CN113638386B - 一种海上风电单桩嵌岩基础施工用装配式平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海上风电单桩嵌岩基础施工用装配式平台，其包括一防沉子平台以及一通过若干支撑模块连接在所述防沉子平台上方的顶层子平台，其中，所述防沉子平台包括水平拼接在一起的若干第一立柱连接模块和若干防沉板模块，每个所述第一立柱连接模块包括第一防沉板、第一立柱以及第一主梁；每个所述防沉板模块包括第二防沉板以及第二主梁；所述顶层子平台包括水平拼接在一起的若干第二立柱连接模块以及若干结构模块，每个所述第二立柱连接模块包括立方体连接框架、连接面板以及第二立柱；每个所述结构模块包括立方体结构框架以及结构面板。本发明有效地解决了单桩基础施工平台重复利用率低，加固改造工作量大的问题。

Description

一种海上风电单桩嵌岩基础施工用装配式平台
技术领域
本发明涉及一种海上风电单桩嵌岩基础施工用装配式平台。
背景技术
近年来，随着我国海上工程的增多，尤其是风电行业蓬勃发展。国内外常见的海上风电基础型式有单桩基础、导管架基础、高桩承台基础、重力式基础和浮式基础等，其中单桩基础无论从技术上还是经济上都具有优势，已广泛地应用于国内外的海上风电场。超大型钢管桩作为单桩风机基础，其沉桩垂直度将直接影响基础环的水平度，进而影响风机塔架结构的稳定性，目前针对超大直径单桩沉桩控制，主要采用稳桩平台方案。
目前单桩基础稳桩平台设计时需结合单桩基础型式和施工条件，设计制作专用导管架稳桩平台，同时需嵌岩作业时，还需考虑嵌岩钻机及附属设备进行综合设计，导致当前的稳桩嵌岩平台重复利用率低，加固改造工作量大。
因此目前亟需开发一种适合单桩基础稳桩嵌岩作业的装配化施工平台，以最大限度地提高平台的利用率，降低施工成本。
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单桩嵌岩基础施工用装配式平台，以通过平台进行模块化建造设计来确保模块和接口的标准性，最大限度地提高平台地利用率，降低施工成本。
本发明所述的一种海上风电单桩嵌岩基础施工用装配式平台，其包括：
一防沉子平台以及一通过若干支撑模块连接在所述防沉子平台上方的顶层子平台，其中，
所述防沉子平台包括：水平拼接在一起的若干第一立柱连接模块和若干防沉板模块，其中，
每个所述第一立柱连接模块包括：一第一防沉板、一竖直穿过所述第一防沉板中心位置并与其固定连接的第一立柱以及若干等间隔地嵌设在所述第一防沉板上且一端与所述第一立柱的外周面连接的第一主梁；
每个所述防沉板模块包括：一第二防沉板以及一嵌设在所述第二防沉板上的第二主梁；
所述顶层子平台包括：水平拼接在一起的若干第二立柱连接模块以及若干结构模块，其中，
每个所述第二立柱连接模块包括：一立方体连接框架、一安装在所述立方体连接框架顶部的连接面板以及一竖直穿过所述连接面板中心位置并与其固定连接的第二立柱，其中，所述第二立柱的底端通过一所述支撑模块与一所述第一立柱对接；
每个所述结构模块包括：一立方体结构框架以及一安装在所述立方体结构框架顶部的结构面板。
在上述的海上风电单桩嵌岩基础施工用装配式平台中，每个所述支撑模块包括：竖直拼接在一起的两个第三立柱连接子模块以及一位于两个所述第三立柱连接子模块之间的第四立柱。
在上述的海上风电单桩嵌岩基础施工用装配式平台中，每个所述第三立柱连接子模块包括：一第三立柱以及若干等间隔地安装在所述第三立柱外周面上的立柱法兰。
在上述的海上风电单桩嵌岩基础施工用装配式平台中，每个所述支撑模块中的一所述第三立柱连接子模块的底端采用法兰连接方式与一所述第一立柱连接模块对接，另一所述第三立柱连接子模块的顶端采用法兰连接方式与一所述第二立柱连接模块对接，所述第四立柱采用法兰接连方式与所述第三立柱连接模块对接。
在上述的海上风电单桩嵌岩基础施工用装配式平台中，每个所述第一防沉板和所述第二防沉板的底面上均设有若干纵横交错排列的防沉板加强肋。
在上述的海上风电单桩嵌岩基础施工用装配式平台中，每个所述第一立柱连接模块包括四根所述第一主梁，且每根所述第一主梁的另一端与所述第一防沉板的一边缘齐平；每个所述第二主梁的两端分别与其所在的所述第二防沉板的两条相对的边缘齐平。
在上述的海上风电单桩嵌岩基础施工用装配式平台中，每个所述防沉板模块中的所述第二主梁采用法兰连接方式与一所述第一主梁对接或与另一所述防沉板模块中的第二主梁对接。
在上述的海上风电单桩嵌岩基础施工用装配式平台中，每个所述立方体连接框架由四根第一支撑柱以及八根第一横梁搭建而成，且每两根位于同一竖直平面内的所述第一横梁之间竖直连接有一第一加强撑。
在上述的海上风电单桩嵌岩基础施工用装配式平台中，若干所述结构模块中的一部分为第一结构模块，另一部分为第二结构模块，其中，
每个所述第一结构模块中的立方体结构框架由四根第二支撑柱以及八根第二横梁搭建而成，且每两根位于同一竖直平面内的第二横梁之间倾斜连接有两根彼此相交的第二加强撑；
每个所述第二结构模块中的立方体结构框架由四根第三支撑柱以及八根第三横梁搭建而成，且所述第二结构模块中的结构面板的尺寸小于所述第一结构模块中的结构面板的尺寸。
在上述的海上风电单桩嵌岩基础施工用装配式平台中，每个所述立方体连接框架采用法兰连接的方式与一立方体结构框架对接。
基于上述技术方案，本发明通过各个模块与子模块之间的连接形成了顶层子平台、防沉子平台以及支撑模块，再通过顶层子平台、防沉子平台以及支撑模块之间的连接形成了整体的装配式平台，从而有效地解决了现有技术中单桩基础施工平台由于无法拆装而具有的重复利用率低，加固改造工作量大的问题，而且本发明的稳定性相对较高，安装拆卸方便且可循环利用。另外，本发明还具有安装方便、成本低等优点。
附图说明
图1是本发明一种海上风电单桩嵌岩基础施工用装配式平台的立体结构示意图；
图2是本发明中防沉子平台的结构俯视图；
图3是本发明中防沉子平台的第一立柱连接模块的结构立体图；
图4是本发明中防沉子平台的第一立柱连接模块的结构侧视图；
图5是本发明中防沉子平台的防沉板模块的结构立体图；
图6是本发明中防沉子平台的防沉板模块的结构仰视图；
图7是本发明中顶层子平台的结构俯视图；
图8是本发明中顶层子平台的第二立柱连接模块的结构立体图；
图9是本发明中顶层子平台的第二立柱连接模块的结构侧视图；
图10是本发明中顶层子平台的第一结构模块的结构立体图；
图11是本发明中顶层子平台的第一结构模块的结构侧视图；
图12是本发明中顶层子平台的第二结构模块的结构立体图；
图13是本发明中顶层子平台的第二结构模块的结构侧视图；
图14是本发明中支撑模块的第三立柱连接子模块的结构立体图；
图15是本发明中支撑模块的第三立柱连接子模块的结构侧视图；
图16是本发明中支撑模块的第四立柱的结构立体图。
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，本发明，即，一种海上风电单桩嵌岩基础施工用装配式平台，其包括：防沉子平台1以及通过若干支撑模块2连接在防沉子平台1上方的顶层子平台3。
如图2所示，防沉子平台1包括：水平拼接在一起的若干第一立柱连接模块11和若干防沉板模块12，其中，
如图3至图4所示，每个第一立柱连接模块11包括：第一防沉板111、竖直穿过第一防沉板111中心位置并与其固定连接的第一立柱112以及若干等间隔地嵌设在第一防沉板111上且一端与第一立柱112的外周面连接的第一主梁113，其中，第一防沉板111的底面上设有若干纵横交错排列的防沉板加强肋13。在本实施例中，第一立柱112为中空结构且其顶端设有立柱连接法兰100，每个第一立柱连接模块11包括四根第一主梁113，且每根第一主梁113的另一端与第一防沉板111的一边缘齐平；第一防沉板111的底面上的防沉板加强肋13的厚度不超过第一主梁113的半径；每个第一立柱连接模块11均为钢结构且为整体焊接精加工而成；
如图5至图6所示，每个防沉板模块12包括：第二防沉板121以及嵌设在第二防沉板121上的第二主梁122，其中，第二防沉板121的底面上设有若干纵横交错排列的防沉板加强肋13。在本实施例中，每个第二主梁122的两端分别与其所在的第二防沉板121的两条相对的边缘齐平；第二防沉板121的底面上的防沉板加强肋13的厚度不超过第二主梁122的半径；每个防沉板模块12均为钢结构且为整体焊接精加工而成；
在本实施例中，每个防沉板模块12中的第二主梁122采用法兰连接方式与第一主梁113对接或与另一防沉板模块12中的第二主梁122对接，具体来说，第一主梁113的另一端以及第二主梁122的两端分别设有连接法兰200。
在单桩嵌岩基础施工时，防沉子平台1依靠海底泥面的地基承载力提供临时竖向支撑，也为整个施工平台提供一定的刚度。
如图7所示，顶层子平台3包括：水平拼接在一起的若干第二立柱连接模块31以及若干结构模块，若干结构模块中的一部分为第一结构模块32，另一部分为第二结构模块33，其中，
如图8至图9所示，每个第二立柱连接模块31包括：立方体连接框架311、安装在立方体连接框架311顶部的连接面板312以及竖直穿过连接面板312中心位置并与其固定连接的第二立柱313，其中，第二立柱313的底端通过支撑模块2与第一立柱112对接。在本实施例中，每个立方体连接框架311由四根第一支撑柱3111以及八根第一横梁3112搭建而成，且每两根位于同一竖直平面内的第一横梁3112之间竖直连接有用于加强第二立柱连接模块31自身承载能力的第一加强撑3113；连接面板312表层为钢板，其通过工字钢与立方体连接框架311顶面的第一横梁3112相连；第二立柱313为中空结构且其顶端和底端分别设有立柱连接法兰100；每个第二立柱连接模块31均为钢结构且为整体焊接精加工而成；
每个第一结构模块32和第二结构模块33均包括：立方体结构框架和安装在该立方体结构框架顶部的结构面板，具体来说：
如图10至图11所示，在本实施例中，第一结构模块32中的立方体结构框架321由四根第二支撑柱3211以及八根第二横梁3212搭建而成，且每两根位于同一竖直平面内的第二横梁3212之间倾斜连接有两根彼此相交的用于加强第一结构模块32自身承载能力的第二加强撑3213；第一结构模块32中的结构面板322表层为钢板，其通过工字钢与立方体结构框架331顶面的第二横梁3212连接；每个第一结构模块32均为钢结构且为整体焊接精加工而成；
如图12至图13所示，在本实施例中，第二结构模块33中的立方体结构框架331由四根第三支撑柱3311以及八根第三横梁3312搭建而成；第二结构模块33中的结构面板332表层为钢板，其通过工字钢与立方体结构框架331顶面的第三横梁3312相连接，且第二结构模块33中的结构面板332的尺寸小于第一结构模块32中的结构面板322的尺寸；每个第二结构模块33均为钢结构且为整体焊接精加工而成。
在本实施例中，每个第一结构模块32的立方体结构框架321和第二结构模块33的立方体结构框架331采用法兰连接的方式与立方体连接框架311对接；具体来说，每根第一支撑柱3111及每根第一横梁3112两端均分别设有连接法兰200，每根第二支撑柱3211及每根第二横梁3212两端均分别设有连接法兰200，每根第三支撑柱3311及每根第三横梁3312两端均分别设有连接法兰200。
在单桩嵌岩基础施工时，顶层子平台3的一部分可以用于工程桩的施工沉入，另一部分可以用于放置嵌岩钻机及附属设备等装置，顶层子平台3既为单桩施工提供顶层千斤顶顶推力，也为施工人员、观测设备装置提供了作业的平台，还为整个施工平台提供了一定的刚度。
如图14至图16所示，每个支撑模块2包括：竖直拼接在一起的两个第三立柱连接子模块21以及位于两个第三立柱连接子模块21之间的第四立柱22，其中，
每个第三立柱连接子模块21包括：第三立柱211以及若干等间隔地安装在第三立柱211外周面上的立柱法兰212。
在本实施例中，每个第三立柱211及每个第四立柱22均为中空筒构且它们的顶端和底端分别设有立柱连接法兰100；每个第三立柱连接子模块21以及第四立柱22均为钢结构且为整体焊接精加工而成。
在本实施例中，每个支撑模块2中下方的第三立柱连接子模块21的底端采用法兰连接方式与第一立柱连接模块11对接，每个支撑模块2中上方的第三立柱连接子模块21的顶端采用法兰连接方式与第二立柱连接模块31对接，第四立柱22采用法兰接连方式与第三立柱连接子模块21对接，具体来说，每个支撑模块2中位于下方的第三立柱211与第一立柱112通过立柱连接法兰100对接，位于上方的第三立柱211与第二立柱313通过立柱连接法兰100对接，第四立柱22的两端通过立柱连接法兰100与两个第三立柱211对接；第一立柱112至第四立柱22依次连接后可供辅助桩插入其中。
在单桩嵌岩基础施工时，支撑模块2作为整个施工平台地主要承力结构件，承担着竖向的荷载，也用于辅助桩的套接，与辅助桩进行连接固定。
本发明的使用方法如下：
首先，通过整体精加工制成上述各个模块以及子模块；
其次，将各个模块进行组合拼装，形成顶层子平台、防沉子平台以及支撑模块，再将顶层子平台、防沉子平台以及支撑模块拼装成一个整体的装配式平台，其中，根据不同的施工环境、使用功能、设计要求及作业需要等改变各个模块或者平台的尺寸组装成不同形状构造的平台；
再次，施工平台整体拼装完成以后，通过驳船运输的方式将整个施工平台运送至施工现场，并利用起吊设备将其吊装至海面上；
最后，将各个辅助桩插入第一至第四立柱后固定，随后再进行工程桩沉桩施工，沉桩至岩石面，开始采用顶层子平台上的嵌岩设备进行钻孔施工。
综上所述，本发明通过各个模块与子模块之间的组装形成顶层子平台、防沉子平台以及支撑模块，进而再装配成嵌岩基础施工用的装配式平台，装配式平台的模块化最大限度地提高了施工平台的利用率，降低了施工的成本，同时也减少了对海洋生态环境的破坏及污染，符合国家提倡的绿色、环保、可持续性发展的经营理念。
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。

Claims (6)

1.一种海上风电单桩嵌岩基础施工用装配式平台，其特征在于，所述装配式平台包括：一防沉子平台以及一通过若干支撑模块连接在所述防沉子平台上方的顶层子平台，其中，
所述防沉子平台包括：水平拼接在一起的若干第一立柱连接模块和若干防沉板模块，其中，
每个所述第一立柱连接模块包括：一第一防沉板、一竖直穿过所述第一防沉板中心位置并与其固定连接的第一立柱以及若干等间隔地嵌设在所述第一防沉板上且一端与所述第一立柱的外周面连接的第一主梁；
每个所述防沉板模块包括：一第二防沉板以及一嵌设在所述第二防沉板上的第二主梁；
所述顶层子平台包括：水平拼接在一起的若干第二立柱连接模块以及若干结构模块，其中，
每个所述第二立柱连接模块包括：一立方体连接框架、一安装在所述立方体连接框架顶部的连接面板以及一竖直穿过所述连接面板中心位置并与其固定连接的第二立柱，其中，所述第二立柱的底端通过一所述支撑模块与一所述第一立柱对接；
每个所述结构模块包括：一立方体结构框架以及一安装在所述立方体结构框架顶部的结构面板；
每个所述支撑模块包括：竖直拼接在一起的两个第三立柱连接子模块以及一位于两个所述第三立柱连接子模块之间的第四立柱；
每个所述第三立柱连接子模块包括：一第三立柱以及若干等间隔地安装在所述第三立柱外周面上的立柱法兰；
每个所述支撑模块中的一所述第三立柱连接子模块的底端采用法兰连接方式与一所述第一立柱连接模块对接，另一所述第三立柱连接子模块的顶端采用法兰连接方式与一所述第二立柱连接模块对接，所述第四立柱采用法兰接连方式与所述第三立柱连接模块对接；
若干所述结构模块中的一部分为第一结构模块，另一部分为第二结构模块，其中，
每个所述第一结构模块中的立方体结构框架由四根第二支撑柱以及八根第二横梁搭建而成，且每两根位于同一竖直平面内的第二横梁之间倾斜连接有两根彼此相交的第二加强撑；
每个所述第二结构模块中的立方体结构框架由四根第三支撑柱以及八根第三横梁搭建而成，且所述第二结构模块中的结构面板的尺寸小于所述第一结构模块中的结构面板的尺寸。
2.根据权利要求1所述的海上风电单桩嵌岩基础施工用装配式平台，其特征在于，每个所述第一防沉板和所述第二防沉板的底面上均设有若干纵横交错排列的防沉板加强肋。
3.根据权利要求1或2所述的海上风电单桩嵌岩基础施工用装配式平台，其特征在于，每个所述第一立柱连接模块包括四根所述第一主梁，且每根所述第一主梁的另一端与所述第一防沉板的一边缘齐平；每个所述第二主梁的两端分别与其所在的所述第二防沉板的两条相对的边缘齐平。
4.根据权利要求3所述的海上风电单桩嵌岩基础施工用装配式平台，其特征在于，每个所述防沉板模块中的所述第二主梁采用法兰连接方式与一所述第一主梁对接或与另一所述防沉板模块中的第二主梁对接。
5.根据权利要求1所述的海上风电单桩嵌岩基础施工用装配式平台，其特征在于，每个所述立方体连接框架由四根第一支撑柱以及八根第一横梁搭建而成，且每两根位于同一竖直平面内的所述第一横梁之间竖直连接有一第一加强撑。
6.根据权利要求1所述的海上风电单桩嵌岩基础施工用装配式平台，其特征在于，每个所述立方体连接框架采用法兰连接的方式与一立方体结构框架对接。
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