CN112709253A - 导管架及导管架建造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种导管架及导管架建造方法，导管架可以分成上分段和下分段进行分段制作。两个分段完成制作后，再对两个分段进行合拢固定。整个建造过程中，高空作业仅有上合拢口和下合拢口的对接操作，大大减少了高空作业量，提高了建造作业的安全性。同时，该导管架及导管架建造方法避免了分段的翻身操作，并可按照海上施工及运输要求提前将导管架进行定位。此外，导管架的上分段和下分段可以同时进行施工建造，不仅可以减少原材料的场地占用，还可以节省时间，减少项目制造周期，提高生产效率。

Description

导管架及导管架建造方法

技术领域

本发明涉及海洋工程及电力工程技术领域，特别涉及一种导管架及导管架建造方法。

背景技术

风能是一种可再生的清洁能源，在其它可再生能源(如生物质能、潮汐能等)尚未成熟的情况下，风能成为缓解全球环境问题及能源危机的首要选择之一。目前，在各种海上风机基础型式中，单桩、导管架、水下三桩和水上三桩基础型式是最常用的几种型式。

其中，导管架作为海上升压站的下部支撑结构，其重要性不言而喻。目前，常规的导管架建造方式一般为卧式和立式，卧式建造可减少场内施工难度，尤其是高空作业难度，但是对海上要求过高，需对导管架进行翻身竖起，安装难度及风险过大，存在大的安全隐患。立式建造由于高度过高，导管架顶部存在大量舾装件，需要焊接安装，由于现有场地设备等基础条件限制，高空作业无法进行。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种建造难度低的导管架及导管架建造方法，以提高生产效率，保证安全性，并降低建造成本。

为解决上述技术问题，本发明提供一种导管架，包括下分段和上分段，下分段包括四根下主腿和多组下剪刀撑组，四根所述下主腿竖向倾斜设置并围成一圈；相邻两个所述下主腿之间由上至下设有多个所述下剪刀撑组，所述下剪刀撑组包括两个交叉连接的下斜撑；各所述下主腿的顶端均设有下合拢口；上分段包括四根上主腿和多组上剪刀撑组，四根所述上主腿竖向倾斜设置并围成一圈；相邻两个所述上主腿之间由上至下设有至少一个所述上剪刀撑组，所述上剪刀撑组包括两个交叉连接的上斜撑；各所述上主腿的底端均设有上合拢口，所述上合拢口与所述下合拢口适配对接，以使所述上分段对接在所述下分段的上方。

可选地，所述下主腿和所述上主腿均由上至下向外倾斜设置。

可选地，所述下分段还包括多根下横撑，所述下横撑连接在相邻两个所述下主腿之间，所述下横撑与所述下斜撑不具有交点。

可选地，所述上分段还包括多根上横撑，所述上横撑连接在相邻两个所述上主腿之间，所述上横撑与所述上斜撑不具有交点。

本发明还提供一种导管架建造方法，其用于建造上述的导管架，所述导管架建造方法包括如下步骤：制作下分段：提供下主腿和下剪刀撑组，分别制作第一下分体、第二下分体、第三下分体以及第四下分体，再将第一下分体、第二下分体、第三下分体以及第四下分体合拢安装成为下分段；其中，第一下分体和第四下分体均包括一对下主腿和设置在两个下主腿之间且呈上下布置的多组下剪刀撑组，第二下分体和第三下分体均包括多组呈上下布置的下剪刀撑组；制作上分段：提供上主腿和上剪刀撑组，分别制作第一上分体、第二上分体、第三上分体以及第四上分体，再将第一上分体、第二上分体、第三上分体以及第四上分体合拢安装成为上分段；其中，第一上分体和第四上分体均包括一对上主腿和设置在两个上主腿之间至少一组上剪刀撑组，第二上分体和第三上分体均包括至少一组上剪刀撑组；上分段和下分段的合拢：将上分段吊装至下分段的上方，通过下主腿的下合拢口和上主腿的上合拢口的对接，使上分段固定在下分段的上方。

可选地，在制作下分段的步骤中，第一下分体、第二下分体、第三下分体以及第四下分体制作完成后，先在设定位置定位安装第一下分体，再以第一下分体的两个下主腿作为支撑分别在两个下主腿上定位安装第二下分体和第三下分体，最后再以第二下分体和第三下分体的侧面作为支撑定位安装第四下分体。

可选地，在制作上分段的步骤中，第一上分体、第二上分体、第三上分体以及第四上分体制作完成后，先在设定位置定位安装第一上分体，再以第一上分体的两个上主腿作为支撑分别在两个上主腿上定位安装第二上分体和第三上分体，最后再以第二上分体和第三上分体的侧面作为支撑定位安装第四上分体。

可选地，在制作下分段的步骤中，提供运输托盘，所述运输托盘包括托盘本体和设置在所述托盘本体上的定位工装，所述定位工装与所述下主腿的底部相适配；在第一下分体、第二下分体、第三下分体以及第四下分体进行合拢安装前，先按照设定位置布置所述运输托盘，再在所述运输托盘上定位安装第一下分体、第二下分体、第三下分体以及第四下分体。

可选地，安装第一下分体的步骤包括：吊装第一下分体并调整至设定角度，再将第一下分体移动至待安装的位置，并将第一下分体的下主腿的顶部和底部分别固定。

可选地，下分段制作完成后，测量下分段中四个下主腿的下合拢口的三维空间坐标值；在第一上分体、第二上分体、第三上分体以及第四上分体合拢安装时，根据所述下合拢口的三维空间坐标值对应调整上主腿中上合拢口的位置。

由上述技术方案可知，本发明的有益效果为：

本发明导管架及导管架建造方法中，导管架可以分成上分段和下分段进行分段制作。两个分段完成制作后，再对两个分段进行合拢固定。整个建造过程中，高空作业仅有上合拢口和下合拢口的对接操作，大大减少了高空作业量，提高了建造作业的安全性。同时，该导管架及导管架建造方法避免了分段的翻身操作，并可按照海上施工及运输要求提前将导管架进行定位。此外，导管架的上分段和下分段可以同时进行施工建造，不仅可以减少原材料的场地占用，还可以节省时间，减少项目制造周期，提高生产效率。

附图说明

图1是本发明导管架一实施例的结构示意图；

图2是图1所示的导管架中下分段制作过程安装第一下分体的示意图；

图3是图1所示的导管架中下分段制作过程安装第二下分体的示意图；

图4是图1所示的导管架中下分段制作过程安装第三下分体的示意图；

图5是图1所示的导管架中下分段制作过程安装第四下分体的示意图；

图6是本发明导管架建造方法的流程图。

附图标记说明如下：100、导管架；10、下分段；10a、第一下分体；10b、第二下分体；10c、第三下分体；10d、第四下分体；11、下主腿；12、下剪刀撑组；121、下斜撑；13、下合拢口；14、下横撑；20、上分段；20a、第一上分体；20b、第二上分体；20c、第三上分体；20d、第四上分体；21、上主腿；22、上剪刀撑组；221、上斜撑；23、上合拢口；24、上横撑；200、运输托盘。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

参阅图1，本申请一实施例提供一种导管架100，其可以作为海上升压站的下部支撑结构。本实施例的导管架100包括下分段10和上分段20。

具体地，下分段10包括四根下主腿11和多组下剪刀撑组12。四根下主腿11竖向倾斜设置并围成一圈，相邻两个下主腿11之间由上至下设有多个下剪刀撑组12，该下剪刀撑组12包括两个交叉连接的下斜撑121，各下主腿11的顶端均设有下合拢口13。

上分段20包括四根上主腿21和多组上剪刀撑组22。四根上主腿21竖向倾斜设置并围成一圈，相邻两个上主腿21之间由上至下设有至少一个上剪刀撑组22，该上剪刀撑组22包括两个交叉连接的上斜撑221。各上主腿21的底端均设有上合拢口23，上合拢口23与下合拢口13适配对接，以使上分段20对接在下分段10的上方。

在本实施例的下分段10中，四个下主腿11均由上至下向外倾斜设置。相邻两个下主腿11之间由上至下设有两组下剪刀撑组12，两组下剪刀撑组12呈上下布置。其中，位于下方的下剪刀撑组12中下斜撑121的端部与下主腿11连接固定，位于上方的下剪刀撑组12中下斜撑121的底端与下主腿11连接，顶端向外超出下主腿11顶端的下合拢口13。

本实施例的下分段10还包括多根下横撑14，下横撑14连接在相邻两个下主腿11之间，该下横撑14与下斜撑121之间不具有交点。

在本实施例中，相邻两个下主腿11之间设有两个下横撑14。其中，呈上下布置的下剪刀撑组12之间设有一根下横撑14，位于下方的下剪刀撑组12的底部设一根下横撑14。

进一步地，在本实施例的上分段20中，四个上主腿21均由上至下向外倾斜设置。相邻两个上主腿21之间设有一组上剪刀撑组22，该上剪刀撑组22中的两个上斜撑221的端部均与上主腿21连接。

本实施例的上分段20还包括多根上横撑24，上横撑24连接在相邻两个上主腿21之间，该上横撑24与上斜撑221之间不具有交点。

在本实施例中，相邻两个上主腿21之间设有两个上横撑24。其中一个上横撑24设置在上剪刀撑组22的上方，另一个上横撑24设置在上剪刀撑组22的下方，上横撑24的两端均与上主腿21连接。

上主腿21底端的上合拢口23与下主腿11底端的下合拢口13能够适配对接，从而使上分段20定位对接在下分段10的上方，从而构成导管架100。

参阅图2，本申请还提供一种导管架建造方法，以用于建造上述的导管架100。该方法能够避免大量的高空作业，提高建造过程的安全性，并能够节省建造时间，提高生产效率。

具体地，导管架建造方法包括如下步骤：

S10，制作下分段10：提供下主腿11和下剪刀撑组12，分别制作第一下分体10a、第二下分体10b、第三下分体10c以及第四下分体10d，再将第一下分体10a、第二下分体10b、第三下分体10c以及第四下分体10d合拢安装成为下分段10；其中，第一下分体10a和第四下分体10d均包括一对下主腿11和设置在两个下主腿11之间且呈上下布置的多组下剪刀撑组12，第二下分体10b和第三下分体10c均包括多组呈上下布置的下剪刀撑组12；

S20，制作上分段20：提供上主腿21和上剪刀撑组22，分别制作第一上分体20a、第二上分体20b、第三上分体20c以及第四上分体20d，再将第一上分体20a、第二上分体20b、第三上分体20c以及第四上分体20d合拢安装成为上分段20；其中，第一上分体20a和第四上分体20d均包括一对上主腿21和设置在两个上主腿21之间至少一组上剪刀撑组22，第二上分体20b和第三上分体20c均包括至少一组上剪刀撑组22；

S30，上分段20和下分段10的合拢：将上分段20吊装至下分段10的上方，通过下主腿11的下合拢口13和上主腿21的上合拢口23的对接，使上分段20固定在下分段10的上方。

需要说明的是，步骤S10制作下分段10和步骤S20制作上分段20的顺序不分先后，二者还可以同时进行。采用上分段20和下分段10的制作同时施工，不仅可以减少原材料的场地占用，还可以节省大量的时间，减少项目的建造周期，从而大幅度地提高生产效率。

根据海上施工要求，本实施例的导管架100在运输船上的站位有方向上的要求。导管架100建造完成并在运输船上定位固定后，对于上分段20和下分段10，上分段20的第三上分体20c和下分段10的第三下分体10c均面向码头。

参阅图3至图6，在本实施例中，下分段10是建造在运输托盘200上的，该运输托盘200包括托盘本体和设置在托盘本体上的定位工装。该定位工装用于下主腿11的底部相适配，以保证下主腿11定位在运输托盘200上。

进一步地，本实施例的第一下分体10a和第四下分体10d包括一对下主腿11和设置在两个下主腿11之间两组下剪刀撑组12，两组下剪刀撑组12呈上下布置。第二下分体10b和第三下分体10c均包括两组呈上下布置的下剪刀撑组12。其中，第二下分体10b包括中的两组下剪刀撑组12相互独立。第三下分体10c还包括多根J型管，J型管固定在两组下剪刀撑组12的外侧以构成整体结构。

在步骤S10中，提供下主腿11和下剪刀撑组12，按照第一下分体10a、第二下分体10b、第三下分体10c以及第四下分体10d的具体结构对应制作。其中，下主腿11与下剪刀撑组12均通过焊接方式固定连接。

第一下分体10a、第二下分体10b、第三下分体10c以及第四下分体10d分别在地面上进行水平建造。建造完成后，将第一下分体10a、第二下分体10b、第三下分体10c以及第四下分体10d移动至合拢场地进行合拢安装，以得到下分段10。

其中，第一下分体10a、第二下分体10b、第三下分体10c以及第四下分体10d制作完成后，先在设定位置定位安装第一下分体10a，再以第一下分体10a的两个下主腿11作为支撑分别在两个下主腿11上定位安装第二下分体10b和第三下分体10c，最后再以第二下分体10b和第三下分体10c的侧面作为支撑定位安装第四下分体10d。

具体地，在第一下分体10a、第二下分体10b、第三下分体10c以及第四下分体10d合拢安装前，先按照设定位置布置运输托盘200。其中，运输托盘200共有四组，四组运输托盘200的连线构成矩形。

在合拢场地标记处运输托盘200的地线，以用于放置该运输托盘200。运输托盘200布置完成后，在运输托盘200上进行划线，用于定位放置第一下分体10a。

先将第一下分体10a由水平面吊接至设定角度，然后移动至运输托盘200所在的位置，按照划线位置进行安装定位。第一下分体10a与其在运输托盘200上的安装位置对应好后，将第一下分体10a的下主腿11底部焊接固定，并将其顶部通过工装进行定位。同时还可以通过钢筋背拉固定，避免第一下分体10a顶部悬空变形。第一下分体10a在运输托盘200上定位固定后，解除对第一下分体10a的吊接。

第一下分体10a完成定位安装后，以第一下分体10a其中一下主腿11作为支撑安装第二下分体10b，再以另一下主腿11作为支撑安装第三下分体10c。第一下分体10a、第二下分体10b以及第三下分体10c定位封焊后，再以第二下分体10b和第三下分体10c的侧面作为支撑定位安装第四下分体10d。

第四下分体10d安装完成后，对第一下分体10a、第二下分体10b、第三下分体10c以及第四下分体10d进行整体焊接，再进行打磨、喷漆，完成下分段10的制作。下分段10制作完成后，通过全站仪测量下分段10中四个下主腿11的下合拢口13位置的三维空间坐标值。

此外，可以在下分段10的下合拢口13处搭设脚手架，从而为上分段20和下分段10的合拢提供焊接平台。

在步骤S20中，提供上主腿21和上剪刀撑组22，按照第一上分体20a、第二上分体20b、第三上分体20c以及第四上分体20d的具体结构对应制作。其中，上主腿21与上剪刀撑组22均通过焊接方式固定连接。

在本实施例中，第一上分体20a和第四上分体20d包括一对上主腿21和设置在两个上主腿21之间的一组上剪刀撑组22。第二上分体20b和第三上分体20c均为单个的上剪刀撑组22。

第一上分体20a、第二上分体20b、第三上分体20c以及第四上分体20d分别进行建造。建造完成后，将第一上分体20a、第二上分体20b、第三上分体20c以及第四上分体20d进行合拢安装，以得到上分段20。

其中，第一上分体20a、第二上分体20b、第三上分体20c以及第四上分体20d制作完成后，先在设定位置定位安装第一上分体20a，再以第一上分体20a的两个上主腿21作为支撑分别在两个上主腿21上定位安装第二上分体20b和第三上分体20c，最后再以第二上分体20b和第三上分体20c的侧面作为支撑定位安装第四上分体20d。

第四上分体20d安装完成后，对第一上分体20a、第二上分体20b、第三上分体20c以及第四上分体20d进行整体焊接，再进行打磨、喷漆，完成上分段20的制作。上分段20制作完后才能后，上主腿21的上合拢口23的定位根据下分段10的下合拢口13的三维坐标进行调整，以保证上分段20和下分段10的合拢精度。

上分段20的框架制作完成后，可以进行舾装件安装。舾装件包括靠船件、登船梯、休息平台、主吊耳等。舾装件完成安装后，对上分段20进行整体喷砂和喷漆。

在步骤S30中，上分段20和下分段10制作完成后，将上分段20运送至下分段10所在的合拢场地。将上分段20吊装至下分段10的上方，并使上合拢口23和下合拢口13对接，从而将上分段20固定在下分段10上，以得到导管架100。

上分段20和下分段10整体合拢得到导管架100后，运输小车进入运输托盘200的下方，沿第三上分体20c面向码头的方向将导管架100移送至运输船上，然后在运输船上对导管架100进行还帮固定，再将导管架100运往至设定海域。

对于本实施例的导管架及导管架建造方法，导管架可以分成上分段和下分段进行分段制作。两个分段完成制作后，再对两个分段进行合拢固定。整个建造过程中，高空作业仅有上合拢口和下合拢口的对接操作，大大减少了高空作业量，提高了建造作业的安全性。同时，该导管架及导管架建造方法避免了分段的翻身操作，并可按照海上施工及运输要求提前将导管架进行定位。此外，导管架的上分段和下分段可以同时进行施工建造，不仅可以减少原材料的场地占用，还可以节省时间，减少项目制造周期，提高生产效率。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种导管架，其特征在于，包括：

下分段，包括四根下主腿和多组下剪刀撑组，四根所述下主腿竖向倾斜设置并围成一圈；相邻两个所述下主腿之间由上至下设有多个所述下剪刀撑组，所述下剪刀撑组包括两个交叉连接的下斜撑；各所述下主腿的顶端均设有下合拢口；

上分段，包括四根上主腿和多组上剪刀撑组，四根所述上主腿竖向倾斜设置并围成一圈；相邻两个所述上主腿之间由上至下设有至少一个所述上剪刀撑组，所述上剪刀撑组包括两个交叉连接的上斜撑；各所述上主腿的底端均设有上合拢口，所述上合拢口与所述下合拢口适配对接，以使所述上分段对接在所述下分段的上方。

2.根据权利要求1所述的导管架，其特征在于，所述下主腿和所述上主腿均由上至下向外倾斜设置。

3.根据权利要求1所述的导管架，其特征在于，所述下分段还包括多根下横撑，所述下横撑连接在相邻两个所述下主腿之间，所述下横撑与所述下斜撑不具有交点。

4.根据权利要求1所述的导管架，其特征在于，所述上分段还包括多根上横撑，所述上横撑连接在相邻两个所述上主腿之间，所述上横撑与所述上斜撑不具有交点。

5.一种导管架建造方法，其特征在于，用于建造如权利要求1-4任意一项所述的导管架，所述导管架建造方法包括如下步骤：

制作下分段：提供下主腿和下剪刀撑组，分别制作第一下分体、第二下分体、第三下分体以及第四下分体，再将第一下分体、第二下分体、第三下分体以及第四下分体合拢安装成为下分段；其中，第一下分体和第四下分体均包括一对下主腿和设置在两个下主腿之间且呈上下布置的多组下剪刀撑组，第二下分体和第三下分体均包括多组呈上下布置的下剪刀撑组；

制作上分段：提供上主腿和上剪刀撑组，分别制作第一上分体、第二上分体、第三上分体以及第四上分体，再将第一上分体、第二上分体、第三上分体以及第四上分体合拢安装成为上分段；其中，第一上分体和第四上分体均包括一对上主腿和设置在两个上主腿之间至少一组上剪刀撑组，第二上分体和第三上分体均包括至少一组上剪刀撑组；

上分段和下分段的合拢：将上分段吊装至下分段的上方，通过下主腿的下合拢口和上主腿的上合拢口的对接，使上分段固定在下分段的上方。

6.根据权利要求5所述的导管架建造方法，其特征在于，在制作下分段的步骤中，第一下分体、第二下分体、第三下分体以及第四下分体制作完成后，先在设定位置定位安装第一下分体，再以第一下分体的两个下主腿作为支撑分别在两个下主腿上定位安装第二下分体和第三下分体，最后再以第二下分体和第三下分体的侧面作为支撑定位安装第四下分体。

7.根据权利要求5所述的导管架建造方法，其特征在于，在制作上分段的步骤中，第一上分体、第二上分体、第三上分体以及第四上分体制作完成后，先在设定位置定位安装第一上分体，再以第一上分体的两个上主腿作为支撑分别在两个上主腿上定位安装第二上分体和第三上分体，最后再以第二上分体和第三上分体的侧面作为支撑定位安装第四上分体。

8.根据权利要求5所述的导管架建造方法，其特征在于，在制作下分段的步骤中，提供运输托盘，所述运输托盘包括托盘本体和设置在所述托盘本体上的定位工装，所述定位工装与所述下主腿的底部相适配；在第一下分体、第二下分体、第三下分体以及第四下分体进行合拢安装前，先按照设定位置布置所述运输托盘，再在所述运输托盘上定位安装第一下分体、第二下分体、第三下分体以及第四下分体。

9.根据权利要求5或6所述的导管架建造方法，其特征在于，安装第一下分体的步骤包括：吊装第一下分体并调整至设定角度，再将第一下分体移动至待安装的位置，并将第一下分体的下主腿的顶部和底部分别固定。

10.根据权利要求5所述的导管架建造方法，其特征在于，下分段制作完成后，测量下分段中四个下主腿的下合拢口的三维空间坐标值；在第一上分体、第二上分体、第三上分体以及第四上分体合拢安装时，根据所述下合拢口的三维空间坐标值对应调整上主腿中上合拢口的位置。

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