一种海上风电大直径单桩基础超高部分的割除方法
技术领域
本发明涉及一种海上风电大直径单桩基础超高部分的割除方法。
背景技术
随着风力发电技术的快速发展,陆上可开发利用的风电场越来越少,而海上风电开发越来越受到重视。目前单桩基础广泛地应用于我国海上风电场的建设中。在进行单桩基础施工过程中,可能会因某些特殊情况如沉桩时遇到孤石、需要嵌岩的钢管桩在初次沉桩时造成桩尖卷边变形,无法继续进行施工,单桩的桩顶标高不到位但已无法继续锤击下沉或钻孔清孔后复沉。
在单桩不具备复沉的情况下,为确保该机位仍可完成基础施工并实现投产,则需要将单桩的超高部分进行割除,后续再采用现浇钢筋砼承台的方式完成该机位的基础施工。
该单桩的超高部分需要割除,相关背景、边界条件如下:
1、该单桩初次沉桩时一般采用平台船辅助,沉桩后,平台船退出,仅剩下一个单桩留在宽阔海域,周边无任何辅助平台设施;
2、单桩上原设置的主吊耳已入水,桩顶是连接上部风机塔筒的桩顶法兰;
3、桩身的壁厚为70mm左右,桩径为7.0m左右,单桩割除段的高度在20m左右,重量为100T~800T;
4、需要在海域现场完成主吊和辅吊的挂钩、桩体割除、起吊单桩割除段翻身并落驳等动作;
5、水上作业、高空作业、动火作业和大型起重吊装作业重合,危险性极高。
目前采用的割除方法如下:
1、在海上重新搭设六桩式稳桩平台,其主要步骤为船舶运输稳桩平台进点,起重船起吊稳桩平台,起吊后稳桩平台龙口位置对准单桩,移动起重船将稳桩平台套入单桩,再采用另一艘起重船起吊六根辅助桩插入稳桩平台的桩腿孔,然后采用液压振动锤振沉辅助桩,最后将稳桩平台固定在六根辅助桩上。
2、稳桩平台搭设完成后,开始进行割桩。
3、割桩过程中,同时在桩顶法兰上采用螺栓(两边各7个螺栓)与吊具连接,并且挂钩,起重船上的钢丝绳保持预紧状态。
4、割桩完成后,起重船起吊单桩割除段。
5、单桩割除段落驳转运。
目前的割除方法主要存在以下无法解决的问题:
(1)采用带U型槽的船舶运载稳桩平台套入单桩,操作较难,花费时间较长,且船机资源较少。
(2)单桩的桩顶法兰与吊具连接时,无操作平台,操作人员无法进行螺栓拧锁。
(3)单桩割除段拆除后,无法翻身,只能垂直落驳运输。
(4)由于单桩割除段处于竖直状态,无法拆卸吊索具。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种海上风电大直径单桩基础超高部分的割除方法,它具有操作方便、快捷的特点,不仅减少了船机设备的投入,并且还能缩短工期。
本发明的目的是这样实现的:一种海上风电大直径单桩基础超高部分的割除方法,采用割桩工具进行,该割桩工具包括环形吊具和割桩平台;
所述环形吊具包括筒体、法兰板和锁螺栓操作平台;所述筒体的中部外表面上中心对称地安装两个主吊耳,该筒体的下部外表面上均布地安装若干个副吊耳;所述法兰板的外径与所述筒体的外径相同,法兰板的内径与安装在单桩的顶部的桩顶法兰的内径相同,该法兰板同轴地固定在所述筒体的底部,该法兰板上均布地开设多个与所述桩顶法兰上的连接孔一一对应的安装孔;所述锁螺栓操作平台包括若干均布地径向连接在所述筒体的下部内表面上的横梁、连接在若干横梁的另一端的环梁、若干均布地连接在环梁上并与若干横梁一一对应且下部露出所述筒体底面的立柱和连接在若干立柱底部且外径小于桩顶法兰的内径的平台主体;
所述割桩平台包括一个内径大于单桩的切割线以下位置的外径的环形台板、安装在环形台板的外沿的护栏以及若干均布地安装在环形台板的内沿的下部吊耳;
所述割除方法包括以下步骤:
步骤一,通过运输驳船将割桩工具运到现场,并用若干根连接绳一一对应地连接在环形吊具的若干副吊耳和割桩平台的若干下部吊耳之间,使割桩平台同轴地连接在环形吊具的下方;
步骤二,将起重船的第一主钩与环形吊具上的两个主吊耳挂钩,操作人员和工具进入环形吊具的锁螺栓操作平台上,然后起重船的第一主钩起吊环形吊具和割桩平台至单桩的正上方;
步骤三,控制起重船的第一主钩将割桩平台从单桩的顶部套在单桩外并竖直下降,直到环形吊具的锁螺栓操作平台从单桩顶部插入单桩内并将法兰板同轴地搁置在单桩的桩顶法兰上,此时割桩平台位于单桩的切割线以下,然后操作人员在锁螺栓操作平台上采用螺栓将环型吊具的法兰板安装在桩顶法兰上;
步骤四,采用履带吊+吊篮的方式将割桩人员吊到割桩平台上,割桩人员在单桩的切割线以下的外表面上均布地焊接若干与割桩平台上的若干下部吊耳一一对应的上部吊耳,再通过若干钢丝绳一一对应地连接在若干上部吊耳和若干下部吊耳之间,使割桩平台临时固定在单桩的切割线以下的位置,然后解除割桩平台与环形吊具之间的连接绳;
步骤五,割桩平台上的割桩人员沿单桩上的切割线切割单桩,将单桩分割成顶部带有环形吊具的单桩割除段和带有割桩平台的单桩余留段,同时在与环形吊具上的两个主吊耳呈90°方向的单桩割除段的下部外表面上并排地焊接两个翻身吊耳,再将起重船的第二主钩与两个翻身吊耳挂钩;
步骤六,完成割桩后,采用履带吊+吊篮的方式撤走割桩平台上的割桩人员;
步骤七,起重船的第一主钩竖直向地起吊顶部带有环形吊具的单桩割除段,并将带有环形吊具的单桩割除段转向空旷的海面上;
步骤八,协调控制起重船的第一主钩下降、第二主钩上升,使带有环形吊具的单桩割除段在空中翻转90°,再控制起重船的第一主钩和第二主钩均下降,将带有环形吊具的单桩割除段以水平状态下落到运输驳船上;
步骤九,在运输驳船上,拆除单桩割除段上的环形吊具。
上述的海上风电大直径单桩基础超高部分的割除方法,其中,所述环形吊具上的主吊耳为柱状吊耳并包括一端焊接在所述筒体的外表面上的吊挂柱和焊接在吊挂柱的另一端并呈椭圆形的防脱板。
上述的海上风电大直径单桩基础超高部分的割除方法,其中,所述锁螺栓操作平台的平台主体包括由若干道直径自小至大且间隔一致地由内而外布置的圈梁和若干根均布地径向连接在若干道圈梁之间的径向梁构成的上平台钢架、铺设在上平台钢架上的上平台板和焊接在上平台板的外沿的踢脚板;所述上平台板采用花纹钢板。
上述的海上风电大直径单桩基础超高部分的割除方法,其中,所述割桩平台的环形台板包括内圈梁、外圈梁和若干均布地径向连接在内圈梁和外圈梁之间的连接梁构成的下平台钢架和铺设在下平台钢架上的下平台板。
本发明的海上风电大直径单桩基础超高部分的割除方法具有以下特点:
1、无需搭建稳桩平台,采用从起重船的主钩、环形吊具到割桩平台的一体化结构的割桩工具,并在环形吊具上设置锁螺栓操作平台;利用环形吊具上的副吊耳和割桩平台上的下部吊耳通过连接绳将割桩平台连接在环形吊具的下方,并通过起重机的主钩将割桩平台套在单桩上,再在锁螺栓操作平台上用螺栓将环形吊具上的法兰板安装在单桩的桩顶法兰上;既能在割桩平台上方便、快捷地进行割桩,又能在单桩割除段上焊接翻身吊耳,不仅减少了船机设备的投入,还能缩短工期;
2、通过翻身吊耳能辅助起重船的两个主钩实现单桩割除段由竖直状态翻转为水平状态,使单桩割除段以水平状态落驳,不仅便于拆除吊具,并且水平状态的单桩割除段在运输过程中也能保证安全可控。
附图说明
图1是本发明的割除方法采用的环形吊具的结构示意图;
图2a是图1中的A-A向视图;
图2b是图1中的B-B向视图;
图2c是图1中的C向视图;
图3是本发明的割除方法采用的割桩平台的俯视图;
图4是本发明的割除方法进行步骤二时的状态图;
图5是本发明的割除方法进行步骤三时的状态图;
图6是本发明的割除方法进行步骤四时的状态图;
图7是本发明的割除方法进行步骤七时的状态图;
图8是本发明的割除方法进行步骤八时的状态图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1至图8,本发明的海上风电大直径单桩基础超高部分的割除方法,采用割桩工具进行,该割桩工具包括环形吊具100和割桩平台200。
环形吊具100包括筒体11、法兰板12和锁螺栓操作平台;其中,筒体11的高度为3m,筒体11的外径与单桩300的顶部外径相同,筒体11的壁厚为60mm,该筒体11的中部外表面上中心对称地安装两个主吊耳10,该筒体11的下部外表面上均布地安装八个副吊耳14;两个主吊耳10均为柱状吊耳并包括一端焊接在筒体11的外表面上的吊挂柱10a和焊接在吊挂柱10a的另一端并呈椭圆形的防脱板10b;吊挂柱10a为空心圆柱体,它的长度为364mm,外径为1000mm,壁厚为35mm;防脱板10b的长轴长为1800mm,短轴长为1200mm,厚度为35mm;法兰板12的厚度为80mm,它的外径与筒体11的外径相同,法兰板12的内径与安装在单桩300的顶部的桩顶法兰301的内径相同,该法兰板12同轴地固定在筒体11的底部,该法兰板12上均布地开设多个与桩顶法兰301上的连接孔一一对应的安装孔;锁螺栓操作平台包括八根横梁13a、一个环梁13b、八根立柱13c和平台主体13;八根横梁13a均布地径向连接在筒体11的下部内表面上,环梁13b连接在八根横梁13a的另一端,八根立柱13c均布地连接在环梁13b上并与八根横梁13a一一对应,该八根立柱13c的上部与八根横梁13a之间还各自连接一块厚度为10mm的三角形支撑板13d,该八根立柱13C的高度均为900mm,八根立柱13C的下部均露出筒体11的底面并距筒体11的底面400mm;平台主体13连接在八根立柱13c的底部,平台主体13的外径小于桩顶法兰的内径;平台主体13包括由四道直径自小到大且以间距为500mm的由内而外布置的圈梁131和八根均布地径向连接在四道圈梁131之间的径向梁132构成的上平台钢架、铺设在上平台钢架上的上平台板133和焊接在上平台板133的外沿的踢脚板134;上平台板133采用5mm厚的花纹钢板,在上平台板133上均布地开设几个流水孔。横梁13a和立柱13c均采用20号工字钢制作,环梁13b、圈梁1301和径向梁132均采用10号工字钢制作;踢脚板1304采用4mm厚的钢板制作,踢脚板1304的高度为100mm(见图1、图2a、图2b和图2c)。
割桩平台200包括环形台板21、护栏22和八个下部吊耳23,环形台板21的宽度为500mm~1200mm,该环形台板21的内径大于单桩300的切割线以下位置的外径,该环形台板21包括内圈梁21a、外圈梁21b和二十五根均布地径向连接在内圈梁21a和外圈梁21b之间的连接梁21c构成的下平台钢架和铺设在下平台钢架上的下平台板210;护栏22安装在环形台板21的外沿,护栏22的高度为1200mm;八个下部吊耳23均布地安装在环形台板21的内沿。内圈梁21Ahe外圈梁21b采用20B号槽钢制作,连接梁21c采用10号槽钢制作。下部吊耳23呈U字形并采用直径为20mm的圆钢制作(见图3)。
本发明的海上风电大直径单桩基础超高部分的割除方法,包括以下步骤:
步骤一,通过运输驳船将割桩工具运到现场,并用八根连接绳101一一对应地连接在环形吊具100的八个副吊耳14和割桩平台200的八个下部吊耳23之间,使割桩平台200同轴地连接在环形吊具100的下方;连接绳101采用尼龙绳,预先计算好连接绳101的所需长度;
步骤二,将起重船400的第一主钩401通过吊索具40与环形吊具100上的两个主吊耳10挂钩,操作人员和工具进入环形吊具100的锁螺栓操作平台13上,然后起重船400的第一主钩401起吊环形吊具100和割桩平台100(见图4);
步骤三,起重船400的第一主钩401将环形吊具100和割桩平台100至单桩300的正上方,并将割桩平台200从单桩300的顶部套在单桩300外并竖直下降,直到环形吊具100的锁螺栓操作平台13从单桩顶部插入单桩300内并将法兰板12同轴地搁置在单桩300的桩顶法兰301上(见图5),此时割桩平台200位于单桩300的切割线以下,然后操作人员在锁螺栓操作平台13上采用螺栓将环型吊具100的法兰板12安装在桩顶法兰301上,螺栓连接需要分两级施打力矩至4000NM;
步骤四,采用履带吊+吊篮的方式将割桩人员吊到割桩平台200上,割桩人员在单桩300的切割线以下的外表面上均布地焊接八个与割桩平台200上的八个下部吊耳23一一对应的上部吊耳302,再通过八根钢丝绳303一一对应地连接在八个上部吊耳302和八个下部吊耳23之间,使割桩平台200临时固定在单桩300的切割线以下的位置,然后解除割桩平台200与环形吊具100之间的连接绳101(见图6);
步骤五,割桩平台200上的割桩人员沿单桩300上的切割线开始切割单桩300,将单桩300分割成顶部带有环形吊具的单桩割除段300A和带有割桩平台200的单桩余留段300B,同时在与环形吊具10上的两个主吊耳10呈90°方向的单桩割除段300A的下部外表面上并排地焊接两个翻身吊耳304,再将起重船400的第二主钩402与两个翻身吊耳304挂钩;
步骤六,完成割桩后,采用履带吊+吊篮的方式撤走割桩平台200上的割桩人员;
步骤七,起重船400的第一主钩401竖直向地起吊顶部带有环形吊具的单桩割除段300A(见图7),并将带有环形吊具的单桩割除段300A转向停在空旷海面上;
步骤八,协调控制起重船400的第一主钩401下降、第二主钩402上升,使带有环形吊具的单桩割除段300A在空中翻转90°,使带有环形吊具的单桩割除段300A由竖直状态翻转为水平状态,再控制起重船400的第一主钩401和第二主钩402均下降(见图8),将带有环形吊具的单桩割除段300A以水平状态下落到运输驳船上;
步骤九,在运输驳船上,拆除单桩割除段300A上的环形吊具100。
本发明的海上风电大直径单桩基础超高部分的割除方法,无需搭建稳桩平台,具有操作方便、快捷的特点,不仅减少了船机设备的投入,并且还能缩短工期,还能使单桩割除段以水平状态落驳转运,有效解决了割桩和转运的技术难题。
以上实施例仅供说明本发明之用,而非对本发明的限制,有关技术领域的技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以作出各种变换或变型,因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴,应由各权利要求所限定。