CN111472380A - 一种深水嵌岩式导管架基础施工用安装平台及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深水嵌岩式导管架基础施工用安装平台及其施工方法，包括安装平台主结构；所述安装平台主结构上开设有用以安装辅助桩的辅助桩槽口，所述辅助桩槽口贯通所述安装平台主结构的上表面与所述安装平台主结构的下表面，所述辅助桩槽口内配有辅助桩；所述安装平台主结构上开设有用以安装基础桩的导向槽口，所述导向槽口贯通所述安装平台主结构的上表面与所述安装平台主结构的下表面，所述导向槽口内配有基础桩；所述安装平台主结构上设有吊机。本发明解决深水嵌岩沉桩施工时长周期作业施工设备短缺、费用高昂等问题。

Description

一种深水嵌岩式导管架基础施工用安装平台及其施工方法

技术领域

本发明涉及海上风电施工技术，更具体地说，涉及一种深水嵌岩式导管架基础施工用安装平台及其施工方法。

背景技术

风力发电清洁高效，是国家倡导的绿色能源发展方式。我国海岸线绵长，风能资源丰富，发展海上风力发电是一大趋势。海上风电的开发利用需要建设海上风场，而风电管桩的安装是海上风场建设的基础。我国东南沿海的广东、福建海域风资源较好，是我国风能资源最丰富的地区之一，适合大规模海上风电开发。但该区域地质条件复杂，有砂土地质，也有岩基地质，规划风场的水深也比较深，普遍在15米到30米之间，而且因直面南海外海和台湾海峡，风况和海况对于风场建设来说都是相对恶劣的。这些限制条件对风场建设，尤其是风机基础的安装技术提出了严峻的挑战。

通常来说，超过20米水深，海上风机的基础则由单桩基础逐步转变为导管架基础，需要首先安装导管架的基础桩。随着水深的增加，海上施工环境愈发恶劣复杂，施工设备需要在克服风浪流等环境载荷影响下保持作业能力。目前常用的基础桩安装设备是自升式风电安装船，可保证在较恶劣海况下的施工进度和精度要求。但由于目前国内海上风电市场火热，自升式风电安装船数量有限，供不应求，另外深水嵌岩施工作业周期长，风电安装船日费高昂，长期租赁成本巨大。因此，发明一套相对简易的施工平台及施工方法，在保证施工进度和精度的前提下，利用小型运输船、浮吊等日费相对较低的船舶代替自升式风电安装船完成打桩和嵌岩的施工作业变得十分必要。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种深水嵌岩式导管架基础施工用安装平台及其施工方法，解决深水嵌岩沉桩施工时长周期作业施工设备短缺、费用高昂等问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，一种深水嵌岩式导管架基础施工用安装平台，包括安装平台主结构；

所述安装平台主结构上开设有用以安装辅助桩的辅助桩槽口，所述辅助桩槽口贯通所述安装平台主结构的上表面与所述安装平台主结构的下表面，所述辅助桩槽口内配有辅助桩；

所述安装平台主结构上开设有用以安装基础桩的导向槽口，所述导向槽口贯通所述安装平台主结构的上表面与所述安装平台主结构的下表面，所述导向槽口内配有基础桩；

所述安装平台主结构上设有吊机。

较佳的，所述安装平台主结构设置为矩形。

较佳的，所述辅助桩槽口设有五个，其中四个所述辅助桩槽口分别位于所述安装平台主结构的四个角位置，还有一个所述辅助桩槽口位于所述安装平台主结构的中心位置。

较佳的，所述安装平台主结构中心位置上的所述辅助桩槽口内的所述辅助桩的上端设有法兰。

较佳的，所述吊机设于所述法兰上。

较佳的，所述导向槽口设有四个，分别位于所述安装平台主结构的四条边部位置。

较佳的，所述导向槽口上设有可移动式导向装置。

另一方面，一种深水嵌岩式导管架基础施工用安装平台的施工方法，包括以下步骤：

1)利用运输船将所述的安装平台上的安装平台主结构、辅助桩、基础桩和吊机运输至风场海域；

2)利用风场海域内的浮吊将四根对应所述安装平台主结构上四个角位置的四根所述辅助桩打入海底设计深度；

3)浮吊吊起所述安装平台主结构，将所述安装平台主结构固定于四根所述辅助桩上，安装平台自身重量由所述四根辅助桩承担，运输船撤离，调整所述安装平台主结构的水平度；

4)浮吊继续安装对应所述安装平台主结构上中心位置的所述辅助桩，并在此根所述辅助桩的上端安装所述吊机，使所述安装平台主结构达到作业状态；

5)浮吊再将所述基础桩依次吊至所述安装平台主结构上的所述导向槽口内，通过可移动式导向装置调整所述基础桩的垂直度，浮吊将所述基础桩打入海底设计深度；

6)四根所述基础桩全部打桩到位后，拆除所述吊机，解除所述安装平台主结构与所述辅助桩之间的固定，利用浮吊将所述安装平台主结构、所述辅助桩吊至运输船上，运输船驶向下一个机位进行打桩作业。

较佳的，所述安装平台主结构与所述辅助桩之间通过卡键及螺栓组合进行固定。

较佳的，所述步骤5)中，在所述基础桩的打桩的过程中，若遇岩基地质不能顺利进行打桩作业，则通过架设钻机将所述基础桩所在桩位进行扩孔，再继续将所述基础桩打入设计标高。

在上述的技术方案中，本发明所提供的一种深水嵌岩式导管架基础施工用安装平台及其施工方法，还具有以下几点有益效果：

1)相比自升式风电安装船，采用本发明安装平台进行打桩作业成本大幅降低；

2)借助小型运输船浮托方式来安装本发明安装平台，节省了采用大型浮吊或安装船安装该平台的费用；本发明采用该浮托方式安装平台，不需坐底安装，平台尺寸小、重量轻，节省材料；

3)本发明安装平台设计为两层，配备了专门的设备储存空间，钻机等设备直接放置在安装平台内，海上施工时，与平台整体起吊，减少起吊次数；

4)本发明安装平台可架设钻机，既适用于软基地质也适用于岩基地质，适用性范围广；

5)本发明安装平台适用于深水导管架式风机基础的安装，大大拓展了海上风场的施工范围；

6)本发明安装平台上设置有可移动式导向装置，可在较大范围内调整基础桩间距，适用于不同导管架尺寸和基础桩直径的风场，大大提高了安装平台的适用范围。

附图说明

图1是本发明安装平台实施例的平面示意图；

图2是本发明安装平台实施例中导向槽口的示意图；

图3是本发明施工方法实施例中辅助桩打桩的示意图；

图4是本发明施工方法实施例中安装平台主结构达到作业状态的示意图；

图5是本发明施工方法实施例中基础桩打桩的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请结合图1至图2所示，本发明所提供的一种深水嵌岩式导管架基础施工用安装平台，包括一块矩形设置的安装平台主结构1，安装平台主结构1设计为两层，整体使用，配备了专门的设备储存空间，钻机等设备直接放置在安装平台内。

安装平台主结构1上开设五个用以安装辅助桩2的辅助桩槽口3，辅助桩槽口3贯通安装平台主结构1的上表面与安装平台主结构1的下表面，辅助桩槽口3内均配有辅助桩2。其中，四个辅助桩槽口3分别位于安装平台主结构1的四个角位置，此位置所配的四根辅助桩2作为安装平台主结构1的主要承力桩，将安装平台主结构1最终固定及调平；还有一个辅助桩槽口3则位于安装平台主结构1的中心位置，此位置上所配的辅助桩2上端设计有法兰，用于临时安放50吨的吊机4，作为嵌岩沉桩施工过程中的起吊设备。

安装平台主结构1上开设有四个用以安装基础桩5的导向槽口6，导向槽口6贯通安装平台主结构1的上表面与安装平台主结构1的下表面，导向槽口6内均配有基础桩5。四个导向槽口6分别位于安装平台主结构1的四条边部位置，并且在每个导向槽口6附近均设有可移动式导向装置7，用于基础桩5的垂直度调控。

吊机4设计为50吨，主要起到以下作用：

1)当碰到需要嵌岩工况时，本发明安装平台适用的4桩导管架4根基础桩5需要钻机进行钻孔作业，就需要在安装平台主结构1上面架设钻机塔架。但通常一个安装平台主结构1最多同时安装2件钻机塔架，因此，这个50吨吊机4是用来安装钻机塔架的，并且在1个或2个基础桩5位置施工完成后，将钻机塔架拆除并安装到另外2个基础桩5位置进行钻孔施工。起到节省浮吊施工时间的作用；

2)由于嵌岩周期较长，该吊机用于整个机位施工期间，重量小的如集装箱、发电机组等设备、工具的吊装。

请结合图3至图5所示，本发明还提供了一种深水嵌岩式导管架基础施工用安装平台的施工方法，包括以下步骤：

1)利用运输船8将安装平台上的安装平台主结构1、辅助桩2、基础桩5和吊机4运输至风场海域，再借助运输船8抛锚定位；运输船8宽度不得大于辅助桩2横向间距，运输船8可在辅助桩2安装到位后自由退出；

2)运输船8定位后，利用风场海域内的浮吊9上的振动锤将四根对应安装平台主结构1上四个角位置的四根辅助桩2打入海底设计深度；

3)浮吊9吊起安装平台主结构1，将安装平台主结构1通过卡键及螺栓组合固定于四根辅助桩2上，安装平台主结构1自身重量由四根辅助桩2承担，运输船8撤离，调整安装平台主结构1的水平度；

4)浮吊9继续安装对应安装平台主结构1上中心位置的辅助桩2(见图4中位于吊机4正下方的辅助桩2)，并在此根辅助桩2的上端安装吊机4，使安装平台主结构1达到作业状态；

5)浮吊9再将基础桩5依次吊至安装平台主结构1上的导向槽口6内，通过可移动式导向装置7调整基础桩5的垂直度，再利用浮吊9上的振动锤将基础桩5打入海底设计深度；在基础桩5的打桩的过程中，若遇岩基地质不能顺利进行打桩作业，则通过架设钻机将基础桩5所在桩位进行扩孔，再继续将基础桩5打入设计标高；

6)四根基础桩5全部打桩到位后，拆除吊机4，解除安装平台主结构1与四根辅助桩2之间的固定(卡键及螺栓组合)，利用浮吊9将安装平台主结构1、辅助桩2吊至运输船8上，运输船8驶向下一个机位进行打桩作业。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (10)

1.一种深水嵌岩式导管架基础施工用安装平台，其特征在于：包括安装平台主结构；

所述安装平台主结构上开设有用以安装辅助桩的辅助桩槽口，所述辅助桩槽口贯通所述安装平台主结构的上表面与所述安装平台主结构的下表面，所述辅助桩槽口内配有辅助桩；

所述安装平台主结构上开设有用以安装基础桩的导向槽口，所述导向槽口贯通所述安装平台主结构的上表面与所述安装平台主结构的下表面，所述导向槽口内配有基础桩；

所述安装平台主结构上设有吊机。

2.如权利要求1所述的深水嵌岩式导管架基础施工用安装平台，其特征在于：所述安装平台主结构设置为矩形。

3.如权利要求2所述的深水嵌岩式导管架基础施工用安装平台，其特征在于：所述辅助桩槽口设有五个，其中四个所述辅助桩槽口分别位于所述安装平台主结构的四个角位置，还有一个所述辅助桩槽口位于所述安装平台主结构的中心位置。

4.如权利要求3所述的深水嵌岩式导管架基础施工用安装平台，其特征在于：所述安装平台主结构中心位置上的所述辅助桩槽口内的所述辅助桩的上端设有法兰。

5.如权利要求4所述的深水嵌岩式导管架基础施工用安装平台，其特征在于：所述吊机设于所述法兰上。

6.如权利要求2所述的深水嵌岩式导管架基础施工用安装平台，其特征在于：所述导向槽口设有四个，分别位于所述安装平台主结构的四条边部位置。

7.如权利要求6所述的深水嵌岩式导管架基础施工用安装平台，其特征在于：所述导向槽口上设有可移动式导向装置。

8.一种深水嵌岩式导管架基础施工用安装平台的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)利用运输船将权利要求1-7任一项所述的安装平台上的安装平台主结构、辅助桩、基础桩和吊机运输至风场海域；

2)利用风场海域内的浮吊将四根对应所述安装平台主结构上四个角位置的四根所述辅助桩打入海底设计深度；

3)浮吊吊起所述安装平台主结构，将所述安装平台主结构固定于四根所述辅助桩上，安装平台自身重量由所述四根辅助桩承担，运输船撤离，并调整所述安装平台主结构的水平度；

4)浮吊继续安装对应所述安装平台主结构上中心位置的所述辅助桩，并在此根所述辅助桩的上端安装所述吊机，使所述安装平台主结构达到作业状态；

5)浮吊再将所述基础桩依次吊至所述安装平台主结构上的所述导向槽口内，通过可移动式导向装置调整所述基础桩的垂直度，浮吊将所述基础桩打入海底设计深度；

6)四根所述基础桩全部打桩到位后，拆除所述吊机，解除所述安装平台主结构与所述辅助桩之间的固定，利用浮吊将所述安装平台主结构、所述辅助桩吊至运输船上，运输船驶向下一个机位进行打桩作业。

9.如权利要求8所述的深水嵌岩式导管架基础施工用安装平台的施工方法，其特征在于：所述安装平台主结构与所述辅助桩之间通过卡键及螺栓组合进行固定。

10.如权利要求8所述的深水嵌岩式导管架基础施工用安装平台的施工方法，其特征在于：所述步骤5)中，在所述基础桩的打桩的过程中，若遇岩基地质不能顺利进行打桩作业，则通过架设钻机将所述基础桩所在桩位进行扩孔，再继续将所述基础桩打入设计标高。

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