CN110172990A - 一种海上风电筒型基础安装及回收施工方法 - Google Patents

一种海上风电筒型基础安装及回收施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于海上风电基础施工技术领域，公开了一种海上风电筒型基础安装及回收施工方法，在筒型基础的过渡段上安装可控进水阀门，同时安装辅助吊绳；筒型基础安装时，通过排水管和可控进水阀门使筒型基础在自重作用下开始下沉，下沉至钢筒裙板接触海床后自重入泥；在自重作用下不再下沉后，通过排水管抽水使筒型基础吸力下沉；吸力下沉至钢筒顶盖与泥面接触时关闭排水管，并向过渡段内注水后关闭可控进水阀门，完成安装；筒型基础回收时，首先对过渡段内部进行排水，再向钢筒各舱室内进行注水及打气顶升，完成回收。本发明有效利用了过渡段在下沉安装及整体回收中的控制作用，有效提高了施工稳性，以及筒型基础正常服役期间的承载特性和稳定性。

Description

一种海上风电筒型基础安装及回收施工方法
技术领域
本发明属于海上风电基础施工技术领域，具体的说，是涉及一种海上风电筒型基础安装及回收施工方法。
背景技术
随着人类社会对能源需求的增长和对环境保护的日益重视，由于海上风电具有风能密度高、不占用土地和对环境影响小等优点，近年来海上风电得到广泛发展，海上风电施工安装成本约占总成本的35％左右，与其他形式的风电基础相比，筒型基础具有成本低、安装简便和可重复使用等优点，逐步得到重视。筒型基础自1994年有挪威国家石油公司第一次成功应用筒型基础平台以来，筒型基础在北欧国家海上风电工程及海洋平台工程中得到广泛使用，我国第一座筒型基础导管架平台CB20B安装成功，2010年由天津大学研制的筒型基础在江苏海域成功安装，标志着筒型基础在我国海上风电应用的开始。
以往在筒型基础施工中，筒型基础在施工时过渡段内处于中空状态，当海上风浪或涌浪较大时，由于筒型基础与上部结构组合形成的整体重心较高，对施工安装存在较大的风险，且当筒型基础吸力下沉安装时，由于过渡段内部处于中空状态，导致中心舱上部顶盖没有形成有效的内外压差，导致筒型基础顶盖所受到的内外压差仅为过渡段外侧顶盖产生的沉贯力。另外在筒型基础实际使用过程中由于潮位变化导致整个筒型基础的浮力变化较大，增加了整体基础上拔失稳破坏及倾覆风险。
发明内容
为了利用过渡段对筒型基础施工安装的控制，增加筒型基础在下沉施工中的稳定性、提高基础服役期间的抗拔能力及抗倾覆能力，同时对筒型基础的回收过程进行优化，本发明提出了一种海上风电筒型基础安装及回收施工方法。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：
一种海上风电筒型基础安装及回收施工方法，针对筒型基础进行，所述筒型基础包括钢筒，所述钢筒内部设置有分舱，所述钢筒上部连接有过渡段，所述过渡段底部周围设置有可控进水阀门，所述钢筒的顶盖对应于每个分舱设置有排水管，所述钢筒的顶盖设置有吊耳，并在所述吊耳上连接有吊绳；该方法按照如下步骤进行：
(1)所述筒型基础运输到指定位置后，打开所述排水管和所述可控进水阀门，使所述筒型基础在自重作用下开始下沉，并根据下沉位移放松所述吊绳；
(2)所述钢筒的裙板接触海床后，所述筒型基础开始自重入泥；
(3)所述筒型基础在自重作用下不再下沉后，通过所述排水管对所述钢筒进行抽水，使所述筒型基础吸力下沉；
(4)吸力下沉至所述钢筒的顶盖与海床接触后，关闭所述排水管，并通过所述可控进水阀门向所述过渡段内注水使所述过渡段内的水位高程保持在与当地最高水位高程相等，之后关闭所述可控进水阀门，完成安装；
(5)当所述筒型基础服役期满后对所述筒型基础进行回收，将所述过渡段内的水通过所述可控进水阀门排空后，关闭所述可控进水阀门，并通过所述吊绳使所述吊车与所述吊耳连接；
(6)分别通过所述排水管对所述钢筒的各分舱进行注水将所述筒型基础顶升；
(7)当所述筒型基础在注水顶升的作用下，所述钢筒自初始高度的上升高度达到1/2的筒裙高度后，停止向所述钢筒内部注水，并通过所述排水管向所述钢筒内部打气，直至所述筒型基础发生上升位移时停止打气；
(8)调整所述吊绳的上拔力使所述筒型基础匀速上升；
(9)当所述筒型基础上升至所述钢筒的顶盖达到水面时，继续通过所述排水管向所述钢筒内部打气，直至所述吊绳的上拔力减小至0，所述筒型基础自浮上升，完成回收。
进一步地，步骤(1)的所述筒型基础下沉过程中，通过调整所述排水管和所述可控进水阀门的开度，控制所述筒型基础的下沉速度在1m/h～2m/h。
进一步地，步骤(2)和步骤(3)的所述筒型基础下沉过程中，通过调整所述排水管和所述可控进水阀门的开度，控制所述筒型基础的下沉速度为0.5m/h～1m/h。
进一步地，步骤(2)和步骤(3)的所述筒型基础下沉过程中，通过增大高位分舱的所述排水管开度或者减小低位分舱的所述排水管开度，控制控制所述筒型基础的倾斜度在0.25°以内。
进一步地，步骤(3)的所述筒型基础下沉过程中，通过所述可控进水阀门的开度控制所述过渡段内的水位与海平面基本一致。
进一步地，步骤(5)中所述吊绳的总上拔力为1/10的吊绳筒型基础自重。
进一步地，步骤(5)中的所述筒型基础顶升过程中，通过调整所述排水管的开度控制所述筒型基础的倾斜度在0.5°以内。
进一步地，步骤(8)中的所述筒型基础上拔速度在1m/h以下。
进一步地，步骤(8)中的筒型基础上拔过程，当所述吊绳上拔力不断上升，通过所述排水管向所述钢筒的各分舱内打气降低上拔力，使上拔力维持在1/30～1/20的所述筒型基础自重水平。
本发明的有益效果是：
本发明的施工方法有效利用了过渡段在下沉安装及整体回收中的控制作用，提高了安装及回收过程中的施工稳性，同时对过渡段在筒型基础服役期间内注满水，有效提高了筒型基础正常服役期间的承载特性和稳定性。
本发明的施工方法不局限于风电筒型基础，同样适用于其他采用筒型基础的海洋结构工程。
附图说明
图1为本发明所提供的施工方法中筒型基础自浮示意图；
图2为本发明所提供的施工方法中筒型基础排气下沉示意图；
图3为本发明所提供的施工方法中筒型基础自重入泥及吸力沉放示意图；
图4为本发明所提供的施工方法中筒型基础沉放完成示意图；
图5为本发明所提供的施工方法中筒型基础回收示意图。
上述图中：1-钢筒；2-过渡段；3-法兰；4-吊绳；5-排水管；6-海床；7-吊耳；8-风机塔筒，9-可控进水阀门。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
本发明公开了一种海上风电筒型基础安装及回收施工方法，该方法一般针对服役期结束后的筒型基础进行，如图1所示，筒型基础包括钢筒1，钢筒1内部设置有分舱，钢筒1上部连接有过渡段2，过渡段2顶部安装有用于连接风机塔筒8的法兰3，过渡段2底部周围设置有可控进水阀门9。钢筒1的顶盖在对应于每个分舱的位置设置排水管5，钢筒1的顶盖边缘设置有吊耳7，并在吊耳7上连接有吊绳4，吊绳4连接于施工船上的吊车。
本发明的筒型基础安装及回收施工方法，具体按照如下步骤进行：
(1)如图2所示，在筒型基础运输到指定位置后，打开排水管5及可控进水阀门9，使钢筒1内部气体排出，筒型基础在自重作用下开始下沉。
通过控制排水管5及可控进水阀门9的开度，控制筒型基础的下沉速度在1m/h～2m/h，并在此过程中根据下沉的位移放松吊绳4的长度。
(2)如图3所示，当筒型基础的钢筒1裙板接触海床6后，筒型基础开始自重入泥，应保证筒型基础的倾斜度在0.25°以内，当筒型基础发生倾斜时，通过增大高位舱的排水管开度或者减小低位舱的排水管5开度控制整个基础的水平度。
通过控制排水管5及可控进水阀门9的开度，控制筒型基础的下沉速度在0.5m/h～1m/h。
(3)当筒型基础在自重作用下不再下沉后，通过各排水管5对钢筒1进行抽水，筒型基础进入吸力下沉阶段；通过控制排水管5及可控进水阀门9的开度，控制筒型基础的下沉速度在0.5m/h～1m/h。
通过增加高位舱抽水速度或减小低位舱抽水速度的方法进行筒型基础的调平，保证筒型基础的倾斜度在0.25°以内。
在此过程中应通过可控进水阀门9的开度控制过渡段2内的水位与海平面基本一致，以降低过渡段2产生的浮力。
(4)如图4所示，吸力下沉至钢筒1的顶盖与海床6接触后，此时关闭排水管5，并通过可控进水阀门9向过渡段2内注水使过渡段2内的水位高程保持在与当地最高水位高程相等，之后关闭可控进水阀门9，完成安装。
(5)当筒型基础服役期满后对筒型基础进行回收，将过渡段2内的水通过可控进水阀门9排空后，关闭可控进水阀门9。通过吊绳4使吊车与吊耳7连接，保证吊绳4的总上拔力为1/10的筒型基础自重。
(6)分别通过排水管5对钢筒1各分舱进行注水将筒型基础顶升，通过调整各分舱排水管5的开度控制筒型基础的倾斜度在0.5°以内。
(7)当筒型基础在注水顶升的作用下，钢筒1自初始高度的上升高度达到1/2的筒裙高度后，停止向钢筒1内部注水，改为通过排水管5向钢筒1内部进行打气，直至筒型基础发生上升位移时停止打气；
(8)调整吊绳4的上拔力3使筒型基础匀速上升，保持筒型基础上拔速度在1m/h以下。在步骤(8)的筒型基础上拔过程，若吊绳4上拔力不断上升，可通过排水管5向钢筒1的各分舱内打气降低上拔力，使上拔力维持在1/30～1/20的筒型基础自重水平。
(9)当筒型基础上升至钢筒1顶盖达到水面时，继续过排水管5向钢筒1内部打气，直至吊绳4上拔力减小至0，筒型基础自浮上升，完成回收。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种海上风电筒型基础安装及回收施工方法，针对筒型基础进行，所述筒型基础包括钢筒，所述钢筒内部设置有分舱，所述钢筒上部连接有过渡段，其特征在于，所述过渡段底部周围设置有可控进水阀门，所述钢筒的顶盖对应于每个分舱设置有排水管，所述钢筒的顶盖设置有吊耳，并在所述吊耳上连接有吊绳；该方法按照如下步骤进行：
(1)所述筒型基础运输到指定位置后，打开所述排水管和所述可控进水阀门，使所述筒型基础在自重作用下开始下沉，并根据下沉位移放松所述吊绳；
(2)所述钢筒的裙板接触海床后，所述筒型基础开始自重入泥；
(3)所述筒型基础在自重作用下不再下沉后，通过所述排水管对所述钢筒进行抽水，使所述筒型基础吸力下沉；
(4)吸力下沉至所述钢筒的顶盖与海床接触后，关闭所述排水管，并通过所述可控进水阀门向所述过渡段内注水使所述过渡段内的水位高程保持在与当地最高水位高程相等，之后关闭所述可控进水阀门，完成安装；
(5)当所述筒型基础服役期满后对所述筒型基础进行回收，将所述过渡段内的水通过所述可控进水阀门排空后，关闭所述可控进水阀门，并通过所述吊绳使所述吊车与所述吊耳连接；
(6)分别通过所述排水管对所述钢筒的各分舱进行注水将所述筒型基础顶升；
(7)当所述筒型基础在注水顶升的作用下，所述钢筒自初始高度的上升高度达到1/2的筒裙高度后，停止向所述钢筒内部注水，并通过所述排水管向所述钢筒内部打气，直至所述筒型基础发生上升位移时停止打气；
(8)调整所述吊绳的上拔力使所述筒型基础匀速上升；
(9)当所述筒型基础上升至所述钢筒的顶盖达到水面时，继续通过所述排水管向所述钢筒内部打气，直至所述吊绳的上拔力减小至0，所述筒型基础自浮上升，完成回收。
2.根据权利要求1所述的一种海上风电筒型基础安装及回收施工方法，其特征在于，步骤(1)的所述筒型基础下沉过程中，通过调整所述排水管和所述可控进水阀门的开度，控制所述筒型基础的下沉速度在1m/h～2m/h。
3.根据权利要求1所述的一种海上风电筒型基础安装及回收施工方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(3)的所述筒型基础下沉过程中，通过调整所述排水管和所述可控进水阀门的开度，控制所述筒型基础的下沉速度为0.5m/h～1m/h。
4.根据权利要求1所述的一种海上风电筒型基础安装及回收施工方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(3)的所述筒型基础下沉过程中，通过增大高位分舱的所述排水管开度或者减小低位分舱的所述排水管开度，控制控制所述筒型基础的倾斜度在0.25°以内。
5.根据权利要求1所述的一种海上风电筒型基础安装及回收施工方法，其特征在于，步骤(3)的所述筒型基础下沉过程中，通过所述可控进水阀门的开度控制所述过渡段内的水位与海平面基本一致。
6.根据权利要求1所述的一种海上风电筒型基础安装及回收施工方法，其特征在于，步骤(5)中所述吊绳的总上拔力为1/10的吊绳筒型基础自重。
7.根据权利要求1所述的一种海上风电筒型基础安装及回收施工方法，其特征在于，步骤(5)中的所述筒型基础顶升过程中，通过调整所述排水管的开度控制所述筒型基础的倾斜度在0.5°以内。
8.根据权利要求1所述的一种海上风电筒型基础安装及回收施工方法，其特征在于，步骤(8)中的所述筒型基础上拔速度在1m/h以下。
9.根据权利要求1所述的一种海上风电筒型基础安装及回收施工方法，其特征在于，步骤(8)中的筒型基础上拔过程，当所述吊绳上拔力不断上升，通过所述排水管向所述钢筒的各分舱内打气降低上拔力，使上拔力维持在1/30～1/20的所述筒型基础自重水平。
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