干前端带滚轮的固定支架、若干推拉油缸以及若干滑动油缸座，所述若干顶推油缸通过若干滑动油缸座沿喂桩口周向均匀依次分布；所述若干推拉油缸对应于若干滑动油缸座设置，以驱动滑动油缸座移动；所述若干前端带滚轮的固定支架依次设置在若干顶推油缸之间。

在本发明的一个优选实施例中，所述主平台由箱型钢质结构连接而成，为单层底和单甲板结构，所述主平台的左右舷各增设前后两个固桩室。

在本发明的一个优选实施例中，所述平台桩腿为钢管结构，且不配桩靴，所述平台桩腿底部设有一截可拆卸桩腿。

在本发明的一个优选实施例中，所述抬升系统包括齿条板，驱动齿轮以及齿轮驱动机构，齿条板固设在桩腿上，驱动齿轮固定于平台甲板上，并与齿条板啮合，齿轮驱动机构驱动驱动齿轮，使其与齿条板啮合传动。

在本发明的一个优选实施例中，所述抬升系统的单腿额定抬升能力为300t，平台升降速度为0.2-0.6m/min。

在本发明的一个优选实施例中，所述舵浆系统为全回转甲板组合式舵桨，由驱动电机，减速机，全回转传动轴，导流罩，浆叶以及舵桨安装基座配合构成。

在本发明的一个优选实施例中，所述锚绞车额定拉力为80kN。

本发明提供的用于海上风电单桩基础稳桩定位平台能够有效实现稳桩、定位功能。同时本方案还能够保证单桩基础施工质量的前提下，还具有如下优点：

(1)能够根据水深变化，自动调节气隙；

(2)平台桩腿能够自动入泥和上拔，减少船机设备使用，降低施工成本；

(3)平台的操作及单桩基础垂直度的测量、调整和监控，均实现自动化操作和控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的工艺辅助桩稳桩平台结构的主视图；

图2为现有的工艺辅助桩稳桩平台结构的俯视图；

图3为本发明实例中平台的主视图；

图4为本发明实例中平台的俯视图；

图5为本发明实例中抱桩机构的结构示意图；

图6为本发明实例中抬升系统的结构示意图；

图7为本发明实例中舵浆系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图3和图4，本发明提供的用于海上风电单桩基础稳桩定位平台，其包括主平台100、抱桩机构200、四个平台桩腿300、四个抬升系统400、两个舵浆系统500和四套锚绞车600。

主平台100，其由箱型钢质结构连接而成，为单层底和单甲板结构，其是为本申请的操作平台和用于安装稳固单桩基础。

在主平台100的左右舷各增设前后两个固桩室，固桩室可用于对单桩基础进行初步固定。

同时在主平台100艏部的中部开设有相应的喂桩口110，用于与抱桩机构200配合完成对单桩基础在沉桩前进行稳桩。

抱桩机构200，其对应设置在主平台100艏部的喂桩口110处，与单桩基础配合连接，以用于对单桩基础在沉桩前进行稳桩。

参见图5，本抱桩机构200主要包括四套顶推油缸204、三套前端带滚轮的固定支架202、两个推拉油缸201、滑动油缸座203这四个部件。

其中，四套顶推油缸204沿喂桩口110周向依次分布，相邻顶推油缸之间相隔90°。具体的，第一套顶推油缸204a与第四套顶推油缸204d分别通过相应的滑动油缸座203以主平台100的中心线为对称轴线相互对称的安置在主平台100上；第二套顶推油缸204b与第三套顶推油缸204c分别通过相应的固定座205以主平台100的中心线为对称轴线相互对称的安置在主平台100上，第二套顶推油缸204b与第四套顶推油缸204d相对且处于同一直线上；第三套顶推油缸204c与第一套顶推油缸204a相对且处于同一直线上。

本抱桩机构200中的两个推拉油缸201分别相对于两个滑动油缸座203设置，用于驱动滑动油缸座203移动，以带动其上的顶推油缸面向相应的桩移动。

本抱桩机构200中的前端带滚轮的固定支架202主要由相应的底座2021，滚轮推杆2022，滚轮2023配合构成，底座2021上设置有与滚轮推杆2022相配合的安置槽，而滚轮推杆2022的顶端设置有相应的滚轮2023，并可调的安置在底座2021中。

为了实现滚轮推杆2022与底座2021之间的有效调节，本方案中优选在底座2021上相对于滚轮推杆2022的安置槽开设有不同间距的销孔，同时在滚轮推杆2022上也开设有相应的销孔，由此通过滚轮推杆2022上销孔与底座上不同销孔的有效配合，实现滚轮推杆的前后移动，以适应不同规格的桩。

三套如此结构的前端带滚轮的固定支架202沿喂桩口110周向分布，并依次分布在四套顶推油缸204之间，即与四套顶推油缸204之间交替分布，由此与四套顶推油缸204配合保证稳桩效果。

在此基础上，本方案中优选将第一固定支架202a沿主平台100的中心线设置在第二套顶推油缸204b与第三套顶推油缸204c之间，第二固定支架202b设置在第一套顶推油缸204a与第二套顶推油缸204b之间，第三固定支架202c设置在第三套顶推油缸204c与第四套顶推油缸204d之间，并且第二固定支架202b与第三固定支架202c之间的中心夹角为150°，由此设置的三套前端带滚轮的固定支架202能够很好的与四套顶推油缸204配合提高沉桩过程中的稳桩效果。

基于基于上述方案构成的抱桩机构200为单层抱桩臂，其抱桩直径范围为5-7m，能够承受500kN侧向力。相应的抱桩过程如下：

喂桩时，首先利用推拉油缸201推动滑动油缸座203向前滑动至距桩一定距离，此时通过推拉油缸201和固定支架202对桩进行初定位。

在植桩过程中，若桩的垂直度超过3‰，则利用调节相应的顶推油缸204活塞杆的伸缩量，将桩推至满足垂直度要求。

沉桩完成后，利用推拉油缸201将滑动油缸座203向后拉至与喂桩口平齐，整个平台退出。

另外，为了进一步提高稳固性，抱桩机构200采用单边缺口结构，且在缺口处设有封口结构206，抱桩机构200通过缺口与单桩基础固定连接，连接后再通过封口结构进行密封固定。

四个平台桩腿300分别主平台100的四个端部，主平台100可沿着平台桩腿300进行上下位移，每个平台桩腿300上设有冲桩系统。

这里的冲桩系统主要由冲桩泵、冲桩管和阀组成。当平台桩腿由于粘泥较多导致上拔困难时，则启动冲桩泵抽取海水，对桩腿冲水，减少拔桩腿阻力。

平台桩腿300具体在为钢管结构，且不配桩靴，在平台桩腿300底部设有一截可拆卸桩腿，这样平台桩腿300通过可拆卸桩腿可调节高度，从而使得本申请可适应不同海床条件的作业。

在每个平台桩腿300与主平台100的交接处设有一抬升系统400，抬升系统400是用于驱动主平台100沿着平台桩腿300自动进行上下位移。

参见图6，本方案中的抬升系统400优选为齿轮齿条式抬升系统结构，其主要由齿条板401，驱动齿轮402以及齿轮驱动机构403配合构成。其中，齿条板401固设在桩腿上，驱动齿轮402固定于平台甲板上，并与齿条板401啮合，齿轮驱动机构403同样固定于平台甲板上，驱动驱动齿轮402，使其与齿条板401啮合传动，继而实现平台的升降及桩腿的收放。

由此构成的抬升系统400能够实现平台桩腿的自动收放，单个平台桩腿的额定举升载荷为300t，预压载荷400t，平台平均升降速度0.2-0.6m/min，平台桩腿收放速度约为0.45m/min。

两个舵浆系统500设置在主平台100的艉部，舵浆系统500是用于驱动主平台100进行移动。

参见图7，本舵浆系统500具体为全回转甲板组合式舵桨，其主要由驱动电机501、减速机502、全回转传动轴503、导流罩504、浆叶505以及舵桨安装基座506配合构成。

本舵浆系统500中通过设置舵桨安装基座506可实现舵桨与平台固定。该舵浆系统工作时，由驱动电机501驱动浆叶505在导流罩504内转动。

本方案配置上述方案构成的舵桨系统，能够实现平台的自动移位和占位。

四套锚绞车600对称设置在主平台100的左右舷艏/艉处，锚绞车600额定拉力为80kN，锚绞车600是用于与舵浆系统500配合，对主平台100进行自动定位。

以下结合上述组成方案来说明一下本用于海上风电单桩基础稳桩定位平台的运行过程。

本平台用于海上风电单桩基础稳桩定位时，首先由拖轮拖至风场，拖运时，四个平台桩腿300下部升至离主平台100底部较短长度，约0.5-1m。

在进入风场后，使用锚绞车600与舵桨系统500配合，对主平台100进行自动定位至桩位。

定位完成后，通过对平台100预压载，将平台四个桩腿300压入海底至预定深度，实现平台100稳定固定于桩位。

然后使用抬升系统400将平台100抬升至高于水面约5m。

上述过程完成后，可进行大型单桩的喂桩-稳桩-沉桩作业，稳桩过程利用平台100艏部的抱桩机构200实现，抱桩机构200中的顶推油缸对单桩垂直度进行调节，将垂直度始终稳定在3‰以内。

单桩沉桩作业完成后，利用平台100的储备浮力，自动拔出四个平台桩腿300，平台100退出当前桩位，利用舵桨系统500移位至下一个桩位。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种用于海上风电单桩基础稳桩定位平台，其特征在于，所述大型单桩基础稳桩平台包括：

主平台，所述主平台的艏部设置喂桩口；

抱桩机构，所述抱桩机构设置在主平台艏部的喂桩口处，与单桩基础配合连接；

四个平台桩腿，四个平台桩腿分别设置在主平台的四个端部，主平台可沿着平台桩腿进行上下位移，每个平台桩腿上设有冲桩系统；

四个抬升系统，每个抬升系统对应安装在一个平台桩腿与主平台的交接处，抬升系统可驱动主平台沿着平台桩腿进行上下位移；

两个舵浆系统，两个舵浆系统设置在主平台的艉部；

四套锚绞车，四套锚绞车对称设置在主平台的左右舷艏/艉处。

2.根据权利要求1所述的一种用于海上风电单桩基础稳桩定位平台，其特征在于，所述抱桩机构包括若干顶推油缸、若干前端带滚轮的固定支架、若干推拉油缸以及若干滑动油缸座，所述若干顶推油缸通过若干滑动油缸座沿喂桩口周向均匀依次分布；所述若干推拉油缸对应于若干滑动油缸座设置，以驱动滑动油缸座移动；所述若干前端带滚轮的固定支架依次设置在若干顶推油缸之间。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于海上风电单桩基础稳桩定位平台，其特征在于，所述抱桩机构为单边缺口，且在缺口处设有封口结构。

4.根据权利要求1所述的一种用于海上风电单桩基础稳桩定位平台，其特征在于，所述主平台由箱型钢质结构连接而成，为单层底和单甲板结构，所述主平台的左右舷各增设前后两个固桩室。

5.根据权利要求1所述的一种用于海上风电单桩基础稳桩定位平台，其特征在于，所述平台桩腿为钢管结构，且不配桩靴，所述平台桩腿底部设有一截可拆卸桩腿。

6.根据权利要求1所述的一种用于海上风电单桩基础稳桩定位平台，其特征在于，所述抬升系统包括齿条板，驱动齿轮以及齿轮驱动机构，齿条板固设在桩腿上，驱动齿轮固定于平台甲板上，并与齿条板啮合，齿轮驱动机构驱动驱动齿轮，使其与齿条板啮合传动。

7.根据权利要求6所述的一种用于海上风电单桩基础稳桩定位平台，其特征在于，所述抬升系统的单腿额定抬升能力为300t，平台升降速度为0.2-0.6m/min。

8.根据权利要求1所述的一种用于海上风电单桩基础稳桩定位平台，其特征在于，所述舵浆系统为全回转甲板组合式舵桨，由驱动电机，减速机，全回转传动轴，导流罩，浆叶以及舵桨安装基座配合构成。

9.根据权利要求1所述的一种用于海上风电单桩基础稳桩定位平台，其特征在于，所述锚绞车额定拉力为80kN。