CN110172993A - 一种海上风电筒型基础回收施工方法 - Google Patents

一种海上风电筒型基础回收施工方法 Download PDF

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丁红岩
张浦阳
练继建
翟汉波
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Tianjin University
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/32—Foundations for special purposes
    • E02D27/42—Foundations for poles, masts or chimneys
    • E02D27/425—Foundations for poles, masts or chimneys specially adapted for wind motors masts
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D35/00—Straightening, lifting, or lowering of foundation structures or of constructions erected on foundations
    • E02D35/005—Lowering or lifting of foundation structures

Abstract

本发明属于海上风电基础回收技术领域，公开了一种海上风电筒型基础回收施工方法，包括注水顶升阶段，打气顶升阶段、缆绳辅助上拔阶段、自浮稳定阶段；即先通过排水管对钢筒内注水，使筒型基础发生竖向位移并利用缆绳辅助上升，上升至一定高度后停止注水并通过排水管向钢筒内部打气，直至筒型基础发生上升位移后，调整缆绳的上拔力使筒型基础匀速上升；上升至钢筒顶盖达到水面时，继续向钢筒内部打气直至缆绳上拔力减小至0，筒型基础自浮上升完成回收。本发明初期采用注水顶升可实现整个筒型基础周围土体发生剪切破坏，降低顶升阻力；之后采用注水及注气顶升方法，避免使用大型施工设备，同时施工经济性好，施工工期短。

Description

一种海上风电筒型基础回收施工方法
技术领域
本发明属于海上风电基础回收技术领域，具体的说，是涉及一种海上风电筒型基础回收施工方法。
背景技术
随着经济的发展、社会的进步，人们对环境保护的意识日益增强，同时传统能源的枯竭，迫使能源的发展向可再生能源发展，海上风电发展迅速，随着海上风电发电机的升级及风电场的结束服役，海上风电场的拆除施工及拆除工作产生的费用越来越引起人们的重视，2017年DONG ENERGY将运行了25年多的Vindeby海上风电场11台风电机组进行拆除，这也是世界上第一个海上风电厂退役，海上风电场退役需要将基础、风机和海上变电站从海上移除，其拆除成本较为高昂。近期据英国商业、能源和工业战略部2018年发布的报告，开发商需要花费12.8亿英镑至36.4亿英镑，才能完成英国周边37个运营和建设中的海上风电场的退役工作。
筒型基础是一种成本低、施工简便和可重复使用的风电基础，2015年丹麦风电场Horns Rev 2进行了筒型基础的拆除，但是相关的具体施工方法并未公开。理论上筒型基础的回收不要大型的施工设备，相比于其他基础如重力式基础和桩基础，其回收效益及回收成本都具有显著的优势。因此，迫切需要提出一种筒型基础回收的施工方法，降低整个风机的回收成本，促进海上风电的可持续发展。
发明内容
本发明要解决的是筒型基础回收的技术问题，提供了一种海上风电筒型基础回收施工方法，能够顺利回收海上风电筒型基础及上部结构，实现对海洋环境恢复，降低回收成本。
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，所述钢筒上部连接有基础过渡段，所述基础过渡段通过基础法兰安装风机塔筒；所述钢筒顶盖上设置有吊耳和排水管，并在所述吊耳上连接有缆绳，按照如下步骤进行：
(1)通过所述排水管对所述钢筒内注水，使所述筒型基础发生竖向位移；所述筒型基础的竖向位移过程中，利用所述缆绳辅助所述筒型基础上升。
(2)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，停止所述向钢筒内部注水，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；
(3)调整所述缆绳的上拔力使所述筒型基础匀速上升；
(4)所述筒型基础上升至所述钢筒顶盖达到水面时，继续向所述钢筒内部打气，直至所述缆绳上拔力减小至0，筒型基础自浮上升，完成回收。
进一步地，步骤(1)中所述筒型基础竖向位移的速度小于每小时0.5m。
进一步地，步骤(1)中所述缆绳总的上拔力为所述筒型基础自重的1/10。
进一步地，步骤(2)中缆绳总的上拔力为所述筒型基础自重的1/30～1/20。
进一步地，步骤(3)中所述筒型基础匀速上升的过程中，所述筒型基础的上拔速度在1m/h以下。
进一步地，在步骤(1)-(4)的整个竖向位移过程中，通过控制各所述排水管的开度大小控制所述筒型基础整体倾斜度保持在0.5°以内。
本发明的有益效果是：
本发明实现了基础与风机一体化回收，不需要大型施工设备，同时施工经济性好，施工工期短。回收初期采用注水顶升的方法，可实现整个筒型基础周围土体发生剪切破坏，降低筒型基础顶升时的阻力；之后采用注水及注气顶升方法，避免大型施工设备使用时产生的震动及噪声对周围海洋环境的破坏，是一种环境友好型施工方法。
本发明不局限于风电筒型基础，也适用于其他采用筒型基础的海洋结构的回收。
附图说明
图1为本发明所提供的回收施工方法中注水顶升阶段未发生位移示意图；
图2为本发明所提供的回收施工方法中注水顶升阶段发生位移示意图；
图3为本发明所提供的回收施工方法中打气顶升阶段示意图；
图4为本发明所提供的回收施工方法中缆绳辅助上拔阶段示意图；
图5为本发明所提供的回收施工方法中自浮稳定阶段示意图。
上述图中：1-钢筒；2-基础过渡段；3-基础法兰；4-缆绳；5-排水管；6-海床；7-吊耳；8-风机塔筒。
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上部连接有基础过渡段2，基础过渡段2上安装有用于连接风机塔筒8的基础法兰3。钢筒1顶盖上设置有吊耳7和排水管5，并在吊耳7上连接有缆绳4，缆绳4连接于施工船上的吊车。
本发明的筒型基础回收施工方法，包括注水顶升阶段，打气顶升阶段、缆绳辅助上拔阶段、自浮稳定阶段，具体按照如下步骤进行：
(1)如图2所示，注水顶升阶段：通过排水管5对钢筒1内注水，使筒型基础发生竖向位移，钢筒1顶盖脱离海床6，顶升速度小于每小时0.5m，避免速度过快导致筒型基础发生倾覆；
在步骤(1)的整个竖向位移过程中，将缆绳4与吊耳7及吊车连接辅助筒型基础上升，一般来说，保证缆绳4总的上拔力约为筒型基础自重的1/10，从而能够使吊车调整整个筒型基础的水平度及稳定性。
(2)如图3所示，打气顶升阶段：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；
在步骤(2)的整个竖向位移过程中，缆绳继续辅助筒型基础上升，一般来说，缆绳4总的上拔力维持在1/30～1/20的筒型基础自重水平。
(3)如图4所示，缆绳4辅助上拔阶段：调整缆绳4的上拔力使筒型基础匀速上升，保持筒型基础上拔速度在1m/h以下。
(4)如图5所示，自浮稳定阶段：当筒型基础上升至钢筒1顶盖达到水面时，继续向钢筒1内部打气，直至缆绳4上拔力减小至0，筒型基础自浮上升，完成回收。
在步骤(1)-(4)的整个竖向位移过程中，通过控制各排水管5的开度大小控制筒型基础整体倾斜度保持在0.5°以内。
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 (6)

1.一种海上风电筒型基础回收施工方法，针对筒型基础进行，所述筒型基础包括钢筒，所述钢筒上部连接有基础过渡段，所述基础过渡段通过基础法兰安装风机塔筒；所述钢筒顶盖上设置有吊耳和排水管，并在所述吊耳上连接有缆绳，其特征在于，按照如下步骤进行：
(1)通过所述排水管对所述钢筒内注水，使所述筒型基础发生竖向位移；所述筒型基础的竖向位移过程中，利用所述缆绳辅助所述筒型基础上升。
(2)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，停止所述向钢筒内部注水，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；
(3)调整所述缆绳的上拔力使所述筒型基础匀速上升；
(4)所述筒型基础上升至所述钢筒顶盖达到水面时，继续向所述钢筒内部打气，直至所述缆绳上拔力减小至0，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回收施工方法，其特征在于，步骤(1)中所述筒型基础竖向位移的速度小于每小时0.5m。
3.根据权利要求1所述的一种海上风电筒型基础回收施工方法，其特征在于，步骤(1)中所述缆绳总的上拔力为所述筒型基础自重的1/10。
4.根据权利要求1所述的一种海上风电筒型基础回收施工方法，其特征在于，步骤(2)中缆绳总的上拔力为所述筒型基础自重的1/30～1/20。
5.根据权利要求1所述的一种海上风电筒型基础回收施工方法，其特征在于，步骤(3)中所述筒型基础匀速上升的过程中，所述筒型基础的上拔速度在1m/h以下。
6.根据权利要求1所述的一种海上风电筒型基础回收施工方法，其特征在于，在步骤(1)-(4)的整个竖向位移过程中，通过控制各所述排水管的开度大小控制所述筒型基础整体倾斜度保持在0.5°以内。
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