CN111101515A - 一种大直径单桩浮运施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大直径单桩浮运施工方法，其主要工艺流程是在码头完成单桩预制后，采用封堵器将单桩的桩尖、桩顶封堵起来；再进行单桩下水，然后采用拖轮将单桩浮运拖航至海上风电场相应施工位置，并进点靠泊起重船系绑；接着采用一台单起重船借助浮力作用进行单桩起吊；最后进行单桩沉桩。本发明提供的大直径单桩浮运施工方法，减少了自升式风电安装船或大型运输驳船及起重设备的投入，降低了施工成本；适用于各类出运条件的基地码头，解决了缺乏合适出运基地地区以及浅水区的单桩出运问题；可以满足大直径单桩施工要求，创新了施工工艺。

Description

一种大直径单桩浮运施工方法
技术领域
本发明涉及海上运输领域，尤其涉及一种大直径单桩浮运施工方法。
背景技术
近年来海上风电发展迅速，单桩基础是目前应用最为广泛的基础形式，随着风机大型化，单桩基础的直径越来越大，重量越来越大。单桩基础从码头运输至海上相应安装机位并竖立是单桩基础施工过程重要的一个环节。目前，常见的海上风电单桩基础运输方式有两种：一种如图1a所示，是在码头将单桩1-1基础吊装到运输驳船1-2上，然后自航驳或者通过拖轮牵引驳船拖运到现场；另一种如图1b所示，是在码头将单桩1-1基础吊装到自升式风电安装船1-3上，运到现场后直接吊装。
目前，单桩运输至相应安装机位后常规采用主、辅起重船抬吊单桩竖立，如图2所示，采用自升式风电安装船1-3运输单桩的可以利用船体自有的主吊机2-1，另配一艘辅助起重船2-2抬吊。
采用上述传统的单桩运输扶正施工工艺，单桩运输需要大型运输驳船和拖轮，船舶租赁费用较高，或者需要自升式风电安装船，造价高、国内船机资源少，运输费用也较高；单桩竖立需要采用主、辅起重船抬吊完成，所需船机设备多，成本高。
传统的单桩运输施工工艺对出运码头条件要求较高，对于风场附近缺乏合适出云基地或码头前沿水深较浅的单桩出运，大型运输驳船无法靠近，操作不便。
随着单桩直径越来越大，重量越来越大，传统的单桩运输扶正施工工艺将逐渐难以满足施工要求，或者需要增加成本才能实现。
因此，针对上述传统的单桩运输施工工艺和单桩竖立所存在的问题，亟需一种大直径单桩浮运施工方法。
发明内容
针对现有单桩运输扶正施工工艺技术中存在的高设备、高成本投入、对出运码头条件要求较高、对大直径单桩运输扶正施工要求难以达到的问题，本发明提供一种大直径单桩浮运施工方法，可以减少对大型运输驳船或自升式风电安装船及起重设备的投入，降低施工成本；适用于各类出运条件的基地码头，解决了缺乏合适出运基地地区以及浅水区的单桩出运问题；也可以满足大直径单桩施工要求，创新了施工工艺。
为了达到上述目的，本发明提供一种大直径单桩浮运施工方法，其主要施工工艺流程包括：
(1)单桩封堵，在完成单桩预制后，采用封堵器将单桩的桩尖、桩顶进行封堵；
(2)单桩下水，封堵后的单桩下水，并基于自身浮力浮于水面上；
(3)单桩浮运，基于单桩的自身浮力，并由拖轮直接将单桩浮运至海上风电场相应施工位置；
(4)单桩进点靠泊，将单桩进点靠泊起重船；
(5)单桩起吊扶正，通过一台起重设备借助单桩自身的浮力作用完成单桩整个扶正起吊；
(6)单桩沉桩，待单桩起吊扶正后，拆除桩尖封堵器，并进行沉桩施工。
进一步的，所述单桩封堵就是采用桩尖封堵器和桩顶封堵器分别对单桩桩尖和桩顶进行封堵。
进一步地，所述方法在完成单桩封堵后，还进行单桩封堵的气密性检查。
进一步的，所述单桩下水的方式可采用半潜驳下水、船坞下水、吊装下水、或滑道下水。
进一步的，所述单桩浮运是采用大功率拖轮拖带钢管桩出港，尾部尼龙缆连接港作小拖轮控制钢管桩方向；出港后，港作小拖轮与尼龙缆分离，拖轮拖带单桩沿拖航航线浮运拖带至施工现场；然后尾部尼龙缆连接现场大马力锚艇，辅助钢管桩拖带进点施工现场。
进一步的，所述单桩进点靠泊是在单桩拖带至施工现场后，拖轮、大马力锚艇和主吊起重船相互配合将单桩缓慢拉至主吊起重船船舷旁靠泊。
进一步的，所述单桩起吊扶正就是先将起重船与单桩两侧吊耳挂扣；然后将桩顶封堵器和桩尖封堵器分别挂上缆绳，与浮筒连接；接着采用单起重船进行单桩起吊，借助浮力作用，只使用一台起重设备就可完成单桩整个扶正起吊过程；当主起重船吊钩提升至桩顶完全出水面时，拆除桩顶封堵器；继续提升起重船吊钩直至单桩完全竖直，竖桩后，拆除桩尖封堵器，单桩自重入泥，并进行沉桩作业。
本发明提供的大直径单桩浮运施工方法，减少了自升式风电安装船或大型运输驳船及起重设备的投入，降低了施工成本。
本发明提供的大直径单桩浮运施工方法，适用于各类出运条件的基地码头，解决了缺乏合适出运基地地区以及浅水区的单桩出运问题。
本发明提供的大直径单桩浮运施工方法，可以满足大直径单桩施工要求，创新了施工工艺。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1a为现有技术中自航驳运输单桩侧视示意图；
图1b为现有技术中自升式风电安装船运输单桩俯视示意图；
图2为现有技术中主、辅起重船抬吊单桩竖立示意图；
图3为本实例中大直径单桩浮运施工方法工艺流程示例图；
图4为本实例中单桩封堵示意图；
图5为本实例中单桩气密检测气动回路示意图；
图6a为本实例中半潜驳下水时半潜驳坐底示意图；
图6b为本实例中半潜驳下水时单桩运输到半潜驳上的示意图；
图6c为本实例中半潜驳下水时半潜驳下潜单桩浮起示意图；
图6d为本实例中半潜驳下水时单桩离开半潜驳示意图；
图7a为本实例中单桩滑道下水时单桩安置示意图；
图7b为本实例中单桩滑道下水时单桩入水一端漂浮示意图；
图7c为本实例中单桩滑道下水完成示意图；
图8a为本实例中单桩出港时浮运拖航方式示意图；
图8b为本实例中单桩出港后浮运拖航方式示意图；
图8c为本实例中单桩进点施工时浮运拖航方式示意图；
图9为本实例中单桩进点示意图；
图10为本实例中浮运单桩靠泊示意图；
图11为本实例中单吊机单桩起吊扶正示意图；
图12为本实例中桩尖封堵器拆除示意图。
图中标号含义：单桩1-1、运输驳船1-2、自升式风电安装船1-3、主起重船2-1、辅起重船2-2、桩尖封堵器4-1、桩顶封堵器4-2、压力表5-1、空压机5-2、手动阀5-3，单向阀5-4、气源处理三联件5-5、半潜驳6-1、水面A、码头B、滑道7-1、气囊或台车7-2、大功率拖轮8-1、港作小拖轮8-2、主拖缆8-3、尼龙缆8-4、大马力锚艇8-5、水流方向C、100m距离D、缆绳10-1、锚艇12-1、海底E。
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。
本发明提供的大直径单桩浮运施工方法，其主要施工工艺流程为：在码头完成单桩预制后，采用封堵器将单桩的桩尖、桩顶封堵起来，并进行气密性检验；密封好后，进行单桩下水，根据码头施工条件不同可选用半潜驳下水、船坞下水、吊装下水、滑道下水等方式；然后采用拖轮将单桩浮运拖航至海上风电场相应施工位置，并进点靠泊起重船系绑；接着进行单桩的起吊作业，借助浮力作用，只需一台起重设备就可完成单桩整个扶正起吊过程；最后进行单桩沉桩。
下面结合具体的图示说明该工艺流程。
参见图3，其所示为本实例中给出的大直径单桩浮运施工方法工艺流程示例图。
如图所示，其主要施工工艺流程包括：单桩预制、单桩封堵、单桩气密性检查、单桩下水、单桩浮运、单桩竖桩、桩顶出水、桩顶封堵器拆除、单桩竖立、桩尖封堵器拆除、沉桩作业。
以下具体说明本实例中大直径单桩浮运施工方法的工艺流程。
1.单桩封堵
参见图4，其所示为本实例中单桩封堵示意图。
单桩预制完成后，采用桩尖封堵器4-1和桩顶封堵器4-2分别对单桩桩尖和桩顶进行封堵。封堵器根据需要可选用气囊封堵、液压橡胶封堵等型式。
2.单桩气密性检查
参见图5，其所示为本实例中单桩气密检测气动回路示意图。
如图5所示，单桩封堵完成后，将试验压力表5-1安装于桩尖封堵器和桩顶封堵器高处共两处各一块，通过压力表5-1读数输出来判断密封的有效性。
试验前，先校验压力表5-1，检查开关是否灵活，并对单桩1-1内部进行清理和吹扫。然后按图5所示连接形成单桩气密检测气动回路。接着，采用空压机5-2向单桩1-1内加压充气，逐级缓慢增加压力，当压力升至试验压力的50％时，进行初始检查，使用发泡剂检验是否泄漏，如未发现异常或泄露，继续按试验压力的10％逐级升压，每级稳压3分钟，直至试验压力。至试验压力后，保压一定时间后，检测压力表5-1的读数，判断泄露情况，计算泄漏率。检测全过程应及时记录各阶段压力表读数，并同步使用红外温度计测量桩身三处以上温度读数并记录。
3.单桩下水
单桩封堵密封后，在码头前沿进行单桩浮运下水。根据码头的施工条件，采用不同的单桩浮运下水方式：
半潜驳下水，其适用于码头前沿吃水较大的预制场；
船坞下水，其适用于具备干船坞的单桩预制场；
吊装下水，其适用于数量较少或预制场条件较差的单桩预制场；
滑道下水，其适用于码头前沿有专用滑道的单桩预制场。
以下具体说明一下本实例中进行单桩下水的实施过程。
(1)半潜驳下水
参见图6a，其所示为本实例中半潜驳下水时半潜驳坐底示意图。
参见图6b，其所示为本实例中半潜驳下水时单桩运输到半潜驳上的示意图。
参见图6c，其所示为本实例中半潜驳下水时半潜驳下潜单桩浮起示意图。
参见图6d，其所示为本实例中半潜驳下水时单桩离开半潜驳示意图。
如图6a所示，首先半潜驳6-1坐底使甲板平面与码头B平面平齐；如图6b所示，采用台车或气囊运输方式，将单桩1-1水平运到半潜驳6-1上；如图6c所示，然后半潜驳6-1压载下潜让单桩1-1漂浮起来；如图6d所示，拖轮拖带单桩1-1离开半潜驳6-1，单桩1-1完成下水。
(2)船坞下水
具备船坞条件的单桩制作厂可利用船坞进行浮运单桩的下水作业，通过门吊将单桩吊起运输至船坞上方，缓慢将单桩下放至充满水的船坞中，使单桩漂浮起来后，拖轮拖带单桩驶离。
(3)吊装下水
吊装下水是采用起重机或起重船将单桩从码头前沿吊起，下放至水中，单桩漂浮起来，完成下水。
(4)滑道下水
参见图7a，其所示为本实例中单桩滑道下水时单桩安置示意图。
参见图7b，其所示为本实例中单桩滑道下水时单桩入水一端漂浮示意图。
参见图7c，其所示为本实例中单桩滑道下水完成示意图。
如图7a-7c所示，有专用滑道的单桩预制场，可采用气囊或台车运输单桩沿滑道下水。
具体的，如图7a所示，在单桩1-1的两端分别安置两个气囊或两台台车7-2，气囊或台车7-2安置于滑道7-1上，可沿滑道7-1滑行，并可带动其上的单桩1-1沿滑道7-1向下滑行。
如图7b所示，当单桩1-1的一端入水后，与安置其下的气囊或台车7-2分离，入水单桩1-1的一端依靠浮力漂浮于水面，单桩1-1的另一端仍跟随气囊或台车7-2沿滑道7-1向下滑行。
如图7c所示，当单桩1-1的另一端也入水后，单桩1-1完全漂浮于水面，与气囊或台车7-2完全分离。
4.单桩浮运
参见图8a，其所示为本实例中单桩出港时浮运拖航方式示意图。
参见图8b，其所示为本实例中单桩出港后浮运拖航方式示意图。
参见图8c，其所示为本实例中单桩进点施工时浮运拖航方式示意图。
如图8a所示，单桩1-1下水后，大功率拖轮8-1拖带单桩1-1出港，此时尾部尼龙缆8-4连接港作小拖轮8-2以控制单桩1-1方向。
如图8b所示，出港后，港作小拖轮8-2与尼龙缆8-4分离，大功率拖轮8-1拖带单桩1-1沿拖航航线浮运拖带至施工现场。
如图8c所示，到达施工现场后，尾部尼龙缆8-4连接现场大马力锚艇8-5，辅助单桩1-1拖带进点施工现场。
单桩拖带出港时，尾部尼龙缆连接港作小拖轮，控制单桩的方向，尽可能减少单桩左右摆动。出港后，尾部尼龙缆与港作小拖轮分离，港作小拖轮可进行其他作业。单桩被拖带进施工现场后，尾部尼龙缆连接现场大马力锚艇，辅助单桩拖带进点。
单桩浮运到施工现场后，进行进点靠泊起重船，准备竖桩工作。
参见图9，其所示为本实例中单桩进点示意图。
参见图10，其所示为本实例中浮运单桩靠泊示意图。
如图9所示，大功率拖轮8-1将单桩1-1拖带至施工现场后，主起重船2-1进点，抛锚。大马力锚艇8-5靠近浮运单桩1-1，将尾部尼龙缆8-4与大马力锚艇8-5系绑，大功率拖轮8-1与大马力锚艇8-5配合拖带浮运单桩1-1顶水流方向C进点，将单桩1-1拖至平行于主起重船2-1并距离100m左右的位置处。
如图10所示，通过连接缆绳10-1系固在单桩1-1桩尖和桩顶系绑点上，主起重船2-1上锚机绞动，以连接桩顶的锚机为主，连接桩尖的锚机为辅，交替将单桩1-1缓慢拉至主起重船2-1船舷旁靠泊。
5.单桩起吊
参见图11，其所示为本实例中单吊机单桩起吊扶正示意图。
参见图12，其所示为本实例中桩尖封堵器拆除示意图。
浮运单桩起吊作业的主要作业工序包括挂扣、起吊、桩顶和桩尖封堵器拆除等。
以下具体说明单桩起吊作业的各作业工序。
首先，进行主起重船2-1与单桩1-1两侧吊耳挂扣作业，然后将桩顶封堵器4-2和桩尖封堵器4-1分别挂上缆绳，连接浮筒。
接着进行单桩起吊，如图11所示，采用单起重船起吊扶正工艺，借助浮力作用，只使用一台起重设备就可完成单桩整个扶正起吊过程。
当主起重船2-1吊钩提升至桩顶完全出水面时，如图12所示，拆除桩顶封堵器，锚艇12-1拖拽回收。继续提升主起重船2-1吊钩直至单桩1-1完全竖直。竖桩后，拆除桩尖封堵器4-1，单桩1-1自重入泥，并进行沉桩作业。同时通过锚艇12-1采用类似起锚的方式回收桩尖封堵器。
本发明提供的大直径单桩浮运施工方法，减少了减少了自升式风电安装船或大型运输驳船及起重设备的投入，降低了施工成本。
本发明提供的大直径单桩浮运施工方法，适用于各类出运条件的基地码头，解决了缺乏合适出运基地地区以及浅水区的单桩出运问题。
本发明提供的大直径单桩浮运施工方法，可以满足大直径单桩施工要求，创新了施工工艺。
以上显示和描述了本发明的基本原理、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 (7)

1.一种大直径单桩浮运施工方法，其主要施工工艺流程包括：
(1)单桩封堵，在完成单桩预制后，采用封堵器将单桩的桩尖、桩顶进行封堵；
(2)单桩下水，封堵后的单桩下水，并基于自身浮力浮于水面上；
(3)单桩浮运，基于单桩的自身浮力，并由拖轮直接将单桩浮运至海上风电场相应施工位置；
(4)单桩进点靠泊，将单桩进点靠泊起重船；
(5)单桩起吊扶正，通过一台起重设备借助单桩自身的浮力作用完成单桩整个扶正起吊；
(6)单桩沉桩，待单桩起吊扶正后，拆除桩尖封堵器，并进行沉桩施工。
2.根据权利要求1所述的大直径单桩浮运施工方法，其特征在于，所述单桩封堵就是采用桩尖封堵器和桩顶封堵器分别对单桩桩尖和桩顶进行封堵。
3.根据权利要求1所述的大直径单桩浮运施工方法，其特征在于，所述方法在完成单桩封堵后，还进行单桩封堵的气密性检查。
4.根据权利要求1所述的大直径单桩浮运施工方法，其特征在于，所述单桩下水的方式可采用半潜驳下水、船坞下水、吊装下水、或滑道下水。
5.根据权利要求1所述的大直径单桩浮运施工方法，其特征在于，所述单桩浮运是采用大功率拖轮拖带钢管桩出港，尾部尼龙缆连接港作小拖轮控制钢管桩方向；出港后，港作小拖轮与尼龙缆分离，拖轮拖带单桩沿拖航航线浮运拖带至施工现场；然后尾部尼龙缆连接现场大马力锚艇，辅助钢管桩拖带进点施工现场。
6.根据权利要求1所述的大直径单桩浮运施工方法，其特征在于，所述单桩进点靠泊是在单桩拖带至施工现场后，拖轮、大马力锚艇和主吊起重船相互配合将单桩缓慢拉至主吊起重船船舷旁靠泊。
7.根据权利要求1所述的大直径单桩浮运施工方法，其特征在于，所述单桩起吊扶正就是先将起重船与单桩两侧吊耳挂扣；然后将桩顶封堵器和桩尖封堵器分别挂上缆绳，与浮筒连接；接着采用单起重船进行单桩起吊，借助浮力作用，只使用一台起重设备就可完成单桩整个扶正起吊过程；当主起重船吊钩提升至桩顶完全出水面时，拆除桩顶封堵器；继续提升起重船吊钩直至单桩完全竖直，竖桩后，拆除桩尖封堵器，单桩自重入泥，并进行沉桩作业。
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