海上风电基础沉桩用水下定位导向架及沉桩施工方法技术

本发明专利技术公开海上风电基础沉桩用水下定位导向架及沉桩施工方法，水下定位导向架包括主体刚架和安装于其底部的吸力锚、导向测量筒和中心吊杆，施工时在主体刚架上安装水下信标、水下三维姿态仪等设备控制其下水吊放，然后通过泵撬块使吸力锚固定于海床上，接着通过遥控无人潜水器、视频实时监控装置等控制和监测工程桩的插桩和沉桩。该种导向架的结构强度大、工作稳定，导向测量筒可以对工程桩进行有效的限位和导向，上部结构可以极大地缩减水面结构的平面跨距，且其施工方法可以有效提高沉桩施工效率，并极大地确保沉桩的准确性。并极大地确保沉桩的准确性。并极大地确保沉桩的准确性。

【技术实现步骤摘要】
海上风电基础沉桩用水下定位导向架及沉桩施工方法


[0001]本专利技术涉及海上风电安装设备，特别是涉及一种海上风电基础在沉桩作业中使用的辅助器具使其使用方法。

技术介绍

[0002]海上风力发电作为一种新型、清洁的发电方式已经被广泛使用，但随着使用数量的不断增加，大量近海潜水区域已经逐渐饱和，只能逐步向近海深水区进行开发。而另一方面，随着风电项目场址水深的增大，浅水区所用的风电基础已经无法适用和满足。目前的深水区风电基础多采用四桩导管架基础形式进行建造，但常规利用于该基础沉桩所用导向架存在结构复杂、重量巨大、中心轴间距大、施工成本高等问题，极大地增加了海上施工的难度和对作业船舶的要求，且缺少可作业的施工船舶甚至成为了主要的施工难点，在现有船舶资源条件下如何降低施工难度成为了迫在眉睫的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种海上风电基础沉桩用水下定位导向架及其施工方法，以满足风电基础在深水区施工的需要，降低船舶选型要求及施工难度。
[0004]本专利技术所述的海上风电基础沉桩用水下定位导向架，包括放置于水下的主体刚架，主体刚架中心位置的顶端安装有延伸至水面上方的中心吊杆，中心吊杆的顶部设置有工作平台，主体刚架的底部安装有将其固定于海床上的坐底装置，主体刚架的外侧处安装有对基础桩进行导向的导向测量筒，导向测量筒的两端开口且顶部开口处安装有对工程桩进行导向的导向围板。
[0005]所述的海上风电基础沉桩用水下定位导向架，坐底装置包括若干个安装于主体刚架底部的吸力锚，以及驱动吸力锚工作的泵撬块，和连接泵撬块与吸力锚的连通管，连通管上安装有控制其开闭的管阀；导向测量筒设置于相邻吸力锚之间的外侧上方。
[0006]所述的海上风电基础沉桩用水下定位导向架，主体刚架包括主架、导向架和顶架，主架呈顶面、底面为正方形的长方体状，吸力锚连接于主架的底部；导向架设置于主架侧边并连接导向测量筒，顶架设置于主架顶部并连接中心吊杆。
[0007]本专利技术所述的沉桩施工方法，包括以下步骤：A、在导向测量筒上放置水下信标，在中心吊杆顶部的工作平台处安装定位装置，将泵撬块安装至泵撬块放置平台上；B、将主体刚架吊放至海上风电基础沉桩所需的设定位置，并通过定位系统与水下信标对主体刚架的吊放位置进行定位；C、待主体刚架吊放到位后，回收泵撬块，然后进行插桩作业；在插桩过程中，利用遥控无人潜水器进行寻口喂桩，将工程桩引导至导向测量筒的入口处，然后再调节吊机变幅用以下放工程桩；D、所有工程桩穿过导向测量筒后自沉停止，然后回收水下信标，再进行沉桩作业；
E、通过视频实时监控装置监控工程桩沉至设定标高后，重新安装泵撬块并驱动吸力锚脱离与海床间的相互固定，然后回收水下定位导向架，完成沉桩施工。
[0008]本专利技术所述的海上风电基础沉桩用水下定位导向架及沉桩施工方法，利用水下定位导向架上的吸力锚将主体刚架固定于海床上，然后再利用主体刚架上的导向测量筒对工程桩进行限位和导向，且导向测量筒上的导向围板可以增大其导向作用，有效避免在工程桩位于导向测量筒顶部位置下放时因为海流过急或吊机变幅延迟导致的下放偏移；且主体刚架各杆件的连接结构稳固，深水区复杂海况下有一定的自存能力，可承受较大的外部载荷，使用寿命较长；另外，主体刚架采用顶架和中心吊杆作为上部结构，可以极大地缩减水面结构的平面跨距，解决深水区大跨距四桩基础施工对主作业船跨距、吊重要求苛刻、施工工序复杂等问题，且中心吊杆顶部设置工作平台，用于汇集存放水下电缆管线及定位测量设备，采集顶部平台高程位置信息；还有，主体刚架在吊放时，通过水下信标进行定位，在深水区水下可短时间内完成水下寻口喂桩，从而提高了沉桩施工效率，同时，无论是主体刚架的吊放还是工程桩的插桩、沉桩，都通过水下定位设备和测量设备进行水平度和垂直度的监控，可以极大地确保沉桩的准确性。
附图说明
[0009]图1是海上风电基础沉桩用水下定位导向架的结构示意图。
[0010]图2是导向测量筒的结构示意图。
[0011]图3是图1所示海上风电基础沉桩用水下定位导向架的俯视图。
[0012]图4是图3所示海上风电基础沉桩用水下定位导向架A方向的侧视图。
[0013]图5是图3所示海上风电基础沉桩用水下定位导向架B方向的侧视图。
具体实施方式
[0014]海上风电基础沉桩用水下定位导向架，包括放置于水下的主体刚架，主体刚架中心位置的顶端安装有延伸至水面上方的中心吊杆4，中心吊杆的顶部设置有工作平台41，主体刚架的底部安装有将其固定于海床上的坐底装置，主体刚架的外侧处安装有对基础桩进行导向的导向测量筒6，导向测量筒的两端开口且顶部开口处安装有对工程桩进行导向的导向围板7。
[0015]所述的海上风电基础沉桩用水下定位导向架，坐底装置包括若干个安装于主体刚架底部的吸力锚5和放置泵撬块的泵撬块放置平台9，泵撬块放置平台用于放置驱动吸力锚工作的泵撬块，泵撬块通过带有管阀的连通管连接吸力锚；导向测量筒6设置于相邻吸力锚5之间的外侧上方。
[0016]有四个所述的吸力锚沿周向均匀安装于主体刚架的底部，吸力锚与主体刚架之间的连接处作为结构中应力载荷集中点，同时在它们的连接处沿周向设置若干块加强板8，加强板的其中两侧边分别连接吸力锚顶面和主体刚架底部的侧面，除此之外，还可以在吸力锚内的顶部处相对各加强板设置有加强肘板，由此进一步提高吸力锚和主体刚架之间的连接强度和承重、承压的能力。另外，主体刚架上设置有用于装拆放置泵撬块的泵撬块放置平台，各吸力锚分别通过带有管阀的连通管与泵撬块连接，实现“四阀一泵”集控，通过一个泵即可驱动四个吸力锚工作。
[0017]所述的海上风电基础沉桩用水下定位导向架，主体刚架包括主架1、导向架2和顶架3，主架呈顶面、底面为正方形的长方体状，吸力锚5连接于主架的底部；导向架设置于主架侧边并连接导向测量筒6，顶架设置于主架顶部并连接中心吊杆4。
[0018]所述主架1包括沿竖向设置且底部连接吸力锚3的主力杆11，四根主力杆分布于长方体的四条竖直棱边处，相邻主力杆之间沿同一水平面连接有水平设置的连接杆12，同一水平面的相邻连接杆的中部通过横撑杆13连接，相邻主力杆之间还连接有倾斜设置的斜撑杆14。所述连接杆12包括连接于主力杆11 顶端、中部、底端的上连接杆、中连接杆、下连接杆；所述斜撑杆14包括主力杆与上连接杆的连接端延伸至中连接杆中部的上斜撑杆，和主力杆与中连接杆的连接端延伸至下连接杆中部的下斜撑杆。除此之外，上连接杆中部与中连接杆中部之间还连接有直撑杆15。该种主架的结构极为稳固，可保证沉桩的施工需要。
[0019]所述导向架2包括若干根连接主力杆11和导向测量筒6的导向撑杆21，导向撑杆倾斜设置，且导向测量筒的顶部与主力杆的顶部、中部之间，以及导向测量筒的底部与主力杆的中部、底部之间，均设置有导向撑杆。另外，主架1和导向架2上的各杆体连接端处均设置有连接两条杆体的加强板8，以提高整体结构强度，各杆件的连接节点采用加强板对局部结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.海上风电基础沉桩用水下定位导向架，其特征在于：包括放置于水下的主体刚架，主体刚架中心位置的顶端安装有延伸至水面上方的中心吊杆（4），中心吊杆的顶部设置有工作平台（41），主体刚架的底部安装有将其固定于海床上的坐底装置，主体刚架的外侧处安装有对基础桩进行导向的导向测量筒（6），导向测量筒的两端开口且顶部开口处安装有对工程桩进行导向的导向围板（7）。2.根据权利要求1所述的海上风电基础沉桩用水下定位导向架，其特征在于：坐底装置包括若干个安装于主体刚架底部的吸力锚（5）和放置泵撬块的泵撬块放置平台（9）；导向测量筒（6）设置于相邻吸力锚（5）之间的外侧上方。3.根据权利要求1或2所述的海上风电基础沉桩用水下定位导向架，其特征在于：主体刚架上设置有供人员走动的人行梯道平台，且人行梯道平台的中心位置处安装有水下三维姿态仪。4.根据权利要求1或2所述的海上风电基础沉桩用水下定位导向架，其特征在于：主体刚架包括主架（1）、导向架（2）和顶架（3），主架呈顶面、底面为正方形的长方体状，吸力锚（5）连接于主架的底部；导向架设置于主架侧边并连接导向测量筒（6），顶架设置于主架顶部并连接中心吊杆（4）。5.根据权利要求4所述的海上风电基础沉桩用水下定位导向架，其特征在于：主架（1）包括沿竖向设置且底部连接吸力锚（3）的主力杆（11），四根主力杆分布于长方体的四条竖直棱边处，相邻主力杆之间沿同一水平面连接有水平设置的连接杆（12），同一水平面的相邻连接杆的中部通过横撑杆（13）连接，相邻主力杆之间还连接有倾斜设置的斜撑杆（14）；所述连接杆（12）包括连接于主力杆（11 ）顶端、中部、底端的上连接杆、中连接杆、下连接杆；所述斜撑杆（14）包括主力杆与上连接杆的连接端延伸至中连接杆中部的上斜撑杆，和主力杆与中连接杆的连接端延伸至下连接杆中部的下斜撑杆；上连接杆中部与中连接杆中部之...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘浩鸾，陈杰湛，梁来庆，李志险，周骊福，庄丹辉，曹伟，陈晓杰，陈明杰，钱震宇，吴子楠，
申请(专利权)人：中国能源建设集团广东火电工程有限公司，
类型：发明
国别省市：