CN218813714U - 深水系泊桩的沉桩导向架系统及浮式风机系泊系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了深水系泊桩的沉桩导向架系统及浮式风机系泊系统，涉及海上浮式风电基础施工设备技术领域，包括水下导向架和悬浮浮式吊点，水下导向架包括主体框架和分布于主体框架四个角底部的吸力桶，主体框架上均匀设置有多个导向筒，主体框架的下方设置有防沉板。悬浮浮式吊点包括中空式浮筒、上部双炮筒式主吊点和底部四吊耳式主吊点。悬浮浮式吊点通过底部四吊耳式主吊点的系泊缆与主体框架相连接，吊装于水下导向架的上方。相比于现有技术，本实用新型可以实现水下锤击沉桩位置准确，打入垂直；水下导向架和船机一次就位，实现一组系泊桩连续施工并保证桩间距准确。

Description

深水系泊桩的沉桩导向架系统及浮式风机系泊系统

技术领域

本实用新型涉及海上浮式风电基础施工设备技术领域，尤其涉及深水系泊桩的沉桩导向架系统及浮式风机系泊系统。

背景技术

目前，国内海上浮式风场的水深已经达到100米，深水浮式风机通过锚链系泊到海床基础上，基础预先沉桩到海床一定深度，通常是短粗的吸力桶贯入形式或是细长桩打入形式，不同形式适应不同海域的海床地质条件。如某些海床地质的限制，必须使用细长的打入桩作为系泊桩，在深水的水下进行锤击沉桩，需要沉桩导向结构来保证其打入垂直；浮式风机系泊桩通常按3-4个一组，每组的桩间距不大，如何实现一次船机就位，实现整个一组系泊桩连续施工并保证桩间距的准确，也需要适合的沉桩导向结构。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供深水系泊桩的沉桩导向架系统及浮式风机系泊系统，实现水下锤击沉桩位置准确，打入垂直；水下导向架和船机一次就位，实现一组系泊桩连续施工并保证桩间距准确，从而在深水海洋环境下，充分利用宝贵的天气窗口，极大提升船机的作业效率。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

深水系泊桩的沉桩导向架系统，包括水下导向架和悬浮浮式吊点，所述水下导向架包括主体框架和分布于主体框架四个角底部的吸力桶，所述主体框架上均匀设置有多个导向筒，所述主体框架的下方设置有防沉板；

所述悬浮浮式吊点包括中空式浮筒、上部双炮筒式主吊点和底部四吊耳式主吊点；

所述悬浮浮式吊点通过底部四吊耳式主吊点的系泊缆与主体框架相连接，吊装于水下导向架的上方。

作为优选，所述吸力桶采用浅吸力桶作为水下导向架的主要基础，贯入海床表层土壤，水下导向架的浅吸力桶设计贯入海床深度较浅，避免了贯入更深海床遇到硬质土壤难以贯入的困难，另外100水深，使用水下机器人操作泵撬块，对吸力桶进行贯入、顶升操作的技术完全成熟，在吸力桶进行贯入、顶升过程中，通过传感器反馈，操作泵撬块，分别调整各吸力桶的压力，可实现水下导向架整体稳定、调平。

作为优选，所述防沉板设置于吸力桶的桶顶标高处。水下导向架采用防沉板作为其辅助基础，由于更深层为硬质土壤难以贯入的限制，吸力桶和海床土壤接触的面积和深度有限，为了降低水下导向架重量对海床承载力要求，更好抵抗海流水平冲击导向架可能发生的滑移、倾覆，在吸力桶顶标高设置防沉板，吸力桶完全贯入时，增大水下导向架和海床的接触面的面积和惯性矩，从而降低海床表层土壤承载力要求，提高水下导向架的抗滑移、倾覆能力。

作为优选，所述主体框架包括四根纵向主支杆和交错形成桁架的若干副支杆，相邻两个导向筒通过副支杆与纵向主支杆固定连接，所述吸力桶固定于纵向主支杆的底部。

作为优选，所述导向筒按各系泊桩沉桩位置布置在沉桩位置的正上方。所述导向筒的筒体形成限位板，对系泊桩进行限位。当系泊桩从导向筒插入，系泊桩桩身和限位板接触实现初步限位；系泊桩自由入泥稳定后，桩头入泥到一定深度，桩尾露出导向筒一定高度。桩头固定在海床，在导向筒内的桩身和限位板接触实现水平限位，从而实现完全限位，保证系泊桩打入的垂直度。各导向筒由副支杆固定在水下导向架上，保证了各导向筒之间的水平间距,从而保证了系泊桩打入后的水平间距。

作为优选，所述导向筒筒体沿纵向开设有第一通槽，使系泊桩上固定的外挂浮球的锚链在穿过导向筒时能伸出第一通槽外，不影响打桩。

作为优选，所述中空式浮筒的中空直径满足系泊桩和打桩锤穿过，不影响穿过中部导向筒的系泊桩的打桩操作。

作为优选，所述中空式浮筒的筒体靠近上部双炮筒式主吊点处设置有凹槽，减少系泊缆吊装时的摩擦。

一种浮式风机系泊系统，包括三组浮式风机系泊桩，每组系泊桩有三根，以海南万宁100MW浮式风机示范项目为例，所述系泊桩分布在300m半径的圆上，任意一组浮式风机系泊桩中相邻系泊桩的系泊缆间隔5°，相邻系泊桩的中心距离26.172m，所述系泊桩通过上述所述的沉桩导向架进行导向打桩。

相比于现有技术，本实用新型的有益技术效果为：

1、水下导向架采用浅吸力桶为其主要基础，防沉板为其辅助基础形式，保证吸力桶快速贯入、顶升过程中，水下导向架整体稳定、调平，又克服了海床深层坚硬难于贯入的地质条件限制，降低了海床表层土壤承载力要求，提高水下导向架的抗滑移、倾覆能力。

2、各导线筒和开槽设计可以实现水下锤击沉桩位置准确，打入垂直；水下导向架和船机一次就位，实现一组系泊桩连续施工并保证系泊桩间距准确；系泊桩身上固定的外挂浮球的锚链在穿过导向筒时候可以伸出槽外，不影响打桩。

3、中空式浮筒的中空直径满足细长桩和打桩锤穿过，不影响一组系泊桩中间位置的打桩操作。

综上所述，本实用新型可以实现水下锤击沉桩位置准确，打入垂直；水下导向架和船机一次就位，实现一组系泊桩连续施工并保证桩间距准确，从而在深水海洋环境下，充分利用宝贵的天气窗口，极大提升船机的作业效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施方式，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为沉桩导向架系统的整体吊装示意图；

图2为沉桩导向架系统的悬浮浮式吊点示意图；

图3为沉桩导向架系统的水下导向架示意图；

图4为沉桩导向架系统的导向筒中间位置插桩示意图；

图5为沉桩导向架系统的导向筒中间位置插锤示意图；

图6为沉桩导向架系统的导向筒侧边位置打桩示意图；

图7为沉桩导向架系统全部打桩完成示意图；

图8为浮式风机系泊系统的系泊缆布置图(桩基础分三组布置)。

附图标记：100、水下导向架；110、主体框架；111、主支杆；112、副支杆；120、吸力桶；130、导向筒；131、限位板；132、第一通槽；133、加强筋；140、防沉板；141、第二通槽；200、悬浮浮式吊点；210、中空式浮筒；211、凹槽；220、上部双炮筒式主吊点；230、底部吊耳式主吊点。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。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。

在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。

实施例1

参照图1-图3，为本实用新型公开的深水系泊桩的沉桩导向架系统，深水系泊桩的沉桩导向架系统，包括水下导向架100和悬浮浮式吊点200。为了便于描述和理解，水下导向架100朝向海床面的一侧称为下方/下部，水下导向架100背离海床面的一侧称为上方/上部。水下导向架100包括主体框架110和分布于主体框架110四个角底部的吸力桶120，主体框架110上均匀设置有多个导向筒130，主体框架110的下方设置有防沉板140。悬浮浮式吊点200包括中空式浮筒210、上部双炮筒式主吊点220和底部四吊耳式主吊点。悬浮浮式吊点200可通过底部四吊耳式主吊点的系泊缆与主体框架110相连接，吊装于水下导向架100的上方。

吸力桶120采用浅吸力桶作为水下导向架100的主要基础，贯入海床表层土壤，水下导向架100的浅吸力桶设计贯入海床深度较浅，避免了贯入更深海床遇到硬质土壤难以贯入的困难，另外100水深，使用水下机器人操作泵撬块，对吸力桶120进行贯入、顶升操作的技术完全成熟，在吸力桶120进行贯入、顶升过程中，通过传感器反馈，操作泵撬块，分别调整各吸力桶120的压力，可实现水下导向架100整体稳定、调平。

防沉板140设置于吸力桶120的桶顶标高处。水下导向架100采用防沉板140作为其辅助基础，由于更深层为硬质土壤难以贯入的限制，吸力桶120和海床土壤接触的面积和深度有限，为了降低水下导向架100重量对海床承载力要求，更好抵抗海流水平冲击导向架可能发生的滑移、倾覆，在吸力桶120顶标高设置防沉板140，吸力桶120完全贯入时，防沉板140可增大水下导向架100和海床的接触面的面积和惯性矩，从而降低海床表层土壤承载力要求，提高水下导向架100的抗滑移、倾覆能力。

实施例2

参照图3，本实施例与实施例1不同之处在于，主体框架110包括四根纵向主支杆111和交错形成桁架的若干副支杆112，相邻两个导向筒130通过副支杆112与纵向主支杆111固定连接，所述吸力桶120固定于纵向主支杆111的底部。

导向筒130按各系泊桩沉桩位置布置在沉桩位置的正上方。导向筒130的筒体形成限位板131，对系泊桩进行限位。当系泊桩从导向筒130插入，系泊桩桩身和限位板131接触实现初步限位；系泊桩自由入泥稳定后，桩头入泥到一定深度，桩尾露出导向筒130一定高度。桩头固定在海床，在导向筒130内的桩身和限位板131接触实现水平限位，从而实现完全限位，保证系泊桩打入的垂直度。各导向筒130由副支杆112固定在水下导向架100上，保证了各导向筒130之间的水平间距,从而保证了系泊桩打入后的水平间距。

导向筒130筒体沿纵向开设有第一通槽132，使系泊桩上固定的外挂浮球的锚链在穿过导向筒130时能伸出第一通槽132外，不影响打桩。

中空式浮筒210的中空直径满足系泊桩和打桩锤穿过，不影响穿过中部导向筒130的系泊桩的打桩操作。

导向筒130设置为三个，防沉板140的中部开设有便于系泊桩穿过的第二通槽141。

实施例3

参照图2和图3，本实施例与上述实施例不同之处在于，中空式浮筒210的筒体靠近上部双炮筒式主吊点220处设置有凹槽211，减少系泊缆吊装时的摩擦。导向筒130的筒体外周侧设有加强筋133，以提升导向筒130的整体强度。导向筒130的上部外扩延伸成喇叭状，从而便于对系泊桩进行初步导向和限位。

参照图4-图7，为使用本深水系泊桩的沉桩导向架系统进行打桩的过程示意图，首先，各导向筒130按各桩沉桩位置进行布置，将吸力桶120完全贯入海床表层土壤；再将系泊桩插入中部的导向筒130，如图4所示；接着，利用打桩锤对系泊桩进行捶打，如图5所示；然后依次利用侧边导向筒130进行插桩、锤桩，如图6所示；直至全部打桩完成，如图7所示。

实施例4

一种浮式风机系泊系统，包括三组浮式风机系泊桩，每组系泊桩有三至四根，所述系泊桩通过上述所述的沉桩导向架进行导向打桩。

以海南万宁100MW深水浮式风机示范项目为例，风机系泊系统整体布置见图8，作业海域水深100m，浮式风机系泊桩采用2.6m直径，34m长的桩，平均入土深度约为29m。三组系泊桩分布在300m半径的圆上，系泊桩通过上述所述的沉桩导向架进行导向打桩，使得每组相邻系泊桩间隔5°，中心距离26.172m。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.深水系泊桩的沉桩导向架系统，包括水下导向架(100)和悬浮浮式吊点(200)，其特征在于：所述水下导向架(100)包括主体框架(110)和分布于主体框架(110)四个角底部的吸力桶(120)，所述主体框架(110)上均匀设置有多个导向筒(130)，所述主体框架(110)的下方设置有防沉板(140)；

所述悬浮浮式吊点(200)包括中空式浮筒(210)、上部双炮筒式主吊点(220)和底部四吊耳式主吊点；

所述悬浮浮式吊点(200)通过底部四吊耳式主吊点的系泊缆与主体框架(110)相连接，吊装于水下导向架(100)的上方。

2.根据权利要求1所述的深水系泊桩的沉桩导向架系统，其特征在于：所述吸力桶(120)采用浅吸力桶，用于贯入海床表层土壤。

3.根据权利要求2所述的深水系泊桩的沉桩导向架系统，其特征在于：所述防沉板(140)设置于吸力桶(120)的桶顶标高处，当吸力桶(120)完全贯入海床表层土壤时，所述防沉板(140)能够增大水下导向架(100)和海床的接触的面积和惯性矩，从而降低海床表层土壤承载力要求，提高水下导向架(100)的抗滑移、倾覆能力。

4.根据权利要求1所述的深水系泊桩的沉桩导向架系统，其特征在于：所述主体框架(110)包括四根纵向主支杆(111)和交错形成桁架的若干副支杆(112)，相邻两个导向筒(130)通过副支杆(112)与纵向主支杆(111)固定连接，所述吸力桶(120)固定于纵向主支杆(111)的底部。

5.根据权利要求1所述的深水系泊桩的沉桩导向架系统，其特征在于：所述导向筒(130)按各系泊桩沉桩位置布置在沉桩位置的正上方，所述导向筒(130)的筒体形成限位板(131)，对系泊桩进行限位。

6.根据权利要求1所述的深水系泊桩的沉桩导向架系统，其特征在于：所述导向筒(130)筒体沿纵向开设有第一通槽(132)，使系泊桩上固定的外挂浮球的锚链在穿过导向筒(130)时能伸出第一通槽(132)外。

7.根据权利要求1所述的深水系泊桩的沉桩导向架系统，其特征在于：所述中空式浮筒(210)的中空直径满足系泊桩和打桩锤穿过，不影响穿过中部导向筒(130)的系泊桩的打桩操作。

8.根据权利要求1所述的深水系泊桩的沉桩导向架系统，其特征在于：所述中空式浮筒(210)的筒体靠近上部双炮筒式主吊点(220)处设置有凹槽(211)。

9.根据权利要求1所述的深水系泊桩的沉桩导向架系统，其特征在于：所述导向筒(130)的筒体外周侧设有加强筋(133)。

10.一种浮式风机系泊系统，其特征在于：包括三组浮式风机系泊桩，每组系泊桩有三根，所述系泊桩分布在300m半径的圆上，任意一组浮式风机系泊桩中相邻系泊桩的系泊缆间隔5°，所述系泊桩通过权利要求1-9任一所述的沉桩导向架系统进行导向打桩。

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