阅读说明：本技术 适用于半潜驳上建造运输海上风电筒型基础的施工结构及方法 (Construction structure and method suitable for building and transporting offshore wind power cylindrical foundation on semi-submersible barge ) 是由 刘海波 吴司洲 陶铁铃 邹尤 曾斌 何杰 甘乐 张鹏 张发印 刘璟 于 2021-05-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种适用于半潜驳上建造运输海上风电筒型基础的施工结构及方法。本发明通过半潜驳靠泊码头焊接脚手架并进行筒裙施工,半潜驳下沉降低作业高度,基础贝雷架吊挂底板施工,支模进行过渡段施工,基础筒裙焊接浮箱并与半潜驳固定,基础整体运输到施工现场,基础充气上浮与半潜驳分离,基础负压下沉进行自重下沉和负压下沉施工。解决了传统筒型基础制造难度大、运输成本高、下沉安装风险大、大吨位龙门吊倒驳、需要拆除胎架、浮运时稳性不佳等弊端,实现了海上风机筒型基础一体化制造运输安装过程,兼有节省制造场地及吊运费用、消除基础倒驳工期、实现脚手架及浮箱重复利用、提高了基础运输下沉施工的稳定性。(The invention relates to a construction structure and a construction method suitable for building a cylindrical foundation for transporting offshore wind power on a semi-submersible barge. The method comprises the steps of welding a scaffold through a semi-submersible barge berthing wharf and carrying out skirt construction, sinking the semi-submersible barge to reduce the operation height, hanging a bottom plate on a foundation bailey frame for construction, erecting a formwork for construction of a transition section, welding a floating box on the foundation skirt and fixing the foundation skirt and the semi-submersible barge, integrally transporting the foundation to a construction site, floating the foundation by inflation and separating the foundation from the semi-submersible barge, and carrying out self-weight sinking and negative pressure sinking construction through negative pressure sinking of the foundation. The defects that a traditional cylindrical foundation is large in manufacturing difficulty, high in transportation cost, large in sinking installation risk, large-tonnage gantry cranes are refuted, a jig frame needs to be detached, and the stability during floating is poor are overcome, the integrated manufacturing, transporting and installing process of the offshore fan cylindrical foundation is realized, the manufacturing field and the handling cost are saved, the foundation refuting period is eliminated, the scaffold and the buoyancy tank are recycled, and the stability of foundation transportation sinking construction is improved.)

适用于半潜驳上建造运输海上风电筒型基础的施工结构及 方法

技术领域

本发明涉及一种海上风电筒型基础，具体涉及一种适用于半潜驳上建造运输海上风电筒型基础的施工结构及方法。

背景技术

筒型基础结构与传统筒型基础在材料应用、结构形式与承载特性方面存在显著差异，直径大于30m的分舱设计有效提高了软弱地基的抗倾承载能力，但传统吸力式复合筒型基础制造运输仍存在以下弊端：

(1)、建造筒型基础需要足够大的码头场地，码头水深至少8m，而建造浇筑一台筒型基础的工期至少2个月，对于广东福建等南方城市租赁费用相当昂贵；

(2)、目前筒型基础下水方法多数采用模块车组将基础沿轨道推至岸边，通过5000吨级龙门吊吊装下水，无论是购买模块车铺设轨道还是建造5000吨级龙门吊的花费都非常高；

(3)、筒型基础占地大、重量大、结构高耸，浮运或湿拖难度大，船筒分离及下沉安装需要5000吨级浮吊，对水下施工精度要求非常高。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供一种适用于半潜驳上建造运输海上风电筒型基础的施工结构及方法，实现了海上风机筒型基础一体化制造运输安装过程。

本发明采用的技术方案是：一种适用于半潜驳上建造运输海上风电筒型基础的施工结构，其特征在于：包括筒型基础、半潜驳和锚机，所述筒型基础包括过渡段、底板和筒裙，所述半潜驳靠泊码头并抛锚固定，在所述半潜驳上拼装浇筑筒裙并进行封底钢板底部结构的支撑焊接；所述半潜驳下沉至海床面，使所述封底钢板露出水面，在所述封底钢板上浇筑底板，然后在所述混凝土底板上浇筑过渡段；

所述筒裙四周均布有浮箱，所述浮箱均通过钢丝绳与半潜驳上的甲板卸扣连接，后与锚机连接；所述底板通过钢丝绳与锚机连接；

所述半潜驳将筒型基础运输到指定机位，所述半潜驳下沉，反转与所述浮箱连接的锚机，松掉与所述浮箱连接的钢丝绳，所述筒型基础充气起浮，将与所述浮箱连接的锚机替换为锚艇；反转与所述底板连接的锚机，松掉与所述底板连接的钢丝绳，所述半潜驳移远离机位；

所述锚艇绞锚受力收紧定位，所述筒型基础排气下沉至底部接触海床面，所述浮箱注水下沉，解除所述浮箱；所述筒型基础各舱室通过抽水抽气继续下沉至设计标高。

一种适用于半潜驳上建造运输海上风电筒型基础施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、筒裙施工：半潜驳靠泊码头并抛锚固定，在半潜驳上拼装浇筑筒裙，完成后进行封底钢板底部结构的支撑焊接；筒裙拼装浇筑时外搭设双排脚手架，内搭设满堂脚手架作为施工操作平台，脚手架底部焊接钢板与甲板固定；

b、基础底板施工：半潜驳坐底下沉使封底钢板露出水面，先将底板与上翻梁钢筋绑扎完成，然后在封底钢板上浇筑混凝土底板，最后再支模浇筑上翻梁混凝土及部分过渡段；

c、基础过渡段施工：过渡段施工仓壁内外采用钢模板作为支护，内部搭设满堂盘扣式脚手架作为支撑及操作平台，内模板全部安装完成，外部采用单排脚手架作平台，逐层倒模施工；

d、悬挂浮箱：浮箱由半潜驳运到筒型基础附近，筒裙壁上均布浮箱，浮箱充气排水上浮，浮箱之间通过钢丝绳连接绑扎，使浮箱环抱筒裙连接，防止浮箱晃动；浮箱通过钢丝绳与甲板卸扣连接后，再与锚机连接；底板通过钢丝绳与锚机连接；

e、基础浮运及分离：筒型基础由半潜驳运输到指定机位后，半潜驳下沉；反转锚机绞车，松掉与浮箱连接的钢丝绳，筒型基础充气开始起浮，脚手架脱离筒裙高度后调整基础各舱内气压，使筒型基础悬浮平衡，取下半潜驳一侧底钩，替换为锚艇钩点便于定位；反转锚机绞车，松掉与底板连接的钢丝绳，取下基础底板顶钩吊钩，半潜驳移远离机位；

f、基础下沉：通过锚艇使底钩绞锚受力收紧定位，筒型基础排气开始下沉至底部接触海床面，浮箱注水下沉，解除浮箱；筒型基础各舱室通过抽水抽气继续下沉至设计标高，筒型基础安装完成。

作为优选，步骤a中，筒型基础外筒壁和分仓板在半潜驳上2m 一块分段焊接组装，并每层2米分层浇筑外筒壁内混凝土至8米高；脚手架底部焊接在甲板上，不需要从半潜驳上取出。

作为优选，步骤d中，浮箱尺寸为15×12×2m。

作为优选，步骤d中，筒裙每面布置1个浮箱，共布置6个浮箱。

作为优选，步骤d中，所述浮箱下侧设置吊耳，锚机通过钢丝绳穿过甲板卸扣连接底钩挂住吊耳。

作为优选，步骤d中，底板上设置吊耳，锚机通过钢丝绳连接顶钩挂住吊耳。

作为优选，步骤d中，浮箱与筒裙之间填充橡胶垫块，填充厚度为20cm，填充高度为混凝土浇筑高度，防止外筒壁碰撞边形。

作为优选，步骤e中，浮运时筒型基础吃水6m，监测调整筒型基础各舱内气压保持35kpa，同时控制底部吊钩受力在600～1200吨范围内。

作为优选，步骤e中，松掉底钩钢丝绳，筒型基础充气至50kpa 开始起浮，后调整筒型基础各舱内气压保持35kpa，使筒型基础悬浮保持平衡，取下半潜驳侧2个底钩，连接2艘锚艇钩点交叉定位。

本发明取得的有益效果是：解决了传统筒型基础陆上制造难度大、湿拖运输成本高、下沉安装风险大、大吨位龙门吊倒驳、需要拆除胎架、浮运时稳性不佳等弊端，实现了海上风机筒型基础一体化制造运输安装过程，兼有节省制造场地及吊运费用、消除基础倒驳工期、实现脚手架及浮箱重复利用、提高了筒型基础运输下沉施工的稳定性，相比于陆上制造的复合筒型基础可减少综合造价10％～25％，缩短了制造运输工期，经济性好，有利于推广利用。

附图说明

图1为本发明的半潜驳坐底浇筑过渡段混凝土示意图；

图2为本发明的半潜驳运输筒型基础时浮箱及底板吊钩悬挂位置平面示意图；

图3为本发明半潜驳运输筒型基础时浮箱及底板吊钩悬挂位置立面示意图；

图4为本发明筒型基础负压下沉时半潜驳及锚艇限制筒型基础移动平面示意图；

附图标记：1、过渡段；2、底板；3、筒裙；4、脚手架；5、半潜驳；6、泵车；7、海床面；8、锚机；9、钢丝绳；10、甲板卸扣； 11、吊耳；12、浮箱；13、橡胶垫块；14、锚艇。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。

如图1-4所示，本发明的一种适用于半潜驳上建造运输海上风电筒型基础的施工结构，其特征在于：包括筒型基础、半潜驳5和锚机 8，筒型基础包括过渡段1、底板2(为底面包钢混凝土多边形结构) 和筒裙3(为包钢混凝土结构)，半潜驳5靠泊码头并抛锚固定，在半潜驳5上拼装浇筑筒裙3并进行封底钢板底部结构的支撑焊接；半潜驳5下沉至海床面7，使封底钢板露出水面，在封底钢板上浇筑底板2，然后在混凝土底板2上浇筑过渡段1；筒裙3四周均布有浮箱12，浮箱12均通过钢丝绳9与半潜驳5上的甲板卸扣10连接，后与锚机8连接；底板2通过钢丝绳9与锚机8连接；

半潜驳5将筒型基础运输到指定机位，半潜驳5下沉，反转与浮箱12连接的锚机8，松掉与浮箱12连接的钢丝绳9，筒型基础充气起浮，将与浮箱12连接的锚机8替换为锚艇14；反转与底板2连接的锚机8，松掉与底板2连接的钢丝绳9，半潜驳5移远离机位；

锚艇14绞锚受力收紧定位，筒型基础排气下沉至底部接触海床面7，浮箱12注水下沉，解除浮箱12；筒型基础各舱室通过抽水抽气继续下沉至设计标高，筒型基础安装完成。

具体施工过程如下：

a、筒裙施工：半潜驳5靠泊码头并抛锚固定，在半潜驳5上拼装浇筑筒裙3(拼装厂家加工厂制作的组合模块钢板装，外仓壁浇筑混凝土层)，完成后进行封底钢板的底部格构支撑焊接；筒裙3拼装浇筑时外搭设双排脚手架4，内搭设满堂脚手架4作为施工操作平台；脚手架4底部焊接钢板与甲板固定；

b、基础底板施工：结合图1所示，半潜驳5坐底下沉至海床面 7，使封底钢板2露出水面，采用贝雷架吊挂的方式作为底部支撑，先将底板与上翻梁钢筋绑扎完成，然后浇筑混凝土底板2，等强度达到设计拆除要求后进行贝雷架的拆除，最后再支模用泵车6浇筑上翻梁混凝土及部分过渡段1；

c、基础过渡段施工：过渡段1施工仓壁内外采用钢模板作为支护，内部搭设满堂盘扣式脚手架4作为支撑及操作平台，内模板全部安装完成，外部采用单排脚手架4作平台，逐层倒模施工；

d、悬挂浮箱：结合图2、图3所示，浮箱12由半潜驳5运到筒型基础附近，六个筒裙壁3上各布置一个浮箱12，浮箱12充气排水上浮，浮箱12之间通过钢丝绳9连接绑扎，使浮箱12环抱筒型基础连接；浮箱12外侧设置吊耳11，底钩与甲板卸扣10固定连接；底板2设置吊耳11，顶钩连接船舶锚机8。

e、基础浮运及分离：结合图2～4所示，运输到达指定机位后，半潜驳5下沉；反转锚机8绞车松掉底钩钢丝绳9，顶钩绞锚受力收紧，筒型基础充气开始起浮，脚手架4脱离筒裙高度后调整筒型基础各舱内气压筒型基础悬浮平衡，取下半潜驳5一侧底钩，替换为锚艇 8钩点便于定位；反转锚机8绞车松掉顶钩钢丝绳9，顶钩绞锚受力收紧，取下基础底板2顶钩吊钩，半潜驳5缓慢绞锚侧移远离机位；

f、基础下沉：底钩绞锚受力收紧定位，筒型基础排气开始下沉至底部接触海床面7，浮箱12注水下沉，解除浮箱12；筒型基础各舱室通过抽水抽气继续下沉至设计标高，筒型基础安装完成。

进一步地，在步骤a中，基础筒裙3的外筒壁和分仓板在半潜驳 5上2m一块分段焊接组装，并每层约2米分层浇筑外筒壁内混凝土至8米高；脚手架4底部焊接在甲板上，不需要从半潜驳5上取出。

进一步地，在步骤d中，浮箱12尺寸为15×12×2m，筒型基础每面布置1个浮箱12，共需要6个浮箱12；浮箱12下侧设置吊耳 11，锚机8的钢丝绳9穿过甲板卸扣10连接吊钩挂住吊耳11；浮箱 12与筒型基础之间填充橡胶垫块13，填充厚度为20cm，填充高度为混凝土浇筑高度，防止外筒壁碰撞边形；浮箱12之间通过钢丝绳9 连接绑扎，防止浮箱12晃动；底板2设置4个吊耳11，锚机8的钢丝绳9连接吊钩挂住吊耳11。

进一步地，在步骤e中，浮运时筒型基础吃水约6m，监测调整筒型基础各舱内气压保持约35kpa，同时控制底部吊钩受力在 600-1200吨范围内。

进一步地，在步骤e中，运输到达指定机位后，半潜驳5下沉 8m至脚手架4脱离筒裙3；松掉底钩钢丝绳9，筒型基础充气约至 50kpa开始起浮，后调整筒型基础各舱内气压保持约35kpa使筒型基础悬浮保持平衡，取下船侧2个底钩吊钩，连接2艘锚艇14的锚机8钩点交叉定位。

进一步地，在步骤e中，通过松锚机8吊点—基础排气—松锚机 8吊点，循环操作，锚机8吊点和基础排气由自控系统配合人工监控操作完成，达到基础悬浮保持平衡状态。

进一步地，在步骤f中，浮箱12解绑前取下船上锚机8连接吊钩，解开该吊钩浮箱12连接，拉紧锚艇14钢丝绳9，使一排浮箱12 受拉展开脱离筒裙3。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要结构特征。本发明不受上述实例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。