CN114802599A - 一种坐底船固定系统及固定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海上吊装技术领域，具体涉及一种坐底船固定系统及固定方法。该坐底船固定系统包括安装架、固定桩和楔块。其中，安装架固定在坐底船的侧面，安装架上设置有沿上下方向延伸的安装口；固定桩可移动地穿过安装口插入海床固定，固定桩的顶部伸出坐底船的上层甲板设置；楔块可拆卸地插入安装架和固定桩的间隙设置。当坐底船坐在海床上时，使用上述坐底船固定系统，使固定桩自上而下地穿过安装口插入海床固定，再在安装架和固定桩的间隙中插入楔块，即可利用固定桩有效减小坐底船的晃动，满足风机吊装所要求的施工环境，解决了现有技术中的坐底船易受海洋环境载荷影响而发生晃动的缺陷。

Description

一种坐底船固定系统及固定方法

技术领域

本发明涉及海上吊装技术领域，具体涉及一种坐底船固定系统及固定方法。

背景技术

海上风机吊装过程中，为满足机舱、叶片等被吊物的对接精度要求，不允许吊机晃动，需要“静对静”的施工环境。为此，常采用以下两种吊装设计：一种是带桩腿的自升式平台，施工时桩腿插入海底，把吊装船的船身和吊机等顶升到海面以上，以免受波浪等海洋环境荷载的影响；另一种是半潜式的坐底船，坐底船的船体直接坐在海床上，部分露出海面以安装吊机，通过海床提供的坐底反力来抵抗海洋环境荷载。

实际中，对于海床表层地质较软的海域，自升式平台插桩太深不能使用，只能使用坐底船进行海上风机吊装。但是，由于坐底船的船体有一部分浸没在水中，容易受波浪、海流等海洋环境荷载影响，所以当海况较差时，船体易出现晃动情况，这种晃动传递到高度超过100米的吊机钩头上时，吊机钩头的晃动幅度可超过2m，满足不了风机吊装所要求的“静对静”的施工环境，给海上风机吊装造成巨大困难。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的坐底船易受海洋环境载荷影响而发生晃动的缺陷，从而提供一种坐底船固定系统及固定方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种坐底船固定系统，其包括安装架、固定桩和楔块。其中，安装架固定在坐底船的侧面，安装架上设置有沿上下方向延伸的安装口；固定桩可移动地穿过安装口插入海床固定，固定桩的顶部伸出坐底船的上层甲板设置；楔块可拆卸地插入安装架和固定桩的间隙设置。

可选地，安装口的顶部设置为上大下小的喇叭口。

可选地，安装口内沿周向设置有多个导向肋板，每一导向肋板均位于喇叭口的下方且沿上下方向延伸设置。

可选地，沿固定桩的周向，楔块设置有多个。

可选地，坐底船的左右两侧各设置有多根固定桩，且同一侧的多根固定桩沿坐底船的前后方向依次间隔设置。

可选地，坐底船的左右两侧各设置有多组安装架，同一侧的多组安装架和多根固定桩一一对应设置。其中，每组安装架包括沿上下方向间隔设置的多个安装架，固定桩穿过多个安装架的安装口设置。

可选地，固定桩设置为中空结构且底部敞口设置，固定桩的底部内腔中设置有多个隔板，每一隔板均沿上下方向延伸，以将固定桩的底部内腔分隔成多个子腔。

可选地，固定桩上沿径向开设有插孔；坐底船固定系统还包括插销，插销被配置为能够在固定桩的桩底不低于坐底船的船底时插装在插孔中，且至少一端伸出插孔以支撑在安装架上。

本发明还提供了一种坐底船固定方法，其利用如上所述的坐底船固定系统固定坐底船，该坐底船固定方法包括以下步骤：

S10、将安装架固定在坐底船的侧面；

S20、使固定桩穿过安装架上的安装口插入海床固定，固定桩的顶部伸出坐底船的上层甲板；

S30、在安装架和固定桩的间隙中插入楔块。

可选地，步骤S20包括：

S21、使固定桩穿过安装口后，通过自身重力插入海床；

S22、通过振动锤振动固定桩，使固定桩继续下降至设计深度。

本发明具有以下优点：

1、当坐底船坐在海床上时，使固定桩自上而下地穿过安装口插入海床固定，再在安装架和固定桩的间隙中插入楔块，即可避免固定桩在安装口内晃动，进而利用固定桩有效减小坐底船的晃动，满足风机吊装所要求的施工环境。

2、通过将安装口的顶部设置为上大下小的喇叭口，便于固定桩更顺畅地进入安装口；

3、在固定桩自上而下地通过喇叭口后，通过导向肋板可以使固定桩继续顺畅地向下移动，并避免固定桩与安装架过度贴合，以便于在坐底船移动位置时，能够再使固定桩顺畅地自下而上地移动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例提供的坐底船固定系统与坐底船配合的侧视结构示意图；

图2示出了本发明实施例提供的坐底船固定系统与坐底船配合的俯视结构示意图；

图3示出了本发明实施例提供的坐底船固定系统中安装架的俯视结构示意图；

图4示出了图3中A-A剖面的结构示意图；

图5示出了本发明实施例提供的坐底船固定系统中安装架、固定桩和楔块配合的结构示意图；

图6示出了本发明实施例提供的坐底船固定系统中固定桩的结构示意图；

图7示出了图6中B向的结构示意图；

图8示出了本发明实施例提供的坐底船固定系统中插销的结构示意图；

图9示出了图8中C向的结构示意图。

附图标记说明：

100、坐底船；101、上层甲板；102、下层甲板；200、海床；300、海面；

1、安装架；11、环形圈梁；12、安装口；121、喇叭口；122、等径口；13、导向肋板；14、连接爪；2、固定桩；21、桩体；22、隔板；23、插孔；3、楔块；31、水平板；32、竖直板；33、肋板；34、提拉部；4、插销；41、销体；42、耳板。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

采用半潜式的坐底船100进行海上风机吊装时，如图1所示，坐底船100的船体会直接坐在海床200上，部分露出海面300以安装吊机(图中未示出)。此种情况下，由于坐底船100的船体部分浸没在水中，所以当海况较差时，在波浪、海流等海洋环境荷载影响下，船体易出现晃动，晃动传递到高度超过100米的吊机钩头上时，吊机钩头的晃动幅度可超过2m，满足不了风机吊装所要求的“静对静”的施工环境。

为避免坐底船100发生晃动，如图1-图5所示，本实施例提供了一种坐底船固定系统，其包括安装架1、固定桩2和楔块3。其中，安装架1固定在坐底船100的侧面，安装架1上设置有沿上下方向延伸的安装口12；固定桩2可移动地穿过安装口12插入海床200固定，固定桩2的顶部伸出坐底船100的上层甲板101设置，即固定桩2的顶部高于上层甲板101；楔块3可拆卸地插入安装架1和固定桩2的间隙设置。

按以上设置，当坐底船100坐在海床200上时，使固定桩2自上而下地穿过安装口12插入海床200固定，再在安装架1和固定桩2的间隙中插入楔块3，即可避免固定桩2在安装口12内晃动，进而利用固定桩2有效减小坐底船100的晃动，以满足风机吊装所要求的“静对静”的施工环境。

之后，将楔块3从安装架1和固定桩2的间隙中拿出，再使固定桩2自下而上地移动，至固定桩2的桩底不低于坐底船100的船底，并对坐底船100排压载水，即可使坐底船100移动位置，使吊机到达新的机位。此时，再使固定桩2插入海床200，并在安装架1和固定桩2的间隙中插入楔块3，即可继续进行风机吊装。

以具体尺寸而言，结合图1所示，记固定桩2的长度为L，固定桩2的入泥深度为L1，坐底船100的船体型深为L2，坐底船100的坐底入泥深度为L3，固定桩2顶部预留操作长度(高于安装架1的长度)为L4，安装架1的高度为L5，则有：L≥(L1+L2-L3+L4+L5)。其中，固定桩2的入泥深度L1不应小于海床200表层软泥厚度。固定桩2的直径及壁厚经结构受力计算确定，桩径优选为1m-3m，壁厚不小于桩径的1/100。

更具体地，本实施例中，安装架1的高度约1m。至于安装架1和固定桩2的间隙，安装口12的孔径比固定桩2的外径大40mm-200mm，即在安装架1和固定桩2之间单边预留20mm-100mm的间隙，以便于插拔固定桩2。

下面，对该坐底船固定系统中各组成部分的设置作进一步介绍。

对于安装架1，如图3所示，其主体设置为环形圈梁11。本实施例中，安装口12即设置在环形圈梁11内。

优选地，如图4所示，安装口12的顶部设置为上大下小的喇叭口121，以便于固定桩2更顺畅地进入安装口12。本实施例中，环形圈梁11的顶部设置有锥形筒体，锥形筒体上大下小，以形成上述喇叭口121。进一步地，环形圈梁11还包括设置在锥形筒体下方的直筒体，直筒体内形成等径口122。

进一步地，安装口12内沿周向设置有多个导向肋板13，每一导向肋板13均位于喇叭口121的下方且沿上下方向延伸设置。按此设置，在固定桩2自上而下地通过喇叭口121后，通过导向肋板13可以使固定桩2继续顺畅地向下移动，并避免固定桩2与安装架1过度贴合，以便于在之后坐底船100移动位置时，能够使固定桩2顺畅地自下而上地移动。

本实施例中，安装口12内，于等径口122内沿周向均匀设置有至少3个导向肋板13。对于任一导向肋板13，其大致呈等腰梯形结构，导向肋板13中两个平行边均沿上下方向设置，以能够在固定桩2自上而下移动或自下而上移动时，均可通过腰边起到导向作用。

进一步地，如图3所示，在安装架1中还设置有连接爪14，连接爪14设置在环形圈梁11外的侧面。本实施例中，环形圈梁11与连接爪14一体化设置。安装时，使连接爪14与坐底船100上的甲板焊接，即可实现安装架1和坐底船100之间的固定。

对于固定桩2，于整体上，如图1和图2所示，在坐底船100的左侧设置有多根固定桩2，在坐底船100的右侧也设置有多根固定桩2。对于处在同一侧的多根固定桩2而言，其沿坐底船100的前后方向依次间隔设置。按此，可以增强整体结构的稳固性，更好地减少坐底船100的晃动。

与固定桩2的设置相适应，在坐底船100的左侧和右侧各设置有多组安装架1，同一侧的多组安装架1和多根固定桩2一一对应。进一步地，每组安装架1包括沿上下方向间隔设置的多个安装架1，固定桩2穿过这些安装架1的安装口12设置，以提高固定桩2安装的稳固性。

本实施例中，在坐底船100的左侧设置有两组安装架1和两根固定桩2，在坐底船100的右侧设置有两组安装架1和两根固定桩2。对于任一组安装架1，其均包括上下两个安装架1，其中上方的安装架1与坐底船100的上层甲板101固定连接，下方的安装架1与坐底船100的下层甲板102固定连接。

进一步地，无论是对位于坐底船100左侧的两根固定桩2而言，还是对位于坐底船100右侧的两根固定桩2而言，两根固定桩2应分别靠近坐底船100的前后两头布置，以改善固定桩2的整体受力状况，起到更好的稳定作用。同时，还可在坐底船100中部留出更大的风机组装空间。

以固定桩2的具体结构而言，如图6所示，其包括桩体21。桩体21呈圆管式结构，其内部中空且底部敞口设置。此时，在固定桩2的底部内腔中设置有多个隔板22，每一隔板22均沿上下方向延伸，以将固定桩2的底部内腔分隔成多个子腔。按此，在固定桩2插入海床200时，可使海床200中的土体进入上述多个子腔以形成土塞，增加固定桩2的竖向承载力，使得整体结构更加稳固。

本实施例中，参考图6和图7，多个隔板22整体呈“井”字形，每个隔板22均沿桩体21的长度方向伸入桩体21内一定长度。优选地，记桩体21的外径为D，对于任一隔板22，其伸入桩体21的长度M不小于0.5D。

对于楔块3，于整体上，沿固定桩2的周向，其设置有多个，以保证固定桩2安装的稳固性。优选地，在任一安装口12内，沿固定桩2的周向均匀设置有4-8个楔块3。

以楔块3的具体结构而言，如图5所示，其包括水平板31、竖直板32和肋板33。其中，水平板31和竖直板32垂直设置，肋板33设置在水平板31和竖直板32配合形成的夹角内，使得楔块3整体呈上大下小的楔形结构，以装入喇叭口121。

进一步地，在每一楔块3的顶部均设置有提拉部34，以便于将楔块3放入安装架1和固定桩2的间隙，或从安装架1和固定桩2的间隙中拔出楔块3。本实施例中，提拉部34设置在水平板31的顶部。

需要说明的是，当楔块3可拆卸地插入安装架1和固定桩2的间隙时，可以利用楔块3与安装架1及固定桩2之间的摩擦起到协同受力的作用，有效减小坐底船100的晃动，满足施工要求，而非完全杜绝坐底船100的晃动。假若楔块3与安装架1及固定桩2之间都通过焊接连接，则坐底船100在晃动时候必然会带动固定桩2晃动，长期晃动会导致固定桩2底部的土体遭到破坏，固定桩2将不再起作用。

其它方面，为便于坐底船100移位，如图6所示，在固定桩2上还开设有插孔23，插孔23沿故固定桩2的径向设置。本实施例中，对于任一固定桩2，在桩体21内径向的两侧各设置有一根方管，方管的内腔即为上述的插孔23。优选地，每个插孔23的孔深为100mm-300mm。

相应地，在该坐底船固定系统中还设置有插销4。当固定桩2向上移动至桩底不低于坐底船100的船底时，插销4能够插装在插孔23中且至少一端伸出插孔23以支撑在安装架1上，实现固定桩2的支承固定，进而便于使坐底船100移动位置，防止固定桩2阻碍坐底船100的移动。本实施例中，当插销4插入插孔23时，插销4可以支承于安装架1上的喇叭口121处，以防止固定桩2下移。

尺寸方面，记方管底部与固定桩2的桩底之间的距离为N。本实施例中，N等于L2+L5，以在插销4插入插孔23中时，可以使固定桩2的桩底与坐底船100的船底平齐。在其它实施例中，也可使N小于L2+L5，以在插销4插入插孔23中时，可以使固定桩2的桩底高于坐底船100的船底。

以插销4的具体结构而言，如图8和图9所示，其包括销体41，销体41为方管式结构，以与插孔23相适配。进一步地，在销体41的顶部设置有耳板42，以便于移动插销4。

以材质而言，本实施例中，安装架1、固定桩2、楔块3及插销4均采用钢材质制成，以保证结构强度。

本实施例还提供了一种坐底船固定方法，其利用如上所述的坐底船固定系统固定坐底船100，该方法包括以下步骤：

S10、将安装架1固定在坐底船100的侧面。

安装架1的具体方位及数量设置可参照之前叙述。优选地，在此步骤中，可利用坐底船100上的吊机先将下层的四个安装架1吊装到位，并使这些安装架1与下层甲板102焊接；再利用坐底船100上的吊机将上层的四个安装架1吊装到位，并使这些安装架1与上层甲板101焊接，从而完成安装架1的固定。

S20、使固定桩2穿过安装架1上的安装口12插入海床200固定，固定桩2的顶部伸出上层甲板101。

本实施例中，固定桩2放置在运输船上。在安装固定桩2之前，先通过浮吊与坐底船100上的吊机之间的配合使固定桩2从运输船上翻身立直；之后，再通过浮吊吊装固定桩2，使固定桩2穿过安装口12插入海床200。

优选地，步骤S20分为：S21、使固定桩2穿过安装口12后，通过自身重力插入海床200；S22、通过振动锤振动固定桩2，使固定桩2继续下降至设计深度。

本实施例中，在步骤S21后，先使浮吊摘钩，断开浮吊和固定桩2之间的连接，再吊起振动锤，利用振动锤夹住固定桩2的桩顶，通过振动锤振动固定桩2，使固定桩2继续下沉，直至固定桩2降至设计深度。

S30、在安装架1和固定桩2的间隙中插入楔块3。

当完成以上操作后，即可通过固定桩2有效减小坐底船100的晃动，满足风机吊装所要求的“静对静”的施工环境。

在S30之后，考虑到振动锤的放置，可将振动锤吊离固定桩2的桩顶，再将振动锤放置在浮吊的甲板上。

之后，若需要坐底船100移动位置，可按以下流程操作：

(1)通过浮吊吊装振动锤，利用振动锤夹住固定桩2的桩顶，浮吊带力；

(2)取出安装架1与固定桩2之间的楔块3；

(3)启动振动锤上拔固定桩2，至固定桩2的桩底与坐底船100的船底平齐；

(4)将插销4插入固定桩2上的插孔23内，通过安装架1支承固定桩2，实现固定桩2的临时固定；

(5)对坐底船100进行排压载水，使坐底船100上浮进而移动位置；之后，重复步骤S20和S30，完成固定桩2的插桩固定。

综上，本实施例提供了一种坐底船固定系统及固定方法，其至少具有以下优点：

1、通过设置固定桩2，可显著增加坐底船100的船体稳定性，能够实现坐底船100坐底在软土上的风机吊装，同时能够极大地延长坐底船100进行海上风机吊装的施工窗口期，增加坐底船100进行海上风机吊装的空间和时间适用性；

2、通过设置楔块3塞入安装架1和固定桩2之间，保证了固定桩2安装的稳固性和便利性，每次连接及拆卸所用时间短，可以留更多的窗口期给风机吊装；

3、在坐底船100移位时，通过插销4可以将固定桩2支承于安装架1上，实现固定桩2的临时固定，避免固定桩2妨碍坐底船100移位，省时省力，操作简便。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种坐底船固定系统，其特征在于，包括：

安装架(1)，固定在坐底船(100)的侧面，所述安装架(1)上设置有沿上下方向延伸的安装口(12)；

固定桩(2)，可移动地穿过所述安装口(12)插入海床(200)固定，所述固定桩(2)的顶部伸出所述坐底船(100)的上层甲板(101)设置；

楔块(3)，可拆卸地插入所述安装架(1)和所述固定桩(2)的间隙设置。

2.根据权利要求1所述的坐底船固定系统，其特征在于，所述安装口(12)的顶部设置为上大下小的喇叭口(121)。

3.根据权利要求2所述的坐底船固定系统，其特征在于，所述安装口(12)内沿周向设置有多个导向肋板(33)，每一所述导向肋板(33)均位于所述喇叭口(121)的下方且沿上下方向延伸设置。

4.根据权利要求1所述的坐底船固定系统，其特征在于，沿所述固定桩(2)的周向，所述楔块(3)设置有多个。

5.根据权利要求1-4任一项所述的坐底船固定系统，其特征在于，所述坐底船(100)的左右两侧各设置有多根所述固定桩(2)，且同一侧的多根所述固定桩(2)沿所述坐底船(100)的前后方向依次间隔设置。

6.根据权利要求5所述的坐底船固定系统，其特征在于，所述坐底船(100)的左右两侧各设置有多组所述安装架(1)，同一侧的多组所述安装架(1)和多根所述固定桩(2)一一对应设置；

其中，每组所述安装架(1)包括沿上下方向间隔设置的多个安装架(1)，所述固定桩(2)穿过多个所述安装架(1)的所述安装口(12)设置。

7.根据权利要求1-4任一项所述的坐底船固定系统，其特征在于，所述固定桩(2)设置为中空结构且底部敞口设置，所述固定桩(2)的底部内腔中设置有多个隔板(22)，每一所述隔板(22)均沿上下方向延伸，以将所述固定桩(2)的底部内腔分隔成多个子腔。

8.根据权利要求1-4任一项所述的坐底船固定系统，其特征在于，所述固定桩(2)上沿径向开设有插孔(23)；

所述坐底船固定系统还包括插销(4)，所述插销(4)被配置为能够在所述固定桩(2)的桩底不低于所述坐底船(100)的船底时插装在所述插孔(23)中，且至少一端伸出所述插孔(23)以支撑在所述安装架(1)上。

9.一种坐底船固定方法，其特征在于，利用如权利要求1-8任一项所述的坐底船固定系统固定坐底船(100)，所述坐底船固定方法包括以下步骤：

S10、将安装架(1)固定在所述坐底船(100)的侧面；

S20、使固定桩(2)穿过所述安装架(1)上的安装口(12)插入海床(200)固定，所述固定桩(2)的顶部伸出所述坐底船(100)的上层甲板(101)；

S30、在所述安装架(1)和所述固定桩(2)的间隙中插入楔块(3)。

10.根据权利要求9所述的坐底船固定方法，其特征在于，所述步骤S20包括：

S21、使固定桩(2)穿过所述安装口(12)后，通过自身重力插入所述海床(200)；

S22、通过振动锤振动所述固定桩(2)，使所述固定桩(2)继续下降至设计深度。

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