适用于深水海域浮托法安装的大型海上平台整体式导管架结构及安装方法技术

本发明专利技术提供了适用于深水海域浮托法安装的大型海上平台整体式导管架结构及安装方法，所述整体式导管架由主导管、钢管桩、横撑、斜撑连接成整体；所述整体式导管架的上部为浮托法进船区，下部为导管架连通区；所述整体式导管架的主导管布置在平台纵向的两翼，并在内侧主导管中间预留一定的中空区域，以保证浮托法安装时驳船的进出；下部连通区为多层桁架结构，通过该桁架结构将两侧主导管连接成整体。本发明专利技术既适用于深水区域浮托法安装海上平台，也保证了深水海域导管架的结构整体性要求，能承受上部电气平台传递下来的竖向力以及环境荷载引起的水平力。本发明专利技术提供的整体式导管架结构型式及其安装方法同样适用于其它深水海域布置的大型海洋平台结构。

Integral jacket structure and installation method of large offshore platform suitable for floating method installation in deep water

The invention provides an integral jacket structure and an installation method for a large offshore platform installed by floating method in deep water. The integral jacket is connected into a whole by a main jacket, a steel pipe pile, a horizontal brace and a diagonal brace; the upper part of the integral jacket is a floating method entry area, and the lower part is a jacket connection area; the main jacket of the integral jacket is arranged vertically on the platform. The lower connecting area is a multi-layer truss structure through which the main pipes on both sides are connected as a whole. The invention is suitable for installation of offshore platform by floating method in deep water area, and ensures the structural integrity requirement of jacket in deep water area, and can withstand the vertical force transmitted by upper electric platform and the horizontal force caused by environmental load. The integral jacket structure type and its installation method provided by the invention are also applicable to large offshore platform structures arranged in other deep water areas.

【技术实现步骤摘要】
适用于深水海域浮托法安装的大型海上平台整体式导管架结构及安装方法
本专利技术属于海上风力发电领域，具体涉及一种适用于深水海域浮托法安装的大型海上平台整体式导管架结构及其安装方法。
技术介绍
风能作为一种清洁的可再生能源，具有蕴含量巨大、环境效益好、基建周期短、装机规模灵活等优点，越来越受到世界各国的重视。我国风能资源丰富，尤其是海上风电具有资源储量大、高风速、低湍流、环境噪音污染小、基建周期短和不占用耕地等优势，而成为近些年风电开发的重点。海上电气平台是海上风电场的电流汇集中心，在整个风电场中居于核心地位，其主要功能是将海上风电机组所发电能汇集，通过升压或换流后，再由海缆输送至陆地。随着我国海上风电的快速发展，近海、浅海风电资源将逐渐被开发殆尽，将来我国海上风电的发展趋势必将离岸越来越远、水深越来越深，预计2018年以后我国将逐步在水深50m以上的海域建设海上风电场。此外，随着海上风电场装机容量的增加以及海上电气平台功能的提升，平台的尺寸规模和重量将显著增加，平台纵向长度甚至可达80m以上，重量可达2万吨。传统采用大型起重船吊装的方案将受到吊机设备的限制，此时需要采用浮托法对大型电气平台进行海上安装。海上电气平台的基础是将整个平台上部结构固定在海床上的设施。对于小型海上电气平台，传统做法是在平台中心正下方布置整体式导管架；但对于万吨级大型海上电气平台，上述基础型式会导致平台两翼的悬臂结构过长，一方面会制约电气平台两翼的设备布置方案，另一方面会导致电气平台整体结构“头重脚轻”问题凸显，结构受力不合理导致上部平台动态效应显著，威胁平台的长期安全稳定运行。此外，传统整体式导管架基础无法采用浮托法对大型海上电气平台进行安装。总体而言，对于大型海上电气平台的下部支撑结构，需要有足够的刚度来承受上部组块传递下来的竖向力以及环境荷载引起的水平力；特别是对于深水海域安装的大型海上电气平台，其导管架基础的布置型式和结构型式与传统导管架将有明显差异，一方面其需要有足够的承载能力支撑上部组块，另一方面需要预留浮托法安装的进退船空间。因此需要探索一种全新的适用于深水海域浮托法安装的大型海上电气平台导管架基础结构型式。
技术实现思路
本专利技术首先要解决的技术问题是：针对深水海域安装的大型海上电气平台，提供一种结构上安全可靠，施工便捷，可用于浮托法安装的大型海上平台整体式导管架结构。本专利技术所采用的技术方案是：适用于深水海域浮托法安装的大型海上平台整体式导管架结构，其特征在于所述整体式导管架由主导管、钢管桩、横撑、斜撑连接成整体；所述整体式导管架的上部为浮托法进船区，下部为导管架连通区；所述整体式导管架的主导管布置在平台纵向的两翼，并在内侧主导管中间预留一定的中空区域，以保证浮托法安装时驳船的进出；下部连通区为多层桁架结构，通过该桁架结构将两侧主导管连接成整体。桁架层数根据水深和平台整体受力特性确定。所述下部连通区的第一排水平横撑高程需根据浮托法安装驳船的吃水深度确定。所述整体式导管架的主导管之间通过水平横撑和斜撑连接。所述整体式导管架横向采用多排桩、多榀导管架结构以保证横向的水平刚度。所述整体式导管架纵向外侧及横向两侧设有靠船平台，内侧设有防撞护舷装置，在进船侧安装导向架。所述主导管内部插入钢管桩，钢管桩采用直桩。所述主导管的内部设置钢管桩的导向结构，导向结构布置高程位于导管架的水平横撑附近，且沿主导管内壁环向均匀布置。所述主导管沿长度方向布置有多个灌浆孔，所述整体式导管架的主导管外侧布置有灌浆管线，通过灌注细石混凝土将主导管和主导管内部的钢管桩连接为一体，在主导管底部设置有灌浆封隔器，主导管内壁和钢管桩外壁设置多道剪力键。所述多个灌浆口可设置在主导管的上中下三个区域。所述钢管桩沉桩到位后，对钢管桩上端面平齐切断，通过皇冠板将桩壁与主导管壁焊接。所述钢管桩顶部安装桩腿耦合装置LMU，用于浮托法安装时上部平台柱腿与导管架的缓冲对接。所述整体式导管架在下水平横撑面设有防沉板，防沉板由下部垫梁和上部铺板构成，铺板上设置若干出水孔。本专利技术另一个所要解决的技术问题是提供一种适用于深水海域浮托法安装的大型海上平台整体式导管架结构的安装方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）确定导管架的安装位置，对安装位置的海床面进行找平；（2）采用吊装方式将整体式导管架沉放至海床，并对导管架进行调平；（3）在导管架的主导管内插入钢管桩，然后依次打桩；沉桩过程中应随时监测导管架的水平度，并根据导管架的水平度调整打桩顺序；（4）对所述导管架进行精细调平；所述钢管桩沉桩到位后，对钢管桩上端面平齐切断，通过皇冠板将桩壁与主导管壁焊接；（5）在主导管和钢管桩之间的间隙内灌注高强细石混凝土，使所述导管架与钢管桩紧密连接；（6）在切平后的钢管桩顶面安装桩腿耦合装置LMU，用于浮托法安装时上部平台柱腿与导管架的缓冲对接。本专利技术针对深水海域安装的大型海上电气平台，为50m深以上深水区域提供了一种结构上安全可靠，施工便捷，可用于浮托法安装的大型海上平台整体式导管架结构。该结构上部为浮托法进船区，下部为导管架连通区，既预设了浮托法安装时的驳船进退空间，也保证了深水海域导管架的结构整体性要求，使其具有足够的刚度来承受上部电气平台传递下来的竖向力以及环境荷载引起的水平力。本专利技术提供的整体式导管架结构型式及其安装方法同样适用于其它深水海域布置的大型海洋平台结构。本专利技术的整体式导管架上部浮托法进船区的主导管布置在大型电气平台两翼，较传统平台正下方布置导管架的方式受力更合理，可有效防止结构“头重脚轻”引起的惯性荷载过大对整体平台造成损伤。采用多排桩、多榀导管架结构型式可有效保证整体结构的水平刚度，可显著提高整体式导管架的承载能力。本专利技术导管架的主导管外侧设置有灌浆管线，可以从水面以上直接对水下部分灌浆，灌浆施工方便；灌浆管线直接连通主导管的上中下三个区域，保证灌浆效果。附图说明图1是本专利技术适用于深水海域浮托法安装的大型海上平台整体式导管架结构实施例的纵向立面图，其中，因防沉板被导管架的下水平横撑完全遮蔽，因此未展现。图2是本专利技术适用于深水海域浮托法安装的大型海上平台整体式导管架结构实施例的横向立面图，其中，因防沉板被导管架的下水平横撑完全遮蔽，因此未展现。图3是本专利技术实施例中主导管内壁导向块布置局部示意图。图3a是图3的A-A剖视图。图3b是图3a的B-B剖视图。图4是本专利技术实施例中灌浆管线、灌浆封隔器以及剪力键布置局部示意图。图4a是图4的局部放大图。图5是图1所示实施例浮托法进船区的俯视图。图5a是防撞护舷装置的示意图。图5b为图5a的A-A剖视图。图5c为图5的B-B剖视图。图6是实施例中整体式导管架底部防沉板示意图。具体实施方式如图1~图6所示，本实施例为一个1100MW容量规模的海上电气平台1，风电场海域水深50m。海上电气平台1为整体封闭式结构，其尺寸为长88m×宽72m×高36m，总重约20000t。该大型海上电气平台1在陆上完成整体施工建造，然后运至风电场海域现场进行浮托法安装。如图1~图6所示，本实施例的整体式导管架2设置有主导管3、钢管桩4、横撑5、斜撑6、防沉板21、导向块13、灌浆管线14、灌浆封隔器16、防撞护舷10、靠船平台8、9、导向架20和桩腿耦合装置L本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.适用于深水海域浮托法安装的大型海上平台整体式导管架结构，其特征在于所述整体式导管架由主导管、钢管桩、横撑、斜撑连接成整体；所述整体式导管架的上部为浮托法进船区，下部为导管架连通区；所述整体式导管架的主导管布置在平台纵向的两翼，并在内侧主导管中间预留一定的中空区域，以保证浮托法安装时驳船的进出；下部连通区为多层桁架结构，通过该桁架结构将两侧主导管连接成整体。

【技术特征摘要】
1.适用于深水海域浮托法安装的大型海上平台整体式导管架结构，其特征在于所述整体式导管架由主导管、钢管桩、横撑、斜撑连接成整体；所述整体式导管架的上部为浮托法进船区，下部为导管架连通区；所述整体式导管架的主导管布置在平台纵向的两翼，并在内侧主导管中间预留一定的中空区域，以保证浮托法安装时驳船的进出；下部连通区为多层桁架结构，通过该桁架结构将两侧主导管连接成整体。2.如权利要求1所述的适用于深水海域浮托法安装的大型海上平台整体式导管架结构，其特征在于所述整体式导管架横向采用多排桩、多榀导管架结构以保证横向的水平刚度。3.如权利要求1所述的适用于深水海域浮托法安装的大型海上平台整体式导管架结构，其特征在于所述主导管的内部设置钢管桩的导向结构，导向结构布置高程位于导管架的水平横撑附近，且沿主导管内壁环向均匀布置。4.如权利要求1所述的适用于深水海域浮托法安装的大型海上平台整体式导管架结构，其特征在于所述整体式导管架纵向外侧及横向两侧设有靠船平台，内侧设有防撞护舷装置，在进船侧安装导向架。5.如权利要求1所述的适用于深水海域浮托法安装的大型海上平台整体式导管架结构，其特征在于所述主导管沿长度方向布置有多个灌浆孔，通过灌注细石混凝土将主导管和主导管内...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞华锋，汤群益，袁建平，张栋梁，吕国儿，陶安，孙震洲，於刚节，张宝峰，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33