CN112376565A - 海上风电直桩导向架固定施工方法和拆除施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种海上风电直桩导向架固定施工方法和拆除施工方法，属于海上风电机组安装技术领域，其施工方便快捷，施工风险小。该固定施工方法和拆除施工方法中，采用的海上风电直桩导向架的底部设有导向架基础；固定施工时，通过向导向架基础的空腔内注入水形成重力式基础，配合定位桩下降，使导向架基础下沉至水底，导向架基础的下基座呈环形柱状以陷入水下泥层中，固定件插入至水下持力层以起到固定作用；拆除施工时，通过排出导向架基础的空腔内的压载水，即可使导向架基础在浮力作用下上升，从而使固定件从水下持力层中拔出，完成定位桩拔除。

Description

海上风电直桩导向架固定施工方法和拆除施工方法

技术领域

本发明属于海上风电机组安装技术领域，尤其涉及一种海上风电直桩导向架固定施工方法和拆除施工方法。

背景技术

由于海上风电桩基的垂直度要求较高(一般要求垂直度偏差小于3‰)，而海上作业受风浪流等条件影响，在没有辅助的情况下，海上风电桩基的垂直度很难达到要求，因而，在海上风电桩基施工时，通常是预先在风电桩基位置上搭设直桩导向架，然后借助直桩导向架的导向作用来保证风电桩基的垂直度。

现有直桩导向架一般由定位桩及钢结构的导向架平台组成，在进行海上风电桩基直桩施工时，先将导向架平台固定在方驳或工作船上，满足定位要求后，将定位桩沿导向架平台的定位桩孔进行沉桩，由吊机吊振动锤，采用振动锤打设的方式进行定位桩施工，待风机安装完成后进行逆操作，先拔除定位桩，再利用方驳或工作船移走导向架平台以进行下一组施工。在此施工过程中，需要吊机、振动锤进行配合施工，且存在着定位桩打设偏斜过大，影响导向架平台上下移动以及拔桩困难等风险。

发明内容

本发明针对上述的现有直桩导向架在固定和拆除施工时存在的不足，提出一种海上风电直桩导向架固定施工方法和拆除施工方法，其施工方便快捷，施工风险小。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种海上风电直桩导向架固定施工方法，所述海上风电直桩导向架包括导向架平台、多根定位桩、用于驱动所述定位桩相对于所述导向架平台升降的升降装置，以及导向架基础；每根所述定位桩通过一个所述升降装置连接于所述导向架平台，每根所述定位桩的底端连接一个所述导向架基础；所述导向架基础包括基座，所述基座包括位于上部的上基座和位于下部的下基座，所述上基座呈圆柱形，所述上基座的顶部连接于所述定位桩的底端，所述下基座呈环形柱状，所述上基座和下基座共轴线设置，所述下基座的底部设有用于插入水下持力层的固定件，所述上基座内和/或所述下基座内设有空腔；所述导向架基础还包括充排气管和充排水管，所述空腔分别与所述充排气管和充排水管连通，所述充排气管和充排水管均安装有阀门；

所述固定施工方法包括如下步骤：

(1)初始时，所述导向架基础的空腔处于排空压载水的状态，所述海上风电直桩导向架处于漂浮状态，且所述定位桩处于升起状态；

(2)将所述海上风电直桩导向架浮运至施工现场；

(3)打开所述导向架基础的充排气管和充排水管上的阀门，利用水泵通过所述充排水管向所述空腔内注入压载水，所述空腔内的气体通过所述充排气管排出，在注入压载水的同时，通过所述升降装置驱动所述定位桩下降，直至所述导向架基础的下基座陷入水下泥层、且所述导向架基础的固定件插入水下持力层为止，关闭所述充排气管和充排水管上的阀门。

作为优选，所述空腔内设有多道分隔壁，所述分隔壁沿竖直方向延伸，多道所述分隔壁将所述空腔分隔为多个分腔体，多个所述分腔体沿所述基座的周向均布，且每个所述分腔体均连接有所述充排气管和充排水管；向所述空腔内注入压载水时，具体为分别向每个所述分腔体注入压载水，并通过调控不同所述分腔体中注入的压载水量，纠正所述导向架基础的垂直度。

作为优选，所述固定件为环绕于所述下基座底部外周的裙带板，所述裙带板的上边沿固定于所述下基座，且所述裙带板自所述下基座的底部沿竖直方向向下延伸。

作为优选，所述下基座的环形内径为其环形外径的1/3～1/2，所述下基座的环形外径与所述上基座的外径相同，所述上基座与下基座采用混凝土一体浇筑成型。

作为优选，所述升降装置为液压插销式升降装置。

本发明还提供了一种海上风电直桩导向架拆除施工方法，所述海上风电直桩导向架包括导向架平台、多根定位桩、用于驱动所述定位桩相对于所述导向架平台升降的升降装置，以及导向架基础；每根所述定位桩通过一个所述升降装置连接于所述导向架平台，每根所述定位桩的底端连接一个所述导向架基础；所述导向架基础包括基座，所述基座包括位于上部的上基座和位于下部的下基座，所述上基座呈圆柱形，所述上基座的顶部连接于所述定位桩的底端，所述下基座呈环形柱状，所述上基座和下基座共轴线设置，所述下基座的底部设有用于插入水下持力层的固定件，所述上基座内和/或所述下基座内设有空腔；所述导向架基础还包括充排气管和充排水管，所述空腔分别与所述充排气管和充排水管连通，所述充排气管和充排水管均安装有阀门；

所述拆除施工方法包括如下步骤：

(1)初始时，所述海上风电直桩导向架的定位桩处于降下状态，所述导向架基础的空腔处于装载有压载水的状态，所述导向架基础的下基座处于陷入水下泥层状态，且所述导向架基础的固定件处于插入水下持力层状态；

(2)打开所述导向架基础的充排气管和充排水管上的阀门，利用气泵通过所述充排气管向所述空腔内充入压缩空气，所述空腔内的压载水通过所述充排水管排出，关闭所述充排气管和充排水管上的阀门，所述固定件在所述导向架基础的浮力作用下从水下持力层中拔出，通过所述升降装置驱动所述定位桩升起。

作为优选，所述空腔内设有多道分隔壁，所述分隔壁沿竖直方向延伸，多道所述分隔壁将所述空腔分隔为多个分腔体，多个所述分腔体沿所述基座的周向均布，且每个所述分腔体均连接有所述充排气管和充排水管；向所述空腔内充入压缩空气时，具体为分别向每个所述分腔体充入压缩空气，并通过调控不同所述分腔体中充入的压缩空气量，纠正所述导向架基础的垂直度。

作为优选，所述固定件为环绕于所述下基座底部外周的裙带板，所述裙带板的上边沿固定于所述下基座，且所述裙带板自所述下基座的底部沿竖直方向向下延伸。

作为优选，所述下基座的环形内径为其环形外径的1/3～1/2，所述下基座的环形外径与所述上基座的外径相同，所述上基座与下基座采用混凝土一体浇筑成型。

作为优选，所述升降装置为液压插销式升降装置。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：

1、本发明提供的海上风电直桩导向架固定施工方法，通过向导向架基础的空腔内注入水可形成重力式基础，配合定位桩下降，可使导向架基础下沉至水底，且导向架基础的下基座呈环形柱状，便于陷入水下泥层中，能够保证固定件插入至水下持力层以起到固定作用，从而实现定位桩的固定，无需振动锤配合、施工方便快捷，且定位桩保证竖直、便于后期拆除；

2、本发明提供的海上风电直桩导向架拆除施工方法，通过排出导向架基础的空腔内的压载水，即可使导向架基础在浮力作用下上升，从而使固定件从水下持力层中拔出，实现定位桩拔除，拆除施工方便快捷。

附图说明

图1为实施例1中海上风电直桩导向架的结构示意图(图中省略充排气管和充排水管和阀门)；

图2为实施例1中海上风电直桩导向架中导向架基础的主视图；

图3为实施例1中海上风电直桩导向架中导向架基础的俯视图；

图4为沿图3中A-A线剖开的导向架基础的剖面图；

图5为沿图4中B-B线剖开的上基座的剖面图；

图6为沿图4中C-C线剖开的下基座的剖面图；

图7为实施例1提供的海上风电直桩导向架固定施工方法的流程图(图中省略充排气管和充排水管和阀门)；

图8为实施例2提供的海上风电直桩导向架拆除施工方法的流程图(图中省略充排气管和充排水管和阀门)；

以上各图中：1、导向架基础；11、基座；111、上基座；112、第一空腔；1121、第一分腔体；1122、第一分隔壁；113、下基座；114、第二空腔；1141、第二分腔体；1142、第二分隔壁；12、裙带板；13、充排气管；14、充排水管；15、阀门；2、导向架平台；3、定位桩；4、升降装置。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

本实施例涉及一种海上风电直桩导向架固定施工方法。

如图1-6所示，本实施例采用的海上风电直桩导向架包括导向架平台2、多根定位桩3、用于驱动定位桩3相对于导向架平台2升降的升降装置4，以及导向架基础1；每根定位桩3通过一个升降装置4连接于导向架平台2，每根定位桩3的底端连接一个导向架基础1；导向架基础1包括基座11，基座11包括位于上部的上基座111和位于下部的下基座113，上基座111呈圆柱形，上基座111的顶部连接于定位桩3的底端，下基座113呈环形柱状，上基座111和下基座113共轴线设置，下基座113的底部设有用于插入水下持力层的固定件，上基座111内和下基座113内均设有空腔，其中，设置于上基座111内的空腔为第一空腔112，设置于下基座113内的空腔为第二空腔114；导向架基础1还包括充排气管13和充排水管14，第一空腔112和第二空腔114分别与充排气管13和充排水管14连通，充排气管13和充排水管14均安装有阀门15。

参见图5，本实施例中，第一空腔112为圆柱形，其几何中心与上基座111的几何中心重合，第一空腔112内设有多道第一分隔壁1122，第一分隔壁1122沿竖直方向延伸，多道第一分隔壁1122将第一空腔112分隔为呈扇形柱状的多个第一分腔体1121，多个第一分腔体1121沿上基座111的周向均布，且每个第一分腔体1121均连接有充排气管13和充排水管14。参见图6，本实施例中，第二空腔114为环形柱状，其中心线与下基座113的中心线重合，第二空腔114内设有多道第二分隔壁1142，第二分隔壁1142沿竖直方向延伸，多道第二分隔壁1142将第二空腔114分隔为呈扇环形柱状的多个第二分腔体1141，多个第二分腔体1141沿下基座113的周向均布，且每个第二分腔体1141均连接有充排气管13和充排水管14。

如图7所示，海上风电直桩导向架固定施工方法包括如下步骤：

(1)初始时，导向架基础1的第一空腔112和第二空腔114均处于排空压载水的状态，海上风电直桩导向架处于漂浮状态，且定位桩3处于升起状态；

(2)将海上风电直桩导向架浮运至施工现场；

(3)打开导向架基础1的充排气管13和充排水管14上的阀门15，利用水泵通过充排水管14向第一空腔112和第二空腔114内注入压载水，第一空腔112和第二空腔114内的气体通过充排气管13排出，在注入压载水的同时，通过升降装置4驱动定位桩3下降，直至导向架基础1的下基座113陷入水下泥层、且导向架基础1的固定件插入水下持力层为止，关闭充排气管13和充排水管14上的阀门15。

其中，向第一空腔112注入压载水时，具体为分别向每个第一分腔体1121注入压载水；向第二空腔114内注入压载水时，具体为分别向每个第二分腔体1141注入压载水；同时，在注入压载水步骤中，还包括通过调控不同第一分腔体1121或第二分腔体1141中注入的压载水量，纠正导向架基础1的垂直度，以适应复杂的水下环境。

上述海上风电直桩导向架固定施工方法，通过向导向架基础1的空腔内注入水可形成重力式基础，配合定位桩3下降，可使导向架基础1下沉至水底，且导向架基础1的下基座113呈环形柱状，便于陷入水下泥层中，能够保证固定件插入至水下持力层以起到固定作用，从而实现定位桩3的固定，无需振动锤配合、施工方便快捷，且定位桩3保证竖直、便于后期拆除。

针对导向架基础1的基座11，需要说明的是，上述导向架基础1中，也可以仅在上基座111内设置空腔，或者仅在下基座113内设置空腔，只要基座11内的空腔体积在排空压载水状态下能够保证使导向架基础1处于漂浮状态、同时能够满足装载压载水的水量要求即可。

本实施例中，固定件为环绕于下基座113底部外周的裙带板12，裙带板12的上边沿固定于下基座113，且裙带板12自下基座113的底部沿竖直方向向下延伸。采用这种结构的裙带板12，有利于抵抗侧向作用，提高导向架基础1的水平抗力。优选的，裙带板12采用钢材制作，以确保其具有足够硬度。为了便于使下基座113陷入水下泥层，优选的，下基座113的环形内径为其环形外径的1/3～1/2。为了便于加工，下基座113的环形外径与上基座111的外径相同，上基座111与下基座113采用混凝土一体浇筑成型。

本实施例中，升降装置4采用本领域常规结构的液压插销式升降装置即可，无需特殊定制。需要说明的是，液压插销式升降装置为实现平台桩腿自动升降常用的升降装置，在自升式海上平台中均有应用，其结构为本领域技术人员所熟知，在此不针对其结构进行详细论述。可以理解的是，本领域技术人员也可以采取其他类型的升降装置，只要能够实现升降定位桩3功能即可。

实施例2

如图8所示，本实施例涉及一种海上风电直桩导向架拆除施工方法，采用的海上风电直桩导向架与实施例1相同，拆除施工方法包括如下步骤：

(1)初始时，海上风电直桩导向架的定位桩3处于降下状态，导向架基础1的第一空腔112和第二空腔114均处于装载有压载水的状态，导向架基础1的下基座113处于陷入水下泥层状态，且导向架基础1的固定件处于插入水下持力层状态；

(2)打开导向架基础1的充排气管13和充排水管14上的阀门15，利用气泵通过充排气管13向第一空腔112和第二空腔114内充入压缩空气，第一空腔112和第二空腔114内的压载水通过充排水管14排出，关闭充排气管13和充排水管14上的阀门15，固定件在导向架基础1的浮力作用下从水下持力层中拔出，通过升降装置4驱动定位桩3升起。

其中，向第一空腔112内充入压缩空气时，具体为分别向每个第一分腔体1121充入压缩空气；向第二空腔114内充入压缩空气时，具体为分别向每个第二分腔体1141充入压缩空气；同时，在充入压缩空气步骤中，还包括通过调控不同第一分腔体1121或第二分腔体1141中充入的压缩空气量，纠正导向架基础1的垂直度，以便于将固定件平稳拔出。

上述海上风电直桩导向架拆除施工方法，通过排出导向架基础1的空腔内的压载水，即可使导向架基础1在浮力作用下上升，从而使固定件从水下持力层中拔出，实现定位桩3拔除，拆除施工方便快捷。

Claims (10)

1.海上风电直桩导向架固定施工方法，其特征在于：

所述海上风电直桩导向架包括导向架平台、多根定位桩、用于驱动所述定位桩相对于所述导向架平台升降的升降装置，以及导向架基础；每根所述定位桩通过一个所述升降装置连接于所述导向架平台，每根所述定位桩的底端连接一个所述导向架基础；所述导向架基础包括基座，所述基座包括位于上部的上基座和位于下部的下基座，所述上基座呈圆柱形，所述上基座的顶部连接于所述定位桩的底端，所述下基座呈环形柱状，所述上基座和下基座共轴线设置，所述下基座的底部设有用于插入水下持力层的固定件，所述上基座内和/或所述下基座内设有空腔；所述导向架基础还包括充排气管和充排水管，所述空腔分别与所述充排气管和充排水管连通，所述充排气管和充排水管均安装有阀门；

所述固定施工方法包括如下步骤：

(1)初始时，所述导向架基础的空腔处于排空压载水的状态，所述海上风电直桩导向架处于漂浮状态，且所述定位桩处于升起状态；

(2)将所述海上风电直桩导向架浮运至施工现场；

(3)打开所述导向架基础的充排气管和充排水管上的阀门，利用水泵通过所述充排水管向所述空腔内注入压载水，所述空腔内的气体通过所述充排气管排出，在注入压载水的同时，通过所述升降装置驱动所述定位桩下降，直至所述导向架基础的下基座陷入水下泥层、且所述导向架基础的固定件插入水下持力层为止，关闭所述充排气管和充排水管上的阀门。

2.根据权利要求1所述的海上风电直桩导向架固定施工方法，其特征在于：所述空腔内设有多道分隔壁，所述分隔壁沿竖直方向延伸，多道所述分隔壁将所述空腔分隔为多个分腔体，多个所述分腔体沿所述基座的周向均布，且每个所述分腔体均连接有所述充排气管和充排水管；向所述空腔内注入压载水时，具体为分别向每个所述分腔体注入压载水，并通过调控不同所述分腔体中注入的压载水量，纠正所述导向架基础的垂直度。

3.根据权利要求1所述的海上风电直桩导向架固定施工方法，其特征在于：所述固定件为环绕于所述下基座底部外周的裙带板，所述裙带板的上边沿固定于所述下基座，且所述裙带板自所述下基座的底部沿竖直方向向下延伸。

4.根据权利要求1所述的海上风电直桩导向架固定施工方法，其特征在于：所述下基座的环形内径为其环形外径的1/3～1/2，所述下基座的环形外径与所述上基座的外径相同，所述上基座与下基座采用混凝土一体浇筑成型。

5.根据权利要求1所述的海上风电直桩导向架固定施工方法，其特征在于：所述升降装置为液压插销式升降装置。

6.海上风电直桩导向架拆除施工方法，其特征在于：

所述海上风电直桩导向架包括导向架平台、多根定位桩、用于驱动所述定位桩相对于所述导向架平台升降的升降装置，以及导向架基础；每根所述定位桩通过一个所述升降装置连接于所述导向架平台，每根所述定位桩的底端连接一个所述导向架基础；所述导向架基础包括基座，所述基座包括位于上部的上基座和位于下部的下基座，所述上基座呈圆柱形，所述上基座的顶部连接于所述定位桩的底端，所述下基座呈环形柱状，所述上基座和下基座共轴线设置，所述下基座的底部设有用于插入水下持力层的固定件，所述上基座内和/或所述下基座内设有空腔；所述导向架基础还包括充排气管和充排水管，所述空腔分别与所述充排气管和充排水管连通，所述充排气管和充排水管均安装有阀门；

所述拆除施工方法包括如下步骤：

(1)初始时，所述海上风电直桩导向架的定位桩处于降下状态，所述导向架基础的空腔处于装载有压载水的状态，所述导向架基础的下基座处于陷入水下泥层状态，且所述导向架基础的固定件处于插入水下持力层状态；

(2)打开所述导向架基础的充排气管和充排水管上的阀门，利用气泵通过所述充排气管向所述空腔内充入压缩空气，所述空腔内的压载水通过所述充排水管排出，关闭所述充排气管和充排水管上的阀门，所述固定件在所述导向架基础的浮力作用下从水下持力层中拔出，通过所述升降装置驱动所述定位桩升起。

7.根据权利要求1所述的海上风电直桩导向架拆除施工方法，其特征在于：所述空腔内设有多道分隔壁，所述分隔壁沿竖直方向延伸，多道所述分隔壁将所述空腔分隔为多个分腔体，多个所述分腔体沿所述基座的周向均布，且每个所述分腔体均连接有所述充排气管和充排水管；向所述空腔内充入压缩空气时，具体为分别向每个所述分腔体充入压缩空气，并通过调控不同所述分腔体中充入的压缩空气量，纠正所述导向架基础的垂直度。

8.根据权利要求1所述的海上风电直桩导向架拆除施工方法，其特征在于：所述固定件为环绕于所述下基座底部外周的裙带板，所述裙带板的上边沿固定于所述下基座，且所述裙带板自所述下基座的底部沿竖直方向向下延伸。

9.根据权利要求1所述的海上风电直桩导向架拆除施工方法，其特征在于：所述下基座的环形内径为其环形外径的1/3～1/2，所述下基座的环形外径与所述上基座的外径相同，所述上基座与下基座采用混凝土一体浇筑成型。

10.根据权利要求1所述的海上风电直桩导向架拆除施工方法，其特征在于：所述升降装置为液压插销式升降装置。

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