CN115467334A - 海上风电桩周砂被施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上风电桩周砂被施工方法，属于海洋风电工程技术领域，本海上风电桩周砂被施工方法包括：施工准备、砂被及砂袋的制作、测量定位并做标记、砂被及砂袋填充、吊放砂被和抛填砂袋。通过在陆域上预制吊架，并采用吊架对砂被进行整体的吊放，有效提高了砂被的铺设效率，采用本海上风电桩周砂被施工方法，能够高效地在钢管桩周边铺设砂被和砂袋，完成对钢管桩的防冲刷施工。

Description

海上风电桩周砂被施工方法

技术领域

本发明涉及海洋风电工程技术领域，尤其是涉及一种海上风电桩周砂被施工方法。

背景技术

风能是一种清洁无公害的可再生能源，因此风力发电日益受到人们的重视。风力发电对风力、风速的要求较高，而在海上建设风电设施，能够充分利用海洋上风速快、风力稳定、不占用土地资源等优势。但建设海上风力发电设备，需要在海上完成大型风电设备的运输和安装。相比陆地上的风电设备建设，海上施工的难度要高很多。

目前海上风电项目离岸距离越来越远，海上风电项目建设需要进行钢管桩的施工，由于离岸距离较远，海上风浪大等因素的影响，超大型钢管桩周边砂被的施工难度大，且施工效率低下,导致钢管桩周边冲刷现象严重。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，为此，本发明提出一种海上风电桩周砂被施工方法，能够高效地完成海上超大型钢管桩周边砂被的施工，防止钢管桩周边被冲刷。

根据本发明实施例的海上风电桩周砂被施工方法，包括：

步骤1：计算施工中需要吊装的最大砂被的重量，并根据计算得出的重量选定起重船进行砂被的起吊铺设；

步骤2：通过工业缝纫机将土工布缝制成砂被和砂袋，在砂袋底部缝制丙纶加筋带，砂被每个隔舱交接部位、端部加筋带各预留1m制成拉环；

步骤3：进行海底地形的测量，并在预备铺设砂被的边界处做好标记；

步骤4：检验砂料、砂被和砂袋的质量，将砂料通过皮带机卸到方驳上的料仓中，使用高压水枪将砂料冲散，同时使用圆钢对砂料进行搅拌，使砂料液化，将泥浆泵的管口插入砂被的充灌口，砂料经输泥管水力输送充填入砂被。贯入时，按由一边向另一边的顺序将砂被仓格逐个填充，并采用人工踩踏砂被的方式进行疏导，促使填充饱满，冲砂完毕后用铅丝将砂被的袖口绑扎好，再使用丁缝法将袖口缝死；

步骤5：制作铺设砂被用的吊架，将砂被组上的拉环通过绳索挂在吊架的挂钩上，通过在起重船船头的两台GPS完成起重船的驻位，扒杆幅度不变，确定砂被组的位置，起重船缓缓下放砂被组，并通过缆风绳调整吊架的偏角，通过起重船操作台上显示的吊重数值与绳索的松紧情况，判断砂被组是否着地，确认着地后，由潜水人员在水下进行摸探，确认砂被组的边界处与事先做好的标记的相对位置关系，待潜水员确认铺设位置满足设计要求并返回方驳后，起重船继续下放吊架，打开开关，使绳索脱钩；

步骤6：砂被组铺设完成后，起重船用吊网吊砂袋，在砂被与桩周缝隙用砂袋填满，最后由潜水员进行二次码放。

根据本发明实施例的海上风电桩周砂被施工方法，至少具有如下有益效果：通过在陆域上预制吊架，并采用吊架对砂被进行整体的吊放，有效提高了砂被的铺设效率，采用本海上风电桩周砂被施工方法，能够高效地在钢管桩周边铺设砂被和砂袋，完成对钢管桩的防冲刷施工。

根据本发明的一些实施例，在步骤2中，将土工布缝制成砂被包括：

步骤2.1：将土工布平铺顺直，并根据砂被的尺寸进行裁剪；

步骤2.2：在各缝制处进行弹线，用包缝法进行缝制，并在砂袋底部缝制丙纶加筋带，砂被每个隔舱交接部位、端部加筋带各预留1m制成拉环，每个仓格底部缝制交叉丙纶加筋带。

根据本发明的一些实施例，在步骤2.1中，裁剪时预留收缩量，裁剪尺寸留有富余量。

根据本发明的一些实施例，在步骤2.2中，加筋带缝制时首先从中间缝起，起头做好排头的起圈，排头起圈的加筋带与排体的加筋带重合。

根据本发明的一些实施例，在步骤3中，进行海底地形测量的同时，对基层进行检查，当检测到有突出物时，对突出物进行清理。

根据本发明的一些实施例，在步骤4中，砂料采用渗透系数不小于10^-3cm/s的中粗砂，中粗砂的粒径在0.2mm至0.63mm之间，充填饱和度不小于80％。

根据本发明的一些实施例，在步骤4中，填充砂料前计算每个仓格的填充量，通过充砂速度及充砂时间计算已填充方量，并在填充完成后检测砂被厚度，确保砂被的平均厚度不小于300mm。

根据本发明的一些实施例，在步骤5中，绳索的长度应比水深大1m，保证在砂被即将着地后，起重司机仍能通过观察吊架的位置。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明：

图1是本发明实施例的海上风电桩周砂被施工方法的流程示意图；

图2是吊架吊放砂被的结构示意图。

附图说明：

砂被组1；吊架2；绳索3。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参考图描述根据本发明实施例的海上风电桩周砂被施工方法。

如图1至图2所示，根据本发明实施例的海上风电桩周砂被施工方法包括：

步骤1：计算施工中需要吊装的最大砂被的重量，并根据计算得出的重量选定起重船进行砂被的起吊铺设；

步骤2：通过工业缝纫机将土工布缝制成砂被和砂袋，在砂袋底部缝制丙纶加筋带，砂被每个隔舱交接部位、端部加筋带各预留1m制成拉环；

步骤3：进行海底地形的测量，并在预备铺设砂被的边界处做好标记；

步骤4：检验砂料、砂被和砂袋的质量，将砂料通过皮带机卸到方驳上的料仓中，使用高压水枪将砂料冲散，同时使用圆钢对砂料进行搅拌，使砂料液化，将泥浆泵的管口插入砂被的充灌口，砂料经输泥管水力输送充填入砂被。贯入时，按由一边向另一边的顺序将砂被仓格逐个填充，并采用人工踩踏砂被的方式进行疏导，促使填充饱满，冲砂完毕后用铅丝将砂被的袖口绑扎好，再使用丁缝法将袖口缝死；

步骤5：制作铺设砂被用的吊架2，将砂被组1上的拉环通过绳索3挂在吊架2的挂钩上，通过在起重船船头的两台GPS完成起重船的驻位，扒杆幅度不变，确定砂被组1的位置，起重船缓缓下放砂被组1，并通过缆风绳调整吊架2的偏角，通过起重船操作台上显示的吊重数值与绳索3的松紧情况，判断砂被组1是否着地，确认着地后，由潜水人员在水下进行摸探，确认砂被组1的边界处与事先做好的标记的相对位置关系，待潜水员确认铺设位置满足设计要求并返回方驳后，起重船继续下放吊架2，打开开关，使绳索3脱钩；

步骤6：砂被组1铺设完成后，起重船用吊网吊砂袋，在砂被与桩周缝隙用砂袋填满，最后由潜水员进行二次码放。

本发明通过采用砂被和砂袋联合保护的方法，在钢管桩沉桩完成后立即进行桩周砂被施工，达到防冲刷的效果，如图1所示，具体施工方法如下：

施工准备：计算施工过程中需要吊装的尺寸最大的砂被的重量，预估总吊重并选取对应的起重船。

砂被及砂袋的制作：砂被采用丙纶长丝机织土工模袋缝制，砂被底部缝制宽丙纶加筋带，砂被每个隔舱交接部位、端部加筋带各预留1m制成拉环。土工砂袋在在有资质的生产厂家专业生产加工，通过工业缝纫机进行缝制。土工布到场后，应逐批、逐卷的进行检查验收。验收合格后，在工厂内将土工布平铺顺直，并根据砂被的尺寸进行裁剪，考虑到收缩量，裁剪尺寸留有一定的富余量。

裁剪完成后，在各缝制处进行弹线。砂被采用包缝法进行缝制，加筋带缝制时首先从中间缝起，起头做好排头的起圈，排头起圈的加筋带要伸进去足够的长度与排体的加筋带重合，以保证排头排尾起的圈有足够的强度。每个仓格底部缝制交叉丙纶加筋带，以增强仓格的强度。

测量定位并做标记：砂被铺设之前先进行海底地形测量，同时对基层进行检查，如有凸出物，则清除干净，并在预备铺设砂被的边界处，做好标记。

砂被及砂袋填充：采购符合设计要求的细砂或中粗砂，砂被及砂袋充填料采用渗透系数不小于10-3cm/s的中粗砂，粒径d要求在0.2～0.63mm之间，d50＝0.58mm，充填饱和度不小于80％。并对其相关参数进行严格把控，经检验合格后，通过驳船运送至现场。充砂前保证袋体无破损，发现破损处经修补后才能使用。

将砂料通过皮带机卸到方驳上的料仓里，然后使用高压水枪将砂料冲散，同时使用圆钢对砂料进行搅拌，将砂料液化，然后将泥浆泵的管口插入砂被的充灌口，砂料经输泥管水力输送充填入砂被。贯入时，按由一边向另一边的顺序将砂被仓格逐个填充，并采用人工踩踏砂被的方式进行疏导，促使填充饱满。

填充前应提前计算好每个仓格的填充量，通过充砂速度及充砂时间计算已填充方量，确保砂被的平均厚度满足要求。冲砂完毕后，检测砂被厚度，确认其平均厚度不小于300mm后，用铅丝将砂被的袖口绑扎好，再使用丁缝法将袖口缝死。

吊放砂被：在陆域提前准备好铺设砂被用的吊架2，使用起重船吊装底层环形砂被、底层砂袋。吊装时，将砂被组1上的拉环通过绳索3挂在吊架2的挂钩上，绳索3的长度应比水深大1m左右，保证在砂被即将着地后，起重司机仍能通过观察吊架2的位置，推测出砂被组1的位置，同时可防止吊架2与基础发生碰撞。铺设时，由起重船位置确定砂被组1的位置。首先，通过在起重船船头的两台GPS完成起重船的驻位，在扒杆幅度不变的情况下，则砂被组1的位置也已经确定。驻位完成后，起重船缓缓下放砂被组1，并通过缆风绳调整吊架2的偏角。下放时应注意吊架2不得与桩体磕碰，以免损坏桩身防腐涂层。通过起重船操作台上显示的吊重数值与绳索3的松紧情况，判断砂被组1是否着地。确认着地后，由潜水人员在水下进行摸探，确认砂被组1的边界处与事先做好的标记的相对位置关系。待潜水员确认铺设位置满足设计要求并返回方驳后，起重船继续下放吊架2，打开开关，使绳索3脱钩。

抛填砂袋：砂被组1铺设完成后，起重船用吊网吊砂袋，在砂被与桩周缝隙用砂袋填满，最后由潜水员进行二次码放。

综上所述，通过在陆域上预制吊架，并采用吊架对砂被进行整体的吊放，有效提高了砂被的铺设效率，采用本海上风电桩周砂被施工方法，能够高效地在钢管桩周边铺设砂被和砂袋，完成对钢管桩的防冲刷施工。

下面以一个具体的施工实施例说明本海上风电桩周砂被施工方法：

施工过程中，尺寸最大的砂被为矩形砂被，面积为630m2，砂被平均厚度按0.4m进行计算，可得单个矩形砂被的体积约为252m3，砂的湿容重按2t/m3进行计算，可得单个砂被的重量约为504t，其吊装使用的吊架2重约70t，预估总吊重为574t。采用主钩起重量为1100t起重船，可满足砂被铺设施工的需求。

砂被及砂袋充填料采用渗透系数不小于10-3cm/s的中粗砂，粒径d要求在0.2～0.63mm之间，d50＝0.58mm，充填饱和度不小于80％。砂被采用600g/㎡丙纶长丝机织土工模袋缝制，土工模袋应满足《土工合成材料长丝机织土工布》GB/t17640-2008的要求；砂被底部缝制宽70mm丙纶加筋带，加筋带拉伸负荷应大于20kN，砂被每个隔舱交接部位、端部加筋带各预留1m制成拉环。严格按照规范及设计确保土工织物的各项技术指标达到要求。

土工砂袋在在有资质的生产厂家专业生产加工，通过工业缝纫机进行缝制。土工布到场后，应逐批、逐卷的进行检查验收。验收合格后，在工厂内将土工布平铺顺直，并根据砂被的尺寸进行裁剪，考虑到收缩量，裁剪尺寸应留有一定的富余量。裁剪完成后，在各缝制处进行弹线。砂被采用包缝法进行缝制，加筋带缝制时首先从中间缝起，起头做好排头的起圈，排头起圈的加筋带要伸进去足够的长度与排体的加筋带重合，以保证排头排尾起的圈有足够的强度。每个仓格底部缝制交叉丙纶加筋带，以增强仓格的强度。砂被、砂袋缝制须满足《水运工程土工合成材料应用技术规范》JtJ239-2005及其他相应的规程规范要求。

砂被铺设之前先进行海底地形测量，同时对基层进行检查，如有凸出物，应清除干净，并在预备铺设砂被的边界处，做好标记。

采购符合设计要求的细砂或中粗砂，并对其相关参数进行严格把控，。经检验合格后，通过驳船运送至现场。充砂前保证袋体无破损，发现破损处经修补后才能使用。将砂料通过皮带机卸到方驳上的料仓里，然后使用高压水枪将砂冲散，同时使用圆钢对砂进行搅拌，将砂液化，然后将泥浆泵的管口插入砂被的充灌口，砂经输泥管水力输送充填入砂被。贯入时，按由一边向另一边的顺序将砂被仓格逐个填充，并采用人工踩踏砂被的方式进行疏导，促使填充饱满。填充前应提前计算好每个仓格的填充量，通过充砂速度及充砂时间计算已填充方量，确保砂被的平均厚度满足要求。冲砂完毕后，检测砂被厚度，确认其平均厚度不小于300mm后，用铅丝将砂被的袖口绑扎好，再使用丁缝法将袖口缝死。

在陆域提前准备好铺设砂被用的吊架2，使用起重船吊装底层环形砂被组1、底层砂袋。吊装时，将砂被组1上的拉环通过绳索3挂在吊架2的挂钩上，绳索3的长度应比水深大1m左右，保证在砂被组1即将着地后，起重司机仍能通过观察吊架2的位置，推测出砂被组1的位置，同时可防止吊架2与基础发生碰撞。铺设时，由起重船位置确定砂被组1的位置。首先，通过在起重船船头的两台GPS完成起重船的驻位，在扒杆幅度不变的情况下，则砂被组1的位置也已经确定。驻位完成后，起重船缓缓下放砂被组1，并通过缆风绳调整吊架2的偏角。下放时应注意吊架2不得与桩体磕碰，以免损坏桩身防腐涂层。通过起重船操作台上显示的吊重数值与绳索3的松紧情况，判断砂被组1是否着地。确认着地后，由潜水人员在水下进行摸探，确认砂被组1的边界处与事先做好的标记的相对位置关系。待潜水员确认铺设位置满足设计要求并返回方驳后，起重船继续下放吊架2，打开开关，使绳索3脱钩。

砂被组1铺设完成后，起重船用吊网吊砂袋，在砂被与桩周缝隙用砂袋填满，最后由潜水员进行二次码放。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种海上风电桩周砂被施工方法，其特征在于，包括：

步骤1：计算施工中需要吊装的最大砂被的重量，并根据计算得出的重量选定起重船进行砂被的起吊铺设；

步骤2：通过工业缝纫机将土工布缝制成砂被和砂袋，在砂袋底部缝制丙纶加筋带，砂被每个隔舱交接部位、端部加筋带各预留1m制成拉环；

步骤3：进行海底地形的测量，并在预备铺设砂被的边界处做好标记；

步骤4：检验砂料、砂被和砂袋的质量，将砂料通过皮带机卸到方驳上的料仓中，使用高压水枪将砂料冲散，同时使用圆钢对砂料进行搅拌，使砂料液化，将泥浆泵的管口插入砂被的充灌口，砂料经输泥管水力输送充填入砂被，贯入时，按由一边向另一边的顺序将砂被仓格逐个填充，并采用人工踩踏砂被的方式进行疏导，促使填充饱满，冲砂完毕后用铅丝将砂被的袖口绑扎好，再使用丁缝法将袖口缝死；

步骤5：制作铺设砂被用的吊架，将砂被组上的拉环通过绳索挂在吊架的挂钩上，通过在起重船船头的两台GPS完成起重船的驻位，扒杆幅度不变，确定砂被组的位置，起重船缓缓下放砂被组，并通过缆风绳调整吊架的偏角，通过起重船操作台上显示的吊重数值与绳索的松紧情况，判断砂被组是否着地，确认着地后，由潜水人员在水下进行摸探，确认砂被组的边界处与事先做好的标记的相对位置关系，待潜水员确认铺设位置满足设计要求并返回方驳后，起重船继续下放吊架，打开开关，使绳索脱钩；

步骤6：砂被组铺设完成后，起重船用吊网吊砂袋，在砂被与桩周缝隙用砂袋填满，最后由潜水员进行二次码放。

2.根据权利要求1所述的海上风电桩周砂被施工方法，其特征在于，在步骤2中，将土工布缝制成砂被包括：

步骤2.1：将土工布平铺顺直，并根据砂被的尺寸进行裁剪；

步骤2.2：在各缝制处进行弹线，用包缝法进行缝制，并在砂袋底部缝制丙纶加筋带，砂被每个隔舱交接部位、端部加筋带各预留1m制成拉环，每个仓格底部缝制交叉丙纶加筋带。

3.根据权利要求2所述的海上风电桩周砂被施工方法，其特征在于，在步骤2.1中，裁剪时预留收缩量，裁剪尺寸留有富余量。

4.根据权利要求2所述的海上风电桩周砂被施工方法，其特征在于，在步骤2.2中，加筋带缝制时首先从中间缝起，起头做好排头的起圈，排头起圈的加筋带与排体的加筋带重合。

5.根据权利要求1所述的海上风电桩周砂被施工方法，其特征在于，在步骤3中，进行海底地形测量的同时，对基层进行检查，当检测到有突出物时，对突出物进行清理。

6.根据权利要求1所述的海上风电桩周砂被施工方法，其特征在于，在步骤4中，砂料采用渗透系数不小于10^-3cm/s的中粗砂，中粗砂的粒径在0.2mm至0.63mm之间，充填饱和度不小于80％。

7.根据权利要求1所述的海上风电桩周砂被施工方法，其特征在于，在步骤4中，填充砂料前计算每个仓格的填充量，通过充砂速度及充砂时间计算已填充方量，并在填充完成后检测砂被厚度，确保砂被的平均厚度不小于300mm。

8.根据权利要求1所述的海上风电桩周砂被施工方法，其特征在于，在步骤5中，绳索的长度应比水深大1m，保证在砂被即将着地后，起重司机仍能通过观察吊架的位置。

Images