CN109137964B - 一种三腿导管架建造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种三腿导管架建造工艺，首先，将支撑座划分为自上而下分布的三个分段，然后，先分别制作出各个部件组装所需的管体，再取组装所需的不同大小的管体组装出X形连接座、连接套管，再利用X形连接座与管体组合形成X形连接件，并将连接套管套装在直接管体形成的钢管桩分段上，在将钢管桩分段与X型连接件组装形成分段支撑座，再制作出上平台，然后，将上平台与最上端的分段支撑座立式平面合拢形成组装件A，再将剩余的两个分段支撑座卧式平面合拢形成组装件B，最后将组装件A与组装件B合拢形成三腿导管架。本发明的优点在于：采用通过将支撑座划分为三个分段来制作，方便控制各个分段加工的尺寸精度，使得整体的精度更高。
Description
技术领域
本发明涉及一种海上风力发电领域，特别涉及一种三腿导管架建造工艺。
背景技术
在我国，海上风力发电是一个新型的产业，2007年以后我国开始逐步发展海上风力发电产业。随着海上风机装机容量逐年增加，海上风电基础呈多样性，在其它可再生能源( 如生物质能、潮汐能等 ) 尚未成熟的情况下，风能成为缓解全球环境问题及能源危机的首要选择之一。目前，在各种海上风机基础型式中，单桩、导管架、水下三桩和水上三桩基础型式是最常用的几种型式。
其中，导管架基础作为一种比较成熟的基础型式，已经在海上风电领域得到广泛应用，它的结构特点是通过较大的底盘提供巨大的抗倾覆弯矩，且连接件采用相对柔性的构件构成。导管架的施工方便，受波浪和水流的荷载甚小，对地质条件要求不高。导管架基础型式施工成熟、海上作业工序少、施工关键点不多、船机配备要求较高、法兰面倾斜度调节难度一般，综合风险低。由于导管架主筒体与撑管之间为封闭三角形，导管架的体积又较为巨大，分段制作后再拼装难度较大，且各段的长度难以控制精准，制造精度低下。与此同时，它的缺点是相对节点很多，每个节点都要求专门加工，需要较大的人力物力财力，这在一定程度上增加了海上风电的投资成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种制造精度高、建造质量好三腿导管架建造工艺。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种三腿导管架建造工艺，三腿导管架包括一位于上端的上平台以及一位于下端并用于支撑上平台支撑座，所述上平台包括一三角状底座，在底座中部具有一向上延伸的主筒体，主筒体的侧端通过三根斜管与底座的三个端角的上端相连，所述支撑座包括呈三角状分布的三根钢管桩，钢管桩的顶端通过桩套管与底座的三个端角的下端相连，相邻的钢管桩之间通过自上而下分布的数个X形连接件连接加固，X形连接件包括一位于中部的X形连接座，在连接座上连接有四根呈X形分布的斜管，同时在钢管桩上还套装有斜管相连的连接套管，其创新点在于：三腿导管架建造工艺为：首先，将支撑座划分为自上而下分布的三个分段，每个分段支撑座均由三个呈三角状分布的钢管桩分段组成，相邻的钢管桩分段之间通过X形连接件连接加固，然后，先分别制作出上平台、钢管桩分段、X形连接件及连接套管组装所需的各个不同大小的管体，再取组装所需的不同大小的管体组装出X形连接座、连接套管，再利用X形连接座与管体组合形成X形连接件，并将连接套管套装在直接管体形成的钢管桩分段上，在将钢管桩分段与X型连接件组装形成分段支撑座，再制作出上平台，然后，将上平台与最上端的分段支撑座立式平面合拢形成组装件A，再将剩余的两个分段支撑座卧式平面合拢形成组装件B，最后将组装件A与组装件B合拢形成三腿导管架。
进一步的，所述管体的制作为：对于直径比较大的管体，由钢板沿其长轴方向整体卷制而成，且对于斜管的对接口需要留有2mm的焊接收缩余量，以保证高度公差；对于直径比较小的管体，直接采购现有的无缝钢管，并采用相贯线切割机切割成所需的长度。
进一步的，所述分段支撑座的制作为：首先，取构成分段支撑座的其中两个钢管桩分段平躺放置于胎架上，并利用胎架卡位模板定位，然后将X形连接件吊装至两个钢管桩分段之间，再X形连接件的斜管插入钢管桩分段上的连接套管内，形成连接片体A，再将剩余的一个钢管桩分段上安装上与构成连接片体A的两个钢管桩分段中的任意一个钢管桩分段连接所需的X形连接件，形成连接片体B，然后，将连接片体B吊装至连接片体A的上方进行定位，并用工装胎架支撑连接片体B，再将连接片体B中的钢管桩分段与构成连接片体A的剩余的一个钢管桩分段之间利用X形连接件定位连接，并在主尺度检验合格后整体焊接固定，形成分段支撑座，按照此步骤依次制作出三个分段支撑座。
进一步的，在制作分段支撑座的过程中，对于X形连接件在与构成该分段支撑座的钢管桩分段连接时，若X形连接件只有两个斜管与该钢管桩分段连接时，另外两个斜管需与相邻的钢管桩分段或上平台连接时，则该X形连接件与该钢管桩分段不连接的两个斜管与该钢管桩分段之间需要加装临时支撑固定，该临时支撑在合拢后拆除。
进一步的，制作分段支撑座的过程中，每个单独分段支撑座制作好后，对于三根钢管桩分段之间需要加装临时支撑固定，该临时支撑在合拢后拆除。
进一步的，制作分段支撑座的过程中，连接片体B吊装至连接片体A的上方时，钢管桩分段之间沿高度方向需要留有3.5mm的装配间隙。
进一步的，在制造形成钢管桩分段的管体时，管体长轴方向的两侧需要留有2mm的焊接收缩余量。
进一步的，在两个分段支撑座卧式平面合拢形成组装件B后，需要将分段支撑座制作过程中未安装上的X形连接件进行定位安装，同样，在组装件A与组装件B合拢后，也需要将分段支撑座制作过程中未安装上的X形连接件进行定位安装。
进一步的，所述构件安装位置最大允许误差：±3mm，水平片预制上中心标高最大允许误差：±6mm；任意平面内的两对角线最大误差：±19mm；钢管最大弯曲度：3米以内：小于等于0.1倍壁厚，且不大于3mm；12米以内：不大于10mm；12米以上：12m区间范围内不大于12mm；完工总长：±25mm，下口两腿间距离：±5mm。
本发明的优点在于：本发明中的建造工艺，采用通过将支撑座划分为三个分段来制作，方便控制各个分段加工的尺寸精度，最终使得整体的精度更高，建造质量好；对于上平台与支撑座之间采用立式合拢与卧式合拢配合组装的方式，便于完成最后的总装。
对于管体的制作，对于大口径的管体采用卷制的方法，方便控制主体结构的加工精度，而小口径的管体则直接采用外购，能够减少工人的工作量。
在分段支撑座的制作过程中，通过临时支撑的设置，则是为了确保分段支撑座的结构的稳定性，避免因缺少部分零散部件或自身结构的缺陷，而导致分段支撑座整体结构不稳定，进而影响到后续的整体组装。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
本发明的三腿导管架包括一位于上端的上平台以及一位于下端并用于支撑上平台支撑座，所述上平台包括一三角状底座，在底座中部具有一向上延伸的主筒体，主筒体的侧端通过三根斜管与底座的三个端角的上端相连，所述支撑座包括呈三角状分布的三根钢管桩，钢管桩的顶端通过桩套管与底座的三个端角的下端相连，相邻的钢管桩之间通过自上而下分布的数个X形连接件连接加固，X形连接件包括一位于中部的X形连接座，在连接座上连接有四根呈X形分布的斜管，同时在钢管桩上还套装有斜管相连的连接套管。
上述三腿导管架建造工艺为：
第一步：将支撑座划分为自上而下分布的三个分段，每个分段支撑座均由三个呈三角状分布的钢管桩分段组成，相邻的钢管桩分段之间通过X形连接件连接加固。
第二步：先分别制作出上平台、钢管桩分段、X形连接件及连接套管组装所需的各个不同大小的管体，管体的制作为：对于直径比较大的管体（在本实施例中为直径＞611mm的管体），由钢板沿其长轴方向整体卷制而成，且对于斜管的对接口需要留有2mm的焊接收缩余量，以保证高度公差；对于直径比较小的管体（在本实施例中为直径≤611mm的管体），直接采购现有的无缝钢管，并采用相贯线切割机切割成所需的长度。对于管体的制作，对于大口径的管体采用卷制的方法，由于大口径的管体基本用导管架的主体结构，这样就方便控制其加工精度，确保主体结构的稳定，而小口径的管体则直接采用外购，因为小口径的管体通常用于主体结构的加强连接，因此外购的产品能完全满足需求，这样也能够减少工人的工作量。
在制造形成钢管桩分段的管体时，管体长轴方向的两侧需要留有2mm的焊接收缩余量。
第三步：再取组装所需的不同大小的管体组装出X形连接座、连接套管，再利用X形连接座与管体组合形成X形连接件，并将连接套管套装在直接管体形成的钢管桩分段上，在将钢管桩分段与X型连接件组装形成分段支撑座。
分段支撑座的制作为：首先，取构成分段支撑座的其中两个钢管桩分段平躺放置于胎架上，并利用胎架卡位模板定位，然后将X形连接件吊装至两个钢管桩分段之间，再X形连接件的斜管插入钢管桩分段上的连接套管内，形成连接片体A，再将剩余的一个钢管桩分段上安装上与构成连接片体A的两个钢管桩分段中的任意一个钢管桩分段连接所需的X形连接件，形成连接片体B，然后，将连接片体B吊装至连接片体A的上方进行定位，并用工装胎架支撑连接片体B，再将连接片体B中的钢管桩分段与构成连接片体A的剩余的一个钢管桩分段之间利用X形连接件定位连接，并在主尺度检验合格后整体焊接固定，形成分段支撑座，按照此步骤依次制作出三个分段支撑座。
在制作分段支撑座的过程中，对于X形连接件在与构成该分段支撑座的钢管桩分段连接时，若X形连接件只有两个斜管与该钢管桩分段连接时，另外两个斜管需与相邻的钢管桩分段或上平台连接时，则该X形连接件与该钢管桩分段不连接的两个斜管与该钢管桩分段之间需要加装临时支撑固定，该临时支撑在合拢后拆除。
制作分段支撑座的过程中，每个单独分段支撑座制作好后，对于三根钢管桩分段之间需要加装临时支撑固定，该临时支撑在合拢后拆除。通过临时支撑的设置，则是为了确保分段支撑座的结构的稳定性，避免因缺少部分零散部件或自身结构的缺陷，而导致分段支撑座整体结构不稳定，进而影响到后续的整体组装。
在制作分段支撑座的过程中，连接片体B吊装至连接片体A的上方时，钢管桩分段之间沿高度方向需要留有3.5mm的装配间隙。
第四步：制作出上平台，其具体步骤为：首先，取一钢板，并机加工呈三角状的板件，形成底座，然后，将第二步中制作好的管体作为主筒体，并与底座的中部位置焊接固定，再取三根制作好的管体作为斜管，分别与主筒体、底座之间焊接固定，从而形成上平台。
第五步：将上平台与最上端的分段支撑座立式平面合拢形成组装件A，再将剩余的两个分段支撑座卧式平面合拢形成组装件B，最后将组装件A与组装件B合拢形成三腿导管架。
在两个分段支撑座卧式平面合拢形成组装件B后，需要将分段支撑座制作过程中未安装上的X形连接件进行定位安装，同样，在组装件A与组装件B合拢后，也需要将分段支撑座制作过程中未安装上的X形连接件进行定位安装。
在上述的制作工艺中，各个部件的加工精度的控制如下：
构件安装位置最大允许误差：±3mm，水平片预制上中心标高最大允许误差：±6mm；任意平面内的两对角线最大误差：±19mm；钢管最大弯曲度：3米以内：小于等于0.1倍壁厚，且不大于3mm；12米以内：不大于10mm；12米以上：12m区间范围内不大于12mm；完工总长：±25mm，下口两腿间距离：±5mm。
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 (3)
1.一种三腿导管架建造工艺，三腿导管架包括一位于上端的上平台以及一位于下端并用于支撑上平台支撑座，所述上平台包括一三角状底座，在底座中部具有一向上延伸的主筒体，主筒体的侧端通过三根斜管与底座的三个端角的上端相连，所述支撑座包括呈三角状分布的三根钢管桩，钢管桩的顶端通过桩套管与底座的三个端角的下端相连，相邻的钢管桩之间通过自上而下分布的数个X形连接件连接加固，X形连接件包括一位于中部的X形连接座，在连接座上连接有四根呈X形分布的斜管，同时在钢管桩上还套装有斜管相连的连接套管，其特征在于：三腿导管架建造工艺为：首先，将支撑座划分为自上而下分布的三个分段，每个分段支撑座均由三个呈三角状分布的钢管桩分段组成，相邻的钢管桩分段之间通过X形连接件连接加固，然后，先分别制作出上平台、钢管桩分段、X形连接件及连接套管组装所需的各个不同大小的管体，再取组装所需的不同大小的管体组装出X形连接座、连接套管，再利用X形连接座与管体组合形成X形连接件，并将连接套管套装在直接管体形成的钢管桩分段上，在将钢管桩分段与X型连接件组装形成分段支撑座，再制作出上平台，然后，将上平台与最上端的分段支撑座立式平面合拢形成组装件A，再将剩余的两个分段支撑座卧式平面合拢形成组装件B，最后将组装件A与组装件B合拢形成三腿导管架；
分段支撑座的制作为：首先，取构成分段支撑座的其中两个钢管桩分段平躺放置于胎架上，并利用胎架卡位模板定位，然后将X形连接件吊装至两个钢管桩分段之间，再X形连接件的斜管插入钢管桩分段上的连接套管内，形成连接片体A，再将剩余的一个钢管桩分段上安装上与构成连接片体A的两个钢管桩分段中的任意一个钢管桩分段连接所需的X形连接件，形成连接片体B，然后，将连接片体B吊装至连接片体A的上方进行定位，并用工装胎架支撑连接片体B，再将连接片体B中的钢管桩分段与构成连接片体A的剩余的一个钢管桩分段之间利用X形连接件定位连接，并在主尺度检验合格后整体焊接固定，形成分段支撑座，按照此步骤依次制作出三个分段支撑座；
在两个分段支撑座卧式平面合拢形成组装件B后，需要将分段支撑座制作过程中未安装上的X形连接件进行定位安装，同样，在组装件A与组装件B合拢后，也需要将分段支撑座制作过程中未安装上的X形连接件进行定位安装；
对于直径比较大的管体，由钢板沿其长轴方向整体卷制而成，且对于斜管的对接口需要留有2mm的焊接收缩余量，以保证高度公差；对于直径比较小的管体，直接采购现有的无缝钢管，并采用相贯线切割机切割成所需的长度；
在制作分段支撑座的过程中，对于X形连接件在与构成该分段支撑座的钢管桩分段连接时，若X形连接件只有两个斜管与该钢管桩分段连接时，另外两个斜管需与相邻的钢管桩分段或上平台连接时，则该X形连接件与该钢管桩分段不连接的两个斜管与该钢管桩分段之间需要加装临时支撑固定，该临时支撑在合拢后拆除；
制作分段支撑座的过程中，每个单独分段支撑座制作好后，对于三根钢管桩分段之间需要加装临时支撑固定，该临时支撑在合拢后拆除；
制作分段支撑座的过程中，连接片体B吊装至连接片体A的上方时，钢管桩分段之间沿高度方向需要留有3.5mm的装配间隙。
2.根据权利要求1所述的三腿导管架建造工艺，其特征在于：在制造形成钢管桩分段的管体时，管体长轴方向的两侧需要留有2mm的焊接收缩余量。
3.根据权利要求1所述的三腿导管架建造工艺，其特征在于：构件安装位置最大允许误差：±3mm，水平片预制上中心标高最大允许误差：±6mm；任意平面内的两对角线最大误差：±19mm；钢管最大弯曲度：3米以内：小于等于0.1倍壁厚，且不大于3mm；12米以内：不大于10mm；12米以上：12m区间范围内不大于12mm；完工总长：±25mm，下口两腿间距离：±5mm。
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