一种海上风电大直径单桩沉桩工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种海上风电大直径单桩沉桩工艺，其包括：自动化移动式稳桩平台根据沉桩工位自动定位，桩腿自动插入海底，抬升平台；基于稳桩平台对风电大直径单桩进行精确沉桩；自动化移动式稳桩平台自动完成移动。本方案采用稳桩平台即自动化移动式稳桩平台配合相应的操作工序，能够大大提高海上风电大直径单桩沉桩的施工效率，并且能够同时降低船机设备的使用，从而降低施工成本。

A large diameter single pile sinking technology for offshore wind power

The invention discloses a pile sinking process of large diameter single pile of offshore wind power, which includes: automatic mobile pile stabilization platform automatically positioning according to the pile sinking station, pile legs automatically inserting into the seabed, lifting the platform; accurate pile sinking of large diameter single pile of wind power based on the pile stabilization platform; automatic mobile pile stabilization platform automatically completing the movement. In this scheme, the pile stabilizing platform, i.e. automatic mobile pile stabilizing platform, is used in combination with corresponding operation procedures, which can greatly improve the construction efficiency of large diameter single pile sinking of offshore wind power, and reduce the use of ship machinery and equipment at the same time, thus reducing the construction cost.

【技术实现步骤摘要】
一种海上风电大直径单桩沉桩工艺
本专利技术涉及海上风电风机的施工技术，具体涉及海上风电风机基础的施工技术。
技术介绍
目前海上风电发展迅速，大直径单桩基础是海上风电风机基础的主流，由于海上施工船舶在沉桩施工时受波浪、海风等影响，难以控制单桩垂直度，因此，如何将单桩的垂直度控制在3‰以内，是海上风电大直径单桩沉桩的主要技术难题。目前采用工艺辅助桩平台配合沉桩的施工技术，解决超大型单桩基础的沉桩技术。参见图1，其所示为传统工艺辅助桩平台单桩沉桩施工的流程示例图。由图可知，整个施工过程主要包括工艺辅助桩平台2搭建(如图1a所示)，使用液压冲击锤锤4击沉单桩5(如图1b所示)，单桩5沉桩完成后，将工艺辅助桩平台2拆除(如图1c所示)。参加图1，传统工艺辅助桩平台2搭建时，先将工艺辅助桩平台放入海底，平台要露出水面以上1-2m，故平台的数量需要根据水深确定，水越深，需要的平台数量越多；工艺辅助桩3需要使用振动锤1沉桩，工艺辅助桩与工艺辅助桩平台之间需使用焊接相连，平台拆除时，需要割除工艺辅助桩与平台之间的焊接钢板，再使用振动锤拔除工艺辅助桩，起吊平台完成工艺辅助桩平台拆除。由此传统工艺辅助桩平台单桩沉桩施工方式在实际操作过程中普遍存在如下问题：1)采用传统工艺辅助桩平台配合沉设单桩沉桩的施工技术，需额外配置一艘500t以上的全回转起重船以及振动锤专门用于搭设稳桩平台，增加了船机成本；2)传统工艺辅助桩平台搭设时间长，单个机位平台搭设需要2天左右，工效较低；3)传统工艺辅助桩平台含有大量的海上露天焊接和火焰切割作业，施工操作不便利。
技术实现思路
针对传统工艺辅助桩平台单桩沉桩施工方案所存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种施工效率高且施工成本低的海上风电大直径单桩沉桩工艺。为了达到上述目的，本专利技术提供的海上风电大直径单桩沉桩工艺，包括：自动化移动式稳桩平台根据沉桩工位自动定位，桩腿自动插入海底，抬升平台；基于稳桩平台对风电大直径单桩进行精确沉桩；自动化移动式稳桩平台自动完成移动。进一步的，稳桩平台定位时，首先通过锚艇绑拖至机位附近进行抛锚，接着在抛锚完成后通过绞锚及GPS定位至桩中心位置，船舶就位完成后，待高平潮时进行自升式海上稳桩平台插腿顶升。进一步的，稳桩平台在就位顶升完成后，松开锚缆，主力起重船进点，且起重船船头方向与潮流向一致。进一步的，基于稳桩平台对风电大直径单桩进行精确沉桩的过程依次包括：单桩起吊，并立桩；将单桩送入稳桩平台上的抱桩器；单桩自重入土，并调直；套液压冲击锤，并进行压桩；液压冲击锤沉桩，调直；高应变检测；沉桩至设计标高。进一步的，对单桩进行一字吊抬吊，并在运桩驳退出后，完成竖桩。进一步的，单桩自重入土后，调整抱桩器将单桩抱紧，并对单桩垂直度控制，调整单桩的垂直度。进一步的，套液压冲击锤，并进行压桩时，套液压冲击锤与单桩的中轴线相吻合，当单桩与锤接触后，逐步下放吊钩，使压桩重量逐步增加，直至套锤过程桩身无下沉变化。进一步的，所述高应变检测过程包括：在稳桩结束后，在单桩上分别安装应变传感器和加速度传感器；在锤击沉桩过程中，由设置在单桩上的应变传感器和加速度传感器分别测得该单桩在沉桩过程中的应变信号和加速度信号，并将测得的应变信号和加速度信号转换成对应的力信号和速度信号进行显示；根据试验要求，在现场基于CASE法进行分析计算。进一步的，在高应变检测过程中，在单桩上分别安装一对应变传感器和一对加速度传感器。进一步的，所述高应变检测过程还包括在试验检测前，预先在单桩桩顶以下相应的位置设置用于安置相应传感器的安置孔的步骤。本专利技术提供的方案采用稳桩平台即自动化移动式稳桩平台配合相应的操作工序，能够大大提高海上风电大直径单桩沉桩的施工效率，并且能够同时降低船机设备的使用，从而降低施工成本。附图说明以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本专利技术。图1为传统工艺辅助桩平台单桩沉桩施工的流程示例图；图2为本实例中海上风电大直径打桩沉桩施工的流程实例图；图3为本实例中自动化移动式稳桩平台的结构示例图；图4为本实例中进行海上风电大直径打桩沉桩施工的工序流程图；图5为本实例中单桩沉桩船的船位布置示意图；图6为本实例中对单桩进行一字吊抬吊的示意图；图7为本实例中单桩送入自动化移动式稳桩平台抱桩器的示意图；图8为本实例中液压锤沉桩的示意图；图9为本实例中进行高应变动测的示意图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。针对传统工艺辅助桩平台单桩沉桩施工方案所存在的问题，本方案基于自动化移动式稳桩平台提供一种海上风电大直径单桩沉桩方案。参见图2，其所示为本海上风电大直径单桩沉桩方案进行施工的基本流程示例图。由图可知，本沉桩方案在进行施工时，主要包括如下三个步骤：自动化移动式稳桩平台11根据沉桩工位进行定位，并在定位后桩腿12自动插入海底，平台11自动抬升(如图2a所示)；基于自动化移动式稳桩平台11对风电单桩基础14进行稳桩，并使用液压冲击锤锤13击沉单桩(如图2b所示)；自动化移动式稳桩平台11在单桩沉桩完成后，自动拔、收桩腿，自动完成移位(如图2c所示)。本方案采用稳桩平台即自动化移动式稳桩平台取代传统工艺辅助桩稳桩平台由此来实现单桩的稳桩工序，并在此基础上配合相应的沉桩操作工序，从而大大提高海上风电大直径单桩沉桩的施工效率。据此以下通过一应用实例来进一步说明本方案的实施过程。本实例采用自动化移动式稳桩平台和相应的单桩沉桩船相互配合来完成整个风电大直径单桩沉桩的操作。参见图3，其所示为本实例中采用到的自动化移动式稳桩平台的结构示例图。由图可知，该自动化移动式稳桩平台20主要由平台主体24、抱桩稳桩系统21、升降系统22、控制系统23、锚机系统25、舵桨系统26和桩腿27相互配合组成。其中，平台主体24用于承载其他组成部件，并在海上提供一个静止的工作平台；抱桩稳桩系统21安置在平台主体24船艏的中间部位，利用相应的液压体系顶推单桩调节单桩垂直度。升降系统22设置在平台主体24的四个边角处，用于与桩腿27配合，将平台主体24形成一个静止的工作平台；控制系统23用于配合升降系统22完成插拔腿顶升工作；锚机系统25主要用于实现平台主体24的定位；舵桨系统26设置在平台主体24的船尾，用于场内移船由此构成的稳桩平台20适用直径5～7米管桩的沉桩前稳桩、调节，能够承受的侧向力500KN，可实现平台自动抬升、自动移动与GPS定位及自动调整单桩垂直度。本实例中涉及到单桩沉桩船可采用现有常规的单桩沉桩船，对于其具体的构成方案，此处不加以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海上风电大直径单桩沉桩工艺，其特征在于，包括：/n自动化移动式稳桩平台根据沉桩工位自动定位，桩腿自动插入海底，抬升平台；/n基于稳桩平台对风电大直径单桩进行精确沉桩；/n自动化移动式稳桩平台自动完成移动。/n

【技术特征摘要】
1.一种海上风电大直径单桩沉桩工艺，其特征在于，包括：
自动化移动式稳桩平台根据沉桩工位自动定位，桩腿自动插入海底，抬升平台；
基于稳桩平台对风电大直径单桩进行精确沉桩；
自动化移动式稳桩平台自动完成移动。


2.根据权利要求1所述的海上风电大直径单桩沉桩工艺，其特征在于，稳桩平台定位时，首先通过锚艇绑拖至机位附近进行抛锚，接着在抛锚完成后通过绞锚及GPS定位至桩中心位置，船舶就位完成后，待高平潮时进行自升式海上稳桩平台插腿顶升。


3.根据权利要求1所述的海上风电大直径单桩沉桩工艺，其特征在于，稳桩平台在就位顶升完成后，松开锚缆，主力起重船进点，且起重船船头方向与潮流向一致。


4.根据权利要求1所述的海上风电大直径单桩沉桩工艺，其特征在于，基于稳桩平台对风电大直径单桩进行精确沉桩的过程依次包括：
单桩起吊，并立桩；
将单桩送入稳桩平台上的抱桩器；
单桩自重入土，并调直；
套液压冲击锤，并进行压桩；
液压冲击锤沉桩，调直；
高应变检测；
沉桩至设计标高。


5.根据权利要求4所述的海上风电大直径单桩沉桩工艺，其特征在于，对单桩进行一字吊抬吊，并在运桩驳退出后，完成竖桩。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国平，裴泽伟，姜斌，董杰，吴亚波，刘玉霞，周树伟，郑锦龙，王峥非，
申请(专利权)人：中交第三航务工程局有限公司，国家能源集团东台海上风电有限责任公司，中交三航上海新能源工程有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31