CN114438956B - 一种用于海上平台的漂浮式防浪系统及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于海上平台的漂浮式防浪系统及施工方法，包括工作平台和用于固定所述工作平台的平台系泊缆，所述工作平台迎浪侧的每两条平台系泊缆之间连接有至少一排通长布置的防浪墙，每排所述防浪墙的至少部分能够依靠自身浮力漂浮于海平面以上。本发明具有消波性能好，稳定性优秀，结构安全，施工方便且充分利用海上平台系泊系统等优点。本发明施工方法简单便捷，避免大型施工装备的采用，降低了施工难度，提升了施工效率。

Description

一种用于海上平台的漂浮式防浪系统及施工方法

技术领域

本发明涉及近岸辅助施工设备技术领域，具体涉及一种用于海上平台的漂浮式防浪系统及施工方法。

背景技术

在港口附近，防浪墙主要用于阻断波浪冲击力，维持港口内的水面平稳，保证船舶的通行，系泊和工作的安全。随着经济发展需要，越来越多的海上工程在外海进行，随着施工地区水深不断增加，传统的固定式防浪墙投资成本高，工期长，不能满足大水深以及海上移动作业的要求。浮式防浪墙具有可移动性，可重复使用，建造周期短等优点，可作为海上工作平台的临时性防波保护装置。例如：中国发明专利公告号CN111058418A公开了一种组合式气囊浮式防波堤及其施工方法，利用多组吸力锚，消波箱和气囊形成消波堤。但是该种方法施工复杂，需采用专用设备对吸力锚进行施工，气囊损坏会有消波箱浮力不够沉底的危险，同时矩形的消波箱会导致波浪作用在箱体上的载荷较大，可能导致锚链或者消波箱结构的损坏。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于海上平台的漂浮式防浪系统及施工方法。本发明具有消波性能好，稳定性优秀，结构安全，施工方便且充分利用海上平台系泊系统等优点。

为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：

一种用于海上平台的漂浮式防浪系统，包括工作平台和用于固定所述工作平台的平台系泊缆，所述工作平台迎浪侧的每两条平台系泊缆之间连接有至少一排通长布置的防浪墙，每排所述防浪墙的至少部分能够依靠自身浮力漂浮于海平面以上。

优选的是，所述防浪墙包括多个间隔布置的消浪箱，每个所述消浪箱的至少部分能够依靠自身浮力漂浮于海平面以上。

进一步优选的是，每个所述消浪箱上部迎浪面设为斜坡形。这样可以减小波浪直接拍击消浪箱的载荷。当波浪经过消浪箱，箱体会对波浪产生阻碍作用，且破坏波浪形状。

进一步优选的是，所述消浪箱内部设有流水通道，所述流水通道的两个进出水口分别位于所述消浪箱的上部迎浪面和下部迎浪面上，其中下部进出水口位于水面以下，上部进出水口位于水面以上。下部进出水口位于水面以下，水流进入之后顺着通道形状，在势能的作用下消耗波浪能。若势能无法完全消耗波浪能，水流会顺着通道流入消浪箱前方海域。上部进出水口用于波浪高于水面部分进入，从上部进出水口进入的水与下部进出水口进入的水运动方向相反，能量相互抵消，可有效耗散波浪的能量。

进一步优选的是，相邻两个所述消浪箱之间、所述消浪箱与平台系泊缆之间分别通过柔性连接缆连接。在消浪箱处于静止水面时，连接缆处于微松弛状态，消浪箱之间相对运动到一定程度之后，连接缆张紧，限制消浪箱随波浪的运动，同时破坏波浪下流体原有的运动轨迹。

更进一步优选的是，所述消浪箱与平台系泊缆之间的连接缆采用分叉型设计，其中所述消浪箱上高度不同的两个固定点分别通过两条连接缆与消浪箱的上外壁和下外壁连接，且所述连接缆在消浪箱的上外壁和下外壁上的固定点分别重合。连接缆布置为4根分叉型，消浪箱上部和下部分别布置两根，提高消浪箱在波浪作用下的抗倾覆能力。

进一步优选的是，每个所述消浪箱底部固定有消浪箱系泊缆，所述消浪箱系泊缆另一端与固定于海底的锚块固定连接，且所述消浪箱系泊缆在所述消浪箱的浮力下始终处于张紧状态。消浪箱的浮力始终大于消浪箱的重力，使得消浪箱系泊缆一直处于张紧状态，张紧状态的系泊缆有助于限制消浪箱在海流和波浪载荷下的过大位移。

进一步优选的是，每个所述消浪箱底部装载有压载物，通过增加或减少压载物的重量以调整消浪箱的吃水深度。消浪箱底部装有压载物，降低箱体重心，提高其在水中的稳性。

进一步优选的是，每个所述消浪箱包括多个独立的舱室。这样可以保证消浪箱在外壳破损后仅一个舱室进水，仍具有一定的浮力的，不会下沉至海底。

为使上述漂浮式防浪系统快速布置和安装，本发明还提供一种漂浮式防浪系统的施工方法：

S1、消浪箱系泊缆通过预制吊环与锚块连接，消浪箱系泊缆另一端固定一个可漂浮在海面上的浮体并编号标记；

S2、采用运输施工船将锚块运输到海上指定地点，按照施工坐标将锚块施放到海底，浮体漂浮在水面上；

S3、在岸边制作施工码头，码头地面铺设两端固定可旋转的钢圆管，消浪箱在工厂预制完成后在施工码头通过连接缆形成一个整体；

S4、一面防浪系统可同时分为多个分段施工，多个消浪箱连接完成后将其推入海中，采用临时锚固固定，减少施工码头消浪箱堆积情况；

S5、分段施工完毕后，用连接缆将各分段连接组成一个整体形成防浪墙，采用拖船将防浪墙整体拖到海上指定位置；

S6、通过锚块连接的浮体编号，将消浪箱与对应的消浪箱系泊缆连接，并取走浮体；

S7、将防浪墙两端的连接缆与平台系泊缆固定，完成防浪系统施工安装。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

1、将传统的固定式防浪墙替换为可移动的漂浮式防浪墙，对具有移动性的工作平台适应性好，成本低廉且施工简单。

2、消浪箱可以陆地上进行加工拼装完成，通过船舶运输到指定海域进行施工安装，抛下锚块后，消浪箱靠自身的浮力上浮，避免海上复杂的水下施工。

3、消浪箱设有上部和下部进出水口，在波浪经过的时候，可以有效地耗散波浪的能量，破坏波浪的原有形状。

4、消浪箱与平台系泊缆相连，增强了漂浮式消浪箱的安全性，在一定程度上提升了消浪箱抗倾覆的能力，提升了平台系泊缆的利用率。

5、消浪箱的水下部分大小根据平台吃水确定，低于平台吃水部分的波浪载荷可以不进行考虑，减少了消浪箱制作的材料和加工成本。

6、本发明施工方法简单便捷，避免大型施工装备的采用，降低了施工难度，提升了施工效率。

附图说明

图1是本发明实施例的用于海上平台的漂浮式防浪系统的结构示意图；

图2是本发明实施例的相邻两个消浪箱连接的结构示意图；

图3是本发明实施例的消浪箱与平台系泊缆连接的结构示意图；

图4是本发明实施例的消浪箱剖面示意图。

附图标记：1.工作平台，2.平台系泊缆，3.防浪墙，31.消浪箱，32.消浪箱系泊缆，33.锚块，34.连接缆，311.下部进出水口，312.上部进出水口，313.流水通道，314.压载物。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

如图1所示，本发明是一种用于海上平台的漂浮式防浪系统，涉及近岸辅助施工设备技术领域。该漂浮式防浪系统包含工作平台1、平台系泊缆2、防浪墙3。防浪墙3布置在工作平台1四周(图1展示了其中一个迎浪侧，仅用作示例说明)，并与平台系泊缆2相连接，在波浪经过防浪墙3的时候，波浪形状遭到破坏，波浪能耗散，从而减小波浪对工作平台1的作用力。

其中，所述工作平台为钢制或者混凝土制海上结构物，具有自身可以漂浮在海上的稳定性，且用平台系泊缆进行固定，约束其位移。所述平台系泊缆一端固定在工作平台的系泊设备上，另一端通过锚或者桩固定在海底，帮助工作平台抵抗风、浪、流载荷的作用。具体的，所述平台系泊缆和消浪箱系泊缆例如可以是锚链或复合材料。

如图2、图3和图4所示，防浪墙3包含消浪箱31、消浪箱系泊缆32、锚块33、连接缆34，其中消浪箱31包含下部进出水口311、上部进出水口312、流水通道313、压载物314。所述消浪箱31上部迎浪面设为斜坡形，减小波浪直接拍击消浪箱的载荷。当波浪经过消浪箱，箱体会对波浪产生阻碍作用，且破坏波浪形状。所述上部进出水口312和下部进出水口311分别位于所述消浪箱的上部迎浪面和下部迎浪面上，在消浪箱处于静止水面时，下部进出水口311位于水面以下，上部进出水口312位于水面以上。上部高出水面部分高度根据工作区域最大波高决定，下部低于水面部分高度根据工作平台1吃水决定。波浪载荷主要是由水面附近波浪引起，随水深增加，波浪载荷会变小，一定水深之后，波浪载荷可以忽略。在平台深吃水时，消浪箱3水面以下高度只用考虑消耗水面附近波浪能；在平台浅吃水时，消浪箱3水面以下高度需大于平台吃水。所述消浪箱例如可以是由钢板和型材焊接而成。作为优选，所述消浪箱例如可以是由高密度聚乙烯加工而成的箱体。

消浪箱3内部为中空结构，可以靠自身浮力漂浮在水面之上。箱体在底部装有压载物314，用于降低消浪箱3的重心，提高箱体在水上的稳性，也可通过增加或减少压载物的重量以调整消浪箱3的吃水深度。箱体内部分割成多个独立的舱室，消浪箱3外壳破损的时候，保证只有破损处相关舱室进水，其他舱室可以为消浪箱3正常提供浮力。消浪箱3提供的浮力需大于其自身重力并可保持消浪箱系泊缆32的张紧状态。锚块33的重力和连接缆34用于限制消浪箱3在风、浪、流作用力下的运动。在环境载荷作用在箱体上时，张紧的消浪箱系泊缆32可较好地约束消浪箱3的位移。在消浪箱的相对位移变大的时候，连接缆34张紧，限制两者的相对运动，有助于消浪箱3破坏波浪的原有运动轨迹。在防浪墙3的左右两侧，4根连接缆34以分叉的形式连接在平台系泊缆2上，分叉布置的优势在于可以较好的阻止防浪墙的前后运动，并且在极限工况下，可以帮助锚块3分担由消浪箱3带来的载荷，避免走锚情况发生。其中，所述消浪箱上高度不同的两个固定点分别通过两条连接缆与消浪箱的上外壁和下外壁连接，且所述连接缆在消浪箱的上外壁和下外壁上的固定点分别重合。

在波浪较小时，波浪无法升高到上部进出水口312的位置，只有下部进出水口311有水进入并沿着流水通道313的路径前进，此时流水通道313的弧线形设计时的水在行进过程中，运动能转换为势能，其前进方向在从上部进出水口312出来后改为与之前相反的方向。若波浪的运动能无法使得水从上部进出水口312流出，水的势能会重新转化为运动能，从下部进出水口311流出，此时方向与消浪箱3外部流体运动方向相反，增加波浪能耗散。

在波浪较大时，波浪升高到上部进出水口312的位置。在流水通道313中，此时，从上部进出水口312进入的流体运动方向与从下部进出水口311进入的流体运动相反，两者之间相互耗散运动能，从而减小了流体的运动速度，降低了作用在工作平台1上的波浪载荷。

为使上述漂浮式防浪系统快速布置和安装，本发明还提供一种漂浮式防浪系统的施工方法：

1、消浪箱系泊缆32通过预制吊环与锚块33连接，消浪箱系泊缆32另一端固定一个可漂浮在海面上的浮体并编号标记；

2、采用运输施工船将锚块33运输到海上指定地点，按照施工坐标将锚块33施放到海底，浮体漂浮在水面上；

3、在岸边制作施工码头，码头地面铺设两端固定可旋转的钢圆管，消浪箱31在工厂预制完成后在施工码头通过连接缆34形成一个整体；

4、一面防浪系统可同时分为多个分段施工，多个消浪箱31连接完成后将其推入海中，采用临时锚固固定，减少施工码头消浪箱31堆积情况；

5、分段施工完毕后，用连接缆34将各分段连接组成一个整体形成防浪墙3，采用拖船将防浪墙3整体拖到海上指定位置；

6、通过锚块33连接的浮体编号，将消浪箱31与对应的消浪箱系泊缆32连接，并取走浮体；

7、将防浪墙两端的连接缆34与平台系泊缆2固定，完成防浪系统施工安装。

本发明提供了一种用于海上平台的漂浮式防浪墙，具有结合工作平台系泊缆，陆地安装，施工方便，有效耗散波浪能，稳定性良好等优点，是一种兼具经济性，便利性与安全性的新型漂浮式防浪墙。

以上所述仅仅是本发明的优选实施方案，但是本发明并不局限于上述的具体实施方案。在本领域的普通技术人员在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干修改、补充或改用类似的方法替代，这些也应视作本发明的保护范围。

尽管本发明较多地使用了：工作平台1，平台系泊缆2，防浪墙3，消浪箱31，消浪箱系泊缆32，锚块33，连接缆34，下部进出水口311，上部进出水口312，流水通道313，.压载物314等术语，但并不能排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明的精神相违背的。

Claims (1)

1.一种用于海上平台的漂浮式防浪系统，包括工作平台（1）和用于固定所述工作平台（1）的平台系泊缆（2），其特征在于：所述工作平台（1）迎浪侧的每两条平台系泊缆（2）之间连接有至少一排通长布置的防浪墙（3），每排所述防浪墙（3）的至少部分能够依靠自身浮力漂浮于海平面以上；

所述防浪墙（3）包括多个间隔布置的消浪箱（31），每个所述消浪箱（31）的至少部分能够依靠自身浮力漂浮于海平面以上；每个所述消浪箱（31）上部迎浪面设为斜坡形；

相邻两个所述消浪箱（31）之间、所述消浪箱（31）与平台系泊缆（2）之间分别通过柔性连接缆（34）连接；所述消浪箱（31）与平台系泊缆（2）之间的连接缆（34）采用分叉型设计，其中所述消浪箱（31）上高度不同的两个固定点分别通过两条连接缆（34）与消浪箱（31）的上外壁和下外壁连接，且所述连接缆（34）在消浪箱（31）的上外壁和下外壁上的固定点分别重合；

每个所述消浪箱（31）底部装载有压载物（314），通过增加或减少压载物（314）的重量以调整消浪箱（31）的吃水深度；

所述消浪箱（31）内部设有流水通道（313），所述流水通道（313）的两个进出水口分别位于所述消浪箱（31）的上部迎浪面和下部迎浪面上，其中下部进出水口（311）位于水面以下，上部进出水口（312）位于水面以上；

每个所述消浪箱（31）底部固定有消浪箱系泊缆（32），所述消浪箱系泊缆（32）另一端与固定于海底的锚块（33）固定连接，且所述消浪箱系泊缆（32）在所述消浪箱（31）的浮力下始终处于张紧状态；

每个所述消浪箱（31）包括多个独立的舱室；

一种用于海上平台的漂浮式防浪系统的施工方法，所述施工方法包括如下步骤：

S1、消浪箱系泊缆（32）通过预制吊环与锚块（33）连接，消浪箱系泊缆（32）另一端固定一个可漂浮在海面上的浮体并编号标记；

S2、采用运输施工船将锚块（33）运输到海上指定地点，按照施工坐标将锚块（33）施放到海底，浮体漂浮在水面上；

S3、在岸边制作施工码头，码头地面铺设两端固定可旋转的钢圆管，消浪箱（31）在工厂预制完成后在施工码头通过连接缆（34）形成一个整体；

S4、一面防浪系统可同时分为多个分段施工，多个消浪箱（31）连接完成后将其推入海中，采用临时锚固固定，减少施工码头消浪箱（31）堆积情况；

S5、分段施工完毕后，用连接缆（34）将各分段连接组成一个整体形成防浪墙（3），采用拖船将防浪墙（3）整体拖到海上指定位置；

S6、通过锚块（33）连接的浮体编号，将消浪箱（31）与对应的消浪箱系泊缆（32）连接，并取走浮体；

S7、将防浪墙（3）两端的连接缆（34）与平台系泊缆（2）固定，完成防浪系统施工安装。