CN115158597A - 桩筒复合导管架基础浮式结构的运输方法 - Google Patents

桩筒复合导管架基础浮式结构的运输方法 Download PDF

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朱嵘华
刘寒秋
田振亚
张融圣
陈勇
陶梓健
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Abstract

本发明公开桩筒复合导管架基础浮式结构的运输方法，包括以下步骤：S1首先在陆上将塔筒基座、桁架进行焊接固定，并将导管架安装在相邻桁架之间；S2安装吸力筒，并在吸力筒的中央位置上安装单桩基础；S3在吸力筒体中填充设置浮力材料，完成桩筒复合导管架基础浮式结构的安装，浮力材料为气囊或者固体浮力材料；S4侧放或直接正放沉入海面，将桩筒复合导管架基础浮式结构通过牵引绳与拖船固定连接，通过拖船拖至指定位置；S5由安装船通过吊机将整体结构起吊，从吸力筒中将浮力材料取出，完成整体结构的海上运输。具备安装方便、并且其中的气囊、固体浮力材料以及浮筒均可重复使用、稳定性好的优点。

Description

桩筒复合导管架基础浮式结构的运输方法
技术领域
本发明属于涉及海上风电工程领域，尤其是桩筒复合导管架基础浮式结构的运输方法。
背景技术
目前，海上风电是近年来发展速度最快的新能源形式。在海上风电领域，风机基础的类型主要由固定式基础和浮式基础组成，固定式基础主要包括单桩基础、高桩承台基础、导管架基础等，浮式基础有半潜式、单立柱式基础等，固定式基础的使用最为广泛，特别是单桩和导管架基础是海上风电领域应用较为广泛的基础类型。传统的导管架基础主要由三根或四根桩基础入泥，再将导管架插入桩上灌浆密封，这主要适用于以密实砂为主土质条件较好的地区，对我国而言，近海岸100m水深范围内，地质条件以松软砂、黏土为主，这给导管架的推广和使用造成了巨大的障碍，而以导管架为基础，结合吸力筒和单桩基础优点提出的桩筒复合导管架基础形式，尽管满足了承载力、自振频率等重要参数形式的要求，但运输成本由于吸力筒导管架和单桩基础的增加大大提高了，由于吸力筒导管架还需要特殊的固定方式，需要设计专用的驳船，这也增加了研发成本。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种能够方便运输的桩筒复合导管架基础浮式结构的运输方法的技术方案。
桩筒复合导管架基础浮式结构的运输方法，包括以下步骤：
S1首先在陆上将塔筒基座、桁架进行焊接固定，并将导管架安装在相邻桁架之间；
S2安装吸力筒，并在吸力筒的中央位置上安装单桩基础；
S3在吸力筒体中填充设置浮力材料，完成桩筒复合导管架基础浮式结构的安装，浮力材料为气囊或者固体浮力材料；
S4侧放或直接正放沉入海面，将桩筒复合导管架基础浮式结构通过牵引绳与拖船固定连接，通过拖船拖至指定位置；
S5由安装船通过吊机将整体结构起吊，从吸力筒中将浮力材料取出，完成整体结构的海上运输。
进一步的，所述步骤S2中，在吸力筒的中央位置设置空心体，然后将单桩基础插接在空心体中，并通过夹桩器进行固定锁紧。
进一步的，在空心体的侧壁上设置支撑架，通过焊接方式将支撑架和桁架进行固定连接。
进一步的，步骤S3的浮力材料为气囊，气囊上一体成型设置有输气管，将输气管从单桩基础中穿出，并将输气管的端部连接在气泵上。
进一步的，气囊尚未充气时，通过单桩基础桩内的空间将气囊放入至吸力筒的底部，随后由输气管向内充气，直至气囊与吸力筒拥有足够的接触面积，以保障气囊与壁面有足够的摩擦力，在初始运输阶段不发生滑落，直至三个吸力筒内部气囊都完成指定容量充气。
进一步的，将气囊内的气体全部放空，通过输气管将气囊从吸力筒以及单桩基础的桩内拉出。
进一步的，步骤S3的浮力材料为固体浮力材料，将固体浮力材料充入吸力筒的筒体内，并用系泊方式进行固定。
进一步的，在桁架上安装浮筒，浮筒通过与桁架捆绑或抱箍实现固定。
进一步的，运输至指定位置后，释放浮筒和吸力筒内的固体浮力材料。
进一步的，解除浮筒和吸力筒内的固体浮力材料后，先由桩筒复合导管架基础自重垂直贯入泥面，再通过吸力泵抽吸3个筒内海水后，将吸力筒负压沉贯到位，再通过在吸力筒内打入小直径短桩，借助夹桩器进行垂直度的稳定，最后通过灌浆进行桩基与吸力筒的紧固配合。
与现有技术相比，本发明有以下优点：
本发明着力于解决桩筒复合导管架基础运输成本过高的问题，运输时，在吸力筒中填充设置固体浮力材料或者向设置在所述吸力筒内的气囊充气，使气囊鼓起，提供浮力。然后将该桩筒复合导管架基础浮式结构侧向倾倒或竖直放入海水中，直接通过拖船拖曳至指定位置，拆除浮力材料即可完成基础假设。具备安装方便、并且其中的气囊、固体浮力材料以及浮筒均可重复使用、稳定性好的优点。
附图说明
图1为实施例1的浮式结构示意图；
图2为实施例2的浮式结构示意图。
图中：1浮筒；2单桩基础；3夹桩器；4吸力筒；41空心体；5塔筒基座；51桁架；52导管架；53主体；54三角座；55支撑架；6气囊；7输气管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
桩筒复合导管架基础浮式结构的运输方法，包括以下步骤：
S1首先在陆上将塔筒基座、桁架进行焊接固定，并将导管架安装在相邻桁架之间；
S2安装吸力筒，并在吸力筒的中央位置上安装单桩基础；
S3在吸力筒体中填充设置浮力材料，完成桩筒复合导管架基础浮式结构的安装，浮力材料为气囊或者固体浮力材料；
S4侧放或直接正放沉入海面，将桩筒复合导管架基础浮式结构通过牵引绳与拖船固定连接，通过拖船拖至指定位置；
S5由安装船通过吊机将整体结构起吊，从吸力筒中将浮力材料取出，完成整体结构的海上运输。
为实现该运输方法，桩筒复合导管架基础浮式结构的具体结构包括两种实施例，具体为：
实施例1
如图1所示，用于海上单桩基础运输的桩筒复合导管架基础浮式结构，包括塔筒基座5，塔筒基座5的底部设置桁架51，桁架51之间设置有用于支撑的导管架52，桁架51的底端固定设置有吸力筒4，吸力筒4的内腔中填充设置有浮力材料，吸力筒4的上方设置有单桩基础2。浮力材料为气囊6，气囊6的上方设置有输气管7，输气管向上延伸，从单桩基础2中穿出后连接至外部的气泵连接。吸力筒4的上端设置有空心体41，空心体41设置在吸力筒4的中央，单桩基础2与空心体41插接配合，并通过夹桩器3固定锁紧。夹桩器3用于固定单桩并在安装过程起到调平作用
塔筒基座5包括主体53，主体53呈圆管状，主体53的底部设置有三角座54，桁架51设置有三组，对应设置在三角座54的三个顶角底部。桁架51倾斜设置，安装后桁架51自上往下向外侧扩展。导管架52包括导管521，两组导管521交错设置形成导管架单元，导管架单元两端分别与相邻的桁架51固定连接，导管架52至少包括2组导管架单元。
空心体41的侧壁上设置有支撑架55，支撑架55的另一端与桁架51固定连接。通过支撑架55配合，提高吸力筒4与塔筒基座5的连接稳定性。
具体来说，首先制造出桁架51、导管架52及其塔筒基座的主体53部分。将吸力筒4筒体一侧通过支撑架55与桁架51焊接相连，单桩2插入中央预留的空心体41内，单桩2底端与筒顶对齐以便不占用吸力筒内空间，通过夹桩器3将其固定锁死。气囊6和输气管1为一体式制造，在气囊6尚未充气时，通过桩内的空间将气囊7放入至吸力筒4的筒底，随后启动气泵，由输气管1向气囊6内充气，直至气囊6与吸力筒4拥有足够的接触面积，以保障气囊6与壁面有足够的摩擦力，在初始运输阶段不发生滑落。在三个吸力筒4内部气囊6完成指定容量充气后，由拖船将其拖至指定位置，由安装船通过吊机将整体结构起吊托住，此时，将气囊内的气体全部放空，拉动输气管将气囊抽拉出桩内，完成桩筒复合导管架基础的初步入水，入水后先通过自身自重沉贯，再由吸力泵对3个吸力筒4进行抽吸海上形成负压沉贯，最后由夹桩器3内打入小直径短桩，通过夹桩器进行调平和垂直度的稳定，小直径短桩打入设计深度后，向夹桩器3与小直径短桩空隙内注浆密封。
充分利用了吸力筒4和单桩基础2结合的空间，并利用该空间以提供足够的浮力，满足运输所需浮力要求。相比较传统基础需要专用驳船进行运输，该浮式结构可无需使用任何驳船，在船厂制造完成后即可下水，由拖船进行拖曳，进一步降低了运输成本。采用气囊6和输气管7相结合的方法，具备重复利用、成本低和风险小的优点，为桩筒复合导管架基础的快速施工提供了进一步的便利。
实施例2
结合图2，用于海上单桩基础运输的桩筒复合导管架基础浮式结构，包括塔筒基座5，塔筒基座5的底部设置桁架51，桁架51之间设置有用于支撑的导管架52，桁架51的底端固定设置有吸力筒4，吸力筒4的内腔中填充设置有浮力材料，吸力筒4的上方设置有单桩基础2。浮力材料为固体浮力材料。桁架上设置有可拆式的浮筒1。吸力筒4的上端设置有空心体41，空心体41设置在吸力筒4的中央，单桩基础2与空心体41插接配合，并通过夹桩器3固定锁紧。
塔筒基座5包括主体53，主体53呈圆管状，主体53的底部设置有三角座54，桁架51设置有三组，对应设置在三角座54的三个顶角底部。桁架51倾斜设置，安装后桁架51自上往下向外侧扩展。导管架52包括导管521，两组导管521交错设置形成导管架单元，导管架单元两端分别与相邻的桁架51固定连接，导管架52至少包括2组导管架单元。
空心体41的侧壁上设置有支撑架55，支撑架55的另一端与桁架51固定连接。通过支撑架55配合，提高吸力筒4与塔筒基座5的连接稳定性。
具体来说，先制造出导管架52及其上部过渡段和塔筒基座的主体53，将吸力筒4筒体一侧通过支撑架55与桁架51焊接相连，单桩2插入中央预留的空心体41内，单桩2底端与吸力筒4的筒顶对齐，以便不占用吸力筒内空间，并通过夹桩器3将其固定锁死。在吸力筒4筒体内充入固体浮力材料，并用系泊方式固定，浮筒1通过与桁架51捆绑或抱箍实现固定。
制造完成后通过侧放沉入海上，由拖船将其拖至指定位置，到达指定位置后再释放浮筒和吸力筒内的浮力材料完成后续安装。
运输时，在吸力筒中填充设置固体浮力材料或者向设置在所述吸力筒内的气囊充气，使气囊鼓起，提供浮力。然后将该桩筒复合导管架基础浮式结构侧向倾倒或竖直放入海水中，直接通过拖船拖曳至指定位置，拆除浮力材料即可完成基础假设。具备安装方便、并且其中的气囊、固体浮力材料以及浮筒均可重复使用、稳定性好的优点。在拆除浮力材料后，完成桩筒复合导管架基础的初步入水，入水后先通过自身自重沉贯，再由吸力泵对3个吸力筒4进行抽吸海上形成负压沉贯，最后由夹桩器3内打入小直径短桩，通过夹桩器进行调平和垂直度的稳定，小直径短桩打入设计深度后，向夹桩器3与小直径短桩空隙内注浆密封。

Claims (9)

1.桩筒复合导管架基础浮式结构的运输方法，其特征在于包括以下步骤
S1首先在陆上将塔筒基座、桁架进行焊接固定，并将导管架安装在相邻桁架之间；
S2安装吸力筒，并在吸力筒的中央位置上安装单桩基础；
S3在吸力筒体中填充设置浮力材料，完成桩筒复合导管架基础浮式结构的安装，浮力材料为气囊或者固体浮力材料；
S4侧放或直接正放沉入海面，将桩筒复合导管架基础浮式结构通过牵引绳与拖船固定连接，通过拖船拖至指定位置；
S5由安装船通过吊机将整体结构起吊，从吸力筒中将浮力材料取出，完成整体结构的海上运输。
2.根据权利要求1所述的桩筒复合导管架基础浮式结构的运输方法，其特征在于所述步骤S2中，在吸力筒的中央位置设置空心体，然后将单桩基础插接在空心体中，并通过夹桩器进行固定锁紧。
3.根据权利要求2所述的桩筒复合导管架基础浮式结构的运输方法，其特征在于在空心体的侧壁上设置支撑架，通过焊接方式将支撑架和桁架进行固定连接。
4.根据权利要求1所述的桩筒复合导管架基础浮式结构的运输方法，其特征在于步骤S3的浮力材料为气囊，气囊上一体成型设置有输气管，将输气管从单桩基础中穿出，并将输气管的端部连接在气泵上。
5.根据权利要求4所述的桩筒复合导管架基础浮式结构的运输方法，其特征在于气囊尚未充气时，通过单桩基础桩内的空间将气囊放入至吸力筒的底部，随后由输气管向内充气，直至气囊与吸力筒拥有足够的接触面积，以保障气囊与壁面有足够的摩擦力，在初始运输阶段不发生滑落，直至三个吸力筒内部气囊都完成指定容量充气。
6.据权利要求4或5所述的桩筒复合导管架基础浮式结构的运输方法，其特征在于将气囊内的气体全部放空，通过输气管将气囊从吸力筒以及单桩基础的桩内拉出。
7.根据权利要求1所述的桩筒复合导管架基础浮式结构的运输方法，其特征在于步骤S3的浮力材料为固体浮力材料，将固体浮力材料充入吸力筒4的筒体内，并用系泊方式进行固定。
8.根据权利要求7所述的桩筒复合导管架基础浮式结构的运输方法，其特征在于在桁架上安装浮筒，浮筒通过与桁架捆绑或抱箍实现固定。
9.根据权利要求8所述的桩筒复合导管架基础浮式结构的运输方法，其特征在于运输至指定位置后，释放浮筒和吸力筒内的固体浮力材料。
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