CN114182710A - 一种风电安装平台桩靴的安装方法 - Google Patents

Abstract

一种风电安装平台桩靴的安装方法，在主船体结构分段搭载形成整体结构后按照下述步骤进行：主船体桩体围阱区域外板设置门形开孔、桩靴拟安装位置处敷设多张钢板、敷设轨道及轨道上布置滑移小车、吊装桩靴、桩靴移入船体桩体围阱区域、桩靴由低支撑结构支撑、安装固桩室、安装下部桩腿、桩靴由高支撑结构支撑。相比现有技术，本发明四个桩靴安装的周期约为2天，缩短施工周期约60％，所需工装和工具的费用约1万元，降低安装成本约20％，明显提高经济效益，具有较好的推广价值。

Description

一种风电安装平台桩靴的安装方法

技术领域

本发明涉及一种风电安装平台桩靴的安装方法，属船舶与海洋工程装备技术领域。

背景技术

海上风能资源丰富，积极推进海上风电的开发对于促进沿海地区治理大气雾霾、调整能源结构和转变经济发展方式具有重要意义。随着海上风电产业的发展，船舶企业及配套厂商近年来加大风电安装平台的研发，增强了设计、制造能力，取得了一定的突破。同时船舶及相关企业也加快开展了风电安装平台设计及建造技术的研究。桩靴是自升式风电安装平台用于固定主船体的装备，它固定于桩腿底部。其作用一是为了保护桩腿；二是为了下桩方便。为了保证海上风电安装平台能够安全工作，平台的桩靴在工作海域必须满足承载能力，抗滑移能力、抗倾覆能力和拔靴能力，所以桩靴的型式和承载面积与海域地基密切相关。为了增加自升式风电安装平台的支撑力，减少对海底地面的压强，通常在其桩腿的底部安装一个大面积的桩靴，通过桩靴与桩腿焊接，具备独立的水密封结构，能为平台提供支撑，并同时提供侧向抵抗力，防止平台侧移。桩靴和桩腿是自升式风电安装平台最重要、最关键的结构之一，尺寸大，结构复杂。现阶段桩靴和桩腿需要进行分段建造，然后进行组装。风电安装平台属于高技术含量、高附加值工程船舶，是名副其实的巨大系统工程，其制造工艺过程复杂、建造周期长、交货期紧，多项目交叉并行生产等特点。为了缩短总体建造工期，整个平台可以根据建造形式的特点，划分为四个部分同时建造，即桩靴和桩腿区域、主船体区域、固桩室区域和上层建筑区域，其中桩靴和桩腿建造工艺复杂、焊接及精度要求高，故桩靴和桩腿建造所需的周期较其它三个区域建造周期长，存有桩靴与主船体在建造及安装时工作进度不能同步进行的矛盾。目前，根据风电安装平台桩靴和桩腿区域的结构形式，桩靴及下部桩腿要嵌入到主船体桩体围阱区域的结构内部，即新建风电安装平台在船坞中搭载时，通常先进行桩靴在船坞中的定位，然后再进行主船体桩体围阱区域的分段安装。采用这种传统坞内搭载顺序需将桩靴分段的建造周期进一步提前，拖延了整体施工时间，使得桩靴和主船体桩体围阱区域的结构建造成为影响整个平台项目建造周期的瓶颈问题。

发明内容

本发明提供了一种明显提高施工效率、降低施工周期、增加经济效益的风电安装平台桩靴的安装方法。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种风电安装平台桩靴的安装方法，所述方法在主船体结构分段搭载形成整体结构后实施，所述方法包括下述步骤：

a、主船体桩体围阱区域外板设置门形开孔：在主船体桩体围阱区域外板设置门形开孔，开孔高度和长度尺寸分别大于桩靴高度和长度尺寸；

b、桩靴拟安装位置处敷设多张钢板：在主船体桩体围阱区域内桩靴安装位置处敷设多张钢板，钢板与钢板之间采用间断焊接连接；

c、敷设轨道及轨道上布置滑移小车：坞底铺设轨道，轨道延伸至主船体桩体围阱区域，轨道上布置滑移小车；

d、吊装桩靴：在桩靴顶部安装吊耳，采用吊装设备将桩靴吊装到滑移小车上；

e、桩靴移入船体桩体围阱区域：桩靴一侧连接牵引设备，牵引设备将桩靴移入船体桩体围阱区域内的桩靴安装位；

f、桩靴由低支撑结构支撑：吊装设备的吊钩和钢丝绳由上部穿过主船体桩体围阱区域的上部圆孔，将桩靴吊起，将桩靴下方滑移小车以及轨道移除，在敷设的钢板上设置低支撑结构，低支撑结构由数个低支撑柱构成，对低支撑结构进行水平及高度位置的精确调节后，将桩靴落到低支撑结构上，由低支撑结构支撑；

g、安装固桩室：吊装设备将固桩室吊装到船体桩体围阱区域顶部，完成固桩室与主船体桩体围阱区域的连接；

h、安装下部桩腿：在下部桩腿上部焊接4个吊耳，采用吊装设备与吊耳连接，将下部桩腿吊起，进入主船体桩体围阱区域、固桩室，下部桩腿与桩靴焊接；

i、桩靴由高支撑结构支撑：将桩靴以及下部桩腿整体吊装提升到指定高度，以高支撑结构替换低支撑结构，将高支撑结构敷设在桩靴的下平面，对高支撑结构进行水平及高度位置的精确调节后，实现对桩靴的支撑，使桩靴底平面与主船体底平面在同一高度。

上述风电安装平台桩靴的安装方法，上述f步骤，钢板、低支撑结构、桩靴以及主船体桩体围阱等四个构件进行临时封焊。

上述风电安装平台桩靴的安装方法，低支撑结构由九个低支撑柱构成，九个低支撑柱排列为三行三列，桩靴由低支撑结构支撑的状态下，主船体桩体围阱区域与桩靴顶面间留有不小于0.7米的焊接空间。

上述风电安装平台桩靴的安装方法，所述高支撑结构由九个高支撑柱构成，九个高支撑柱排列为三行三列。

上述风电安装平台桩靴的安装方法，所述吊装设备为600吨龙门吊，所述牵引设备为卷扬机。

上述风电安装平台桩靴的安装方法，其特征在于：滑移小车不少于四台。

本发明方法针对解决自升式风电安装平台桩靴的安装周期长的问题进行了改进，所述方法在进行主船体搭建安装的同时进行桩靴的制作，在主船体结构分段搭载形成整体结构后，再将桩靴安装在主船体桩体围阱区域内，实现桩靴的制作与主船体搭建同步进行。为实现上述方法，本发明改进了现有主船体桩体围阱区域的结构，使桩靴能够由主船体桩体围阱区域的下部进入其中，并设计了一整套便于操作的、低成本的安装方法。相比现有技术，本发明四个桩靴安装的周期约为2天，缩短施工周期约60％，所需工装和工具的费用约1万元，降低安装成本约20％，明显提高经济效益，具有较好的推广价值。

附图说明

图1是主船体桩体围阱区域设置门形开孔的示意图；

图2桩靴的结构示意图；

图3是设置钢板、轨道和滑移小车的示意图；

图4是桩靴吊装到滑移小车上的示意图；

图5是牵引桩靴进入船体桩体围阱区的示意图；

图6是吊装桩靴的示意图；

图7是低支撑结构的示意图；

图8是安装固桩室的示意图；

图9是安装下部桩腿的示意图；

图10是下部桩腿、桩靴、低支撑结构、主船体桩体围阱区域以及固桩室位置关系示意图；

图11是桩靴安装完成的示意图。

图中各标号为：1、主船体桩体围阱区域，1-1、门形开孔，2、桩靴，3、钢板，4、轨道，5、滑移小车，6、牵引索，7、低支撑结构，8、固桩室，9、下部桩腿，10、坞墩，11、坞底。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明所涉及的自升式风电安装平台设有四条圆柱型桩腿，每根桩腿由下端由带有小段圆筒的桩靴支撑，桩靴和桩腿需要进行分段建造，然后进行组装，组装过程中对装配精度要求较高。本发明方法在主船体结构分段搭载形成整体结构后按照下述步骤实施：

(1)主船体桩体围阱区域开孔：参看图1，主船体桩体围阱区域1的上部空间呈圆筒套管形式，下部空间与桩靴呈“凹”字台阶形式。在主船体桩体围阱区域1的外板设置门形开孔1-1，开孔高度和长度尺寸分别大于桩靴高度和长度尺寸，以便桩靴经门形开孔进入主船体桩体围阱区域。参看图2，本实施例的桩靴2为近似的长方体，重量约125吨，其剖面形式近似为长方形，顶板削斜，底板削斜。桩靴内部有若干道辐射板，使桩靴和桩腿之间的作用力能够良好传递，在折角处为折线过渡，桩靴中部设有安装桩腿的圆筒。

(2)铺设钢板：风电安装平台在船坞中建造，需要考虑坞底水泥基础的承载能力，因为单个桩靴和桩腿组装后在坞底的安装位置需要承受上述提到的总共约780吨的重力；另外由于坞底是水泥基础，与钢制结构不能牢固“生根”定位，为了提高坞底此处的承载能力，故采用在桩靴底面投影面积处敷设多张钢板，钢板与钢板之间采用间断焊接连接。

(3)铺设轨道：参看图3，在坞底铺设轨道4，由船体桩体围阱区域外至主船体桩体围阱区域内沿桩靴移动线路铺设轨道，轨道延伸至主船体桩体围阱区域的钢板3的上部，轨道上布置滑移小车5，滑移小车不少于四台，滑移小车的支撑面为与桩靴的被支撑底面匹配成斜面。

(4)吊装桩靴：参看图4，在桩靴顶部焊接四个吊耳，采用吊装设备将桩靴吊装到滑移小车上。本实施例所采用的吊装设备为600吨龙门吊。

(5)桩靴移入船体桩体围阱区域：参看图5，桩靴一侧经牵引索6连接牵引设备，本实施例牵引设备采用卷扬机，由牵引设备将桩靴移入船体桩体围阱区域内的桩靴安装位。

(6)将桩靴由低支撑结构支撑：参看图6，600吨龙门吊的下小车吊钩钢丝绳穿过主船体桩体围阱区域的上部圆孔，与桩靴吊耳连接，通过吊车的移动，将桩靴吊起约100mm，将桩靴下方滑移小车以及轨道移除。在敷设的钢板上设置低支撑结构7，低支撑结构由九个低支撑柱构成，九个低支撑柱排列为三行三列，对低支撑结构进行水平及高度位置的精确调节后(调整公差为±1mm)，将桩靴落到低支撑结构上，由低支撑结构支撑桩靴。为了防止桩靴与桩腿焊接时产生变形等外界的影响，需要将敷设钢板、支撑结构、桩靴以及主船体桩体围阱等四个构件进行临时封焊，保证这四个构件的安装精度。自升式风电安装平台在分段搭载过程中，需合理考虑主船体桩体围阱区域结构与桩靴及桩腿合拢焊缝等三者的位置关系，将桩靴与桩腿的合拢焊缝尽量降低，桩靴在安装就位过程中要下降安装高度，使合拢焊缝下降到主船体桩体围阱区域呈“凹”字台阶平面下0.7米左右，以满足焊接空间的要求。参看图10，在坞底11铺设钢板3，低支撑结构7位于钢板上，桩靴由低支撑结构支撑后，在桩靴与主船体桩体围阱区域之间留有焊接空间12，主船体桩体围阱区域底部由坞墩10支撑。

(7)安装固桩室：600吨龙门吊将固桩室吊装到船体桩体围阱区域顶部，完成固桩室与主船体桩体围阱区域的连接，如图8所示。

(8)安装下部桩腿：参看图9、图10，在下部桩腿上部焊接4个吊耳，采用600吨龙门吊的两个上小车吊钩与吊耳连接，将下部桩腿9吊起，依次穿过固桩室、主船体桩体围阱区域，下部桩腿的下部进入桩靴，完成下部桩腿与桩靴焊接。

(9)桩靴由高支撑结构支撑：参看图11，将桩靴以及下部桩腿整体吊装提升到指定高度，以高支撑结构13替换低支撑结构，将高支撑结构敷设在桩靴的下部，高支撑结构由九个高支撑柱构成，九个高支撑柱排列为三行三列，对高支撑结构进行水平及高度位置的精确调节后(调整公差为±5mm)，将桩靴连同桩腿落下，实现高支撑结构对桩靴的支撑，使桩靴底平面与主船体底平面在同一高度。在第(6)步中，桩靴与主船体存在高度差的情况，这对于整个风电安装平台在船坞中建造完成后，漂浮出坞以及码头系泊舾装时，存在由于大风以及码头水深等方面的不利影响，桩靴底面会与船坞的坞墩相碰，以及出坞拖航过程中桩靴底面触底港池海底等情况的风险。为此，需要在桩靴与下部桩腿焊接完成后，将桩靴提升使其底平面与主船体底平面在同一高度。此外，对于自升式风电安装平台在船坞中建造时，由于坞内工程量大，坞内建造周期时间不足，平台的升降系统不能在船坞中进行调试等相关工作，故不能使用平台自身的升降系统实现在船坞中提升桩腿及桩靴。

至此，一个桩靴和桩腿的安装完成，按照上述过程逐一完成其它三个桩靴的安装。

Claims (6)

1.一种风电安装平台桩靴的安装方法，其特征在于，所述方法在主船体结构分段搭载形成整体结构后实施，所述方法包括下述步骤：

a、主船体桩体围阱区域外板设置门形开孔：在主船体桩体围阱区域外板设置门形开孔，开孔高度和长度尺寸分别大于桩靴高度和长度尺寸；

b、桩靴拟安装位置处敷设多张钢板：在主船体桩体围阱区域内桩靴安装位置处敷设多张钢板，钢板与钢板之间采用间断焊接连接；

c、敷设轨道及轨道上布置滑移小车：坞底铺设轨道，轨道延伸至主船体桩体围阱区域，轨道上布置滑移小车；

d、吊装桩靴：在桩靴顶部安装吊耳，采用吊装设备将桩靴吊装到滑移小车上；

e、桩靴移入船体桩体围阱区域：桩靴一侧连接牵引设备，牵引设备将桩靴移入船体桩体围阱区域内的桩靴安装位；

f、桩靴由低支撑结构支撑：吊装设备的吊钩和钢丝绳由上部穿过主船体桩体围阱区域的上部圆孔，将桩靴吊起，将桩靴下方滑移小车以及轨道移除，在敷设的钢板上设置低支撑结构，低支撑结构由数个低支撑柱构成，对低支撑结构进行水平及高度位置的精确调节后，将桩靴落到低支撑结构上，由低支撑结构支撑；

g、安装固桩室：吊装设备将固桩室吊装到船体桩体围阱区域顶部，完成固桩室与主船体桩体围阱区域的连接；

h、安装下部桩腿：在下部桩腿上部焊接4个吊耳，采用吊装设备与吊耳连接，将下部桩腿吊起，进入主船体桩体围阱区域、固桩室，下部桩腿与桩靴焊接；

i、桩靴由高支撑结构支撑：将桩靴以及下部桩腿整体吊装提升到指定高度，以高支撑结构替换低支撑结构，将高支撑结构敷设在桩靴的下平面，对高支撑结构进行水平及高度位置的精确调节后，实现对桩靴的支撑，使桩靴底平面与主船体底平面在同一高度。

2.根据权利要求1所述的风电安装平台桩靴的安装方法，其特征在于：上述f步骤，钢板、低支撑结构、桩靴以及主船体桩体围阱等四个构件进行临时封焊。

3.根据权利要求2所述的风电安装平台桩靴的安装方法，其特征在于：低支撑结构由九个低支撑柱构成，九个低支撑柱排列为三行三列，桩靴由低支撑结构支撑的状态下，主船体桩体围阱区域与桩靴顶面间留有不小于0.7米的焊接空间。

4.根据权利要求3所述的风电安装平台桩靴的安装方法，其特征在于：所述高支撑结构由九个高支撑柱构成，九个高支撑柱排列为三行三列。

5.根据权利要求4所述的风电安装平台桩靴的安装方法，其特征在于：所述吊装设备为600吨龙门吊，所述牵引设备为卷扬机。

6.根据权利要求5所述的风电安装平台桩靴的安装方法，其特征在于：滑移小车不少于四台。

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