CN111005399B - 一种码头前沿预制海上风电筒型基础的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种码头前沿预制海上风电筒型基础的设备及方法，包括焊接区，浇筑区和养护区；所述焊接区布置在码头附近位置，用于焊接海上风电筒型基础的筒壁和顶盖，包括沉箱和浮式平台，所述沉箱上设置有支撑柱，所述浮式平台通过导轨连接在支撑柱上并能上下滑动；所述焊接区布置在码头附近位置，用于浇筑海上风电筒型基础的上部弧形过渡段，包括用于连接固定海上风电筒型基础的筒壁及顶盖的浇筑区锚索和浇筑区缆绳；所述养护区用于固定养护浇筑完成后的海上风电筒型基础，包括用于连接固定海上风电筒型基础的养护区锚索和养护区缆绳。本发明可实现综合利用码头海域面积，在码头附近形成一条由焊接‑浇筑‑养护为一体的海上筒型基础制作产业链。

Description

一种码头前沿预制海上风电筒型基础的设备及方法

技术领域

本发明涉及海洋工程结构施工，特别涉及一种码头前沿实现海上预制海上风电筒型基础的设备及方法。

背景技术

海上风电作为一项具有极好发展前景的清洁可再生能源，因其开发多靠近电力负荷集中地区，电力消纳能力强，不占用陆地资源等优点备受关注。近年来，我国海上风电发展迅速，大批量的海上风电场得以规划建设。目前，海上风电场的主要基础结构有钢管桩基础、导管架基础、三脚架基础及筒型基础等，施工方式大部分是先岸上预制，后运至现场施工安装，其中筒型基础由于预制过程中体积较大，导致占用场地较大。

随着风力发电需求的不断提升，现今海上风电场建设提倡采用大功率机组，但这往往因承载力需求造成筒型基础体积增大。此外，在海上风电场建设过程中，要求筒型基础的预制需同步或余留。而沿海地区因土地资源紧张且租赁费用较高导致该要求难以实现，从而延缓风电场建设。但是沿海地区码头较为富余，租赁费用较低，如果能提出一种方法可以综合利用码头预制筒型基础，则既能增加码头利用率又能提高筒型基础制造效率。

为此，有必要提出一种码头前沿预制海上风电筒型基础的设备及方法，使得其在不影响沿海土地资源的情况下提高筒型基础的制造效率。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种码头前沿预制海上风电筒型基础的设备及方法，可实现综合利用码头海域面积，在码头附近形成一条由焊接-浇筑-养护为一体的海上筒型基础制作产业链。

本发明所采用的技术方案是：一种码头前沿预制海上风电筒型基础的设备，包括：

焊接区，所述焊接区布置在码头附近位置，用于焊接海上风电筒型基础的筒壁和顶盖；所述焊接区包括沉箱和浮式平台，所述沉箱上设置有支撑柱，所述浮式平台通过导轨连接在所述支撑柱上并能沿着所述支撑柱上下滑动；

浇筑区，所述焊接区布置在码头附近位置，用于浇筑海上风电筒型基础的上部弧形过渡段；所述浇筑区包括用于连接固定海上风电筒型基础的筒壁及顶盖的浇筑区锚索和浇筑区缆绳；以及，

养护区，所述养护区用于固定养护浇筑完成后的海上风电筒型基础，所述养护区包括用于连接固定漂浮于海面的海上风电筒型基础的养护区锚索和养护区缆绳。

进一步地，所述焊接区和所述浇筑区相邻布置，并沿码头方向布置；所述养护区布置在所述浇筑区远离码头的一侧。

进一步地，所述沉箱和所述浮式平台上均设置有进气/出气孔和进水/排水孔，使得所述沉箱和所述浮式平台能够上浮或下沉。

进一步地，所述沉箱采用人工混凝土浇筑的内部空心预制板。

进一步地，所述浮式平台采用内部中空的钢制箱体结构。

进一步地，所述支撑柱采用人工混凝土浇筑的实心柱。

本发明所采用的另一技术方案是：一种码头前沿预制海上风电筒型基础的方法，采用上述一种码头前沿预制海上风电筒型基础的设备，码头前沿预制海上风电筒型基础的方法包括以下步骤：

在码头附近下沉焊接区的沉箱，焊接区的浮式平台漂浮在海面以上；

在焊接区的浮式平台上焊接海上风电筒型基础的筒壁和顶盖；焊接完成后，通过焊接区缆绳固定连接筒壁，再使浮式平台下沉至筒壁及顶盖完全漂浮在海面；

拖曳筒壁及顶盖至浇筑区，待筒壁及顶盖拖出焊接区后使浮式平台重新上升至海面以上，进行下一套海上风电筒型基础的焊接；同时，拖曳至浇筑区的筒壁采用浇筑区缆绳连接固定，筒壁固定后浇筑上部弧形过渡段；

浇筑完成后，将海上风电筒型基础拖至养护区，连接养护区缆绳进行固定养护，养护完成后，将海上风电筒型基础拖至指定位置进行下沉安装；

待整个海上风电筒型基础预制完成后，拆解漂浮焊接区、浇筑区和养护区的各个组成部件，将三个区域的各个组成部件托运至其他需要预制海上风电筒型基础的区域进行下一组海上风电筒型基础的预制。

本发明的有益效果是：本发明一种码头前沿预制海上风电筒型基础的设备及方法，采用码头与浮式平台结合的方式，避免了过多占用陆地资源，实现了海上预制筒型基础的目的。首先，将筒型基础预制移至海上大量减少陆上土地的租赁，只需少量材料堆积场地即可，既缓解土地资源紧张的局面又提高码头的利用率，在一定程度上也降低土地租赁成本；其次，本发明将筒型基础的预制(焊接-浇筑-养护)形成一体化作业，节约时间加快筒型基础的制造效率；此外，本发明设计简单，易于施工，并且能保证在不需要预制的前提下可漂浮迁移，实现零残余的绿色循环使用的海上风电筒型基础预制，具有良好的运用前景。

附图说明

图1：本发明一种码头前沿预制海上风电筒型基础的设备结构示意图；

图2：本发明的焊接区正视图；

图3：本发明的焊接区浮式平台下沉正视图；

图4：本发明的浇筑区正视图；

图5：本发明的养护区正视图；

附图标注：1、码头；2、沉箱；3、浮式平台；4、支撑柱；5、浇筑区锚索；6、浇筑区缆绳；7、养护区锚索；8、养护区缆绳；9、进气/出气孔；10、进水/排水孔；11、焊接区缆绳；

A、筒壁；B、顶盖；C、上部弧形过渡段；

Ⅰ、焊接区；Ⅱ、浇筑区；Ⅲ、养护区。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1所示，一种码头前沿预制海上风电筒型基础的设备，包括焊接区Ⅰ，浇筑区Ⅱ和养护区Ⅲ，所述焊接区Ⅰ和所述浇筑区Ⅱ相邻布置，均布置在码头1附近位置并沿码头1方向布置，所述养护区Ⅲ布置在所述浇筑区Ⅱ远离码头1的一侧。

所述焊接区Ⅰ用于焊接海上风电筒型基础的筒壁A和顶盖B。如图2和图3所示，所述焊接区Ⅰ包括沉箱2、浮式平台3和支撑柱4。其中，所述沉箱2采用人工混凝土浇筑的内部空心预制板，长50m、宽50m、高10m；所述浮式平台3为钢制箱型结构，内部中空，可保证气浮效果，其尺寸为长50m、宽50m、高10m；所述支撑柱4采用人工混凝土浇筑的实心柱，直径4m。所述沉箱2与所述支撑柱4固定连接，所述支撑柱4与所述浮式平台3之间通过导轨连接，使得所述浮式平台3能沿着所述支撑柱4上下滑动。所述沉箱2和所述浮式平台3上均设置有进气/出气孔9和进水/排水孔10，使得所述沉箱2和所述浮式平台3能够上浮或下沉。

所述焊接区Ⅰ用于浇筑海上风电筒型基础的上部弧形过渡段C。如图4所示，所述浇筑区Ⅱ包括用于连接固定海上风电筒型基础的筒壁A及顶盖B的浇筑区锚索5和浇筑区缆绳6。所述浇筑区锚索5固定于海床基础，所述浇筑区缆绳6的一端系于所述浇筑区锚索5上、另一端漂浮在海面上。

所述养护区Ⅲ用于固定养护浇筑完成后的海上风电筒型基础。如图5所示，所述养护区Ⅲ包括用于连接固定漂浮于海面的海上风电筒型基础的养护区锚索7和养护区缆绳8。所述养护区锚索7固定于海床基础，所述养护区缆绳8的一端系于所述养护区锚索7上、另一端漂浮在海面上。

采用本发明码头前沿预制海上风电筒型基础的设备进行海上风电筒型基础预制：

沉箱2与支撑柱4在船坞组装完成后，通过吊装使浮式平台3与支撑柱4连接，船坞放水，沉箱2与浮式平台3漂浮，拖至码头1附近；

靠至码头1附近开启沉箱2的进气/出气孔9与进水/排水孔10使其沉至海底，浮式平台3则漂浮在海面以上与支撑柱4组成稳定的焊接区Ⅰ，可焊接海上风电筒型基础的筒壁A和顶盖B，筒壁A直径30m；焊接完成后用焊接区缆绳11固定，打开浮式平台3的进气/出气孔9和进水/排水孔10，使其缓慢下沉，此时海上风电筒型基础的筒壁A因浮力而漂浮在海面上，如图3所示；

焊接好的筒壁A及顶盖B拖至浇筑区Ⅱ，待筒壁A及顶盖B拖出焊接区Ⅰ后，将气泵与浮式平台3的进气/出气孔9连接充气，待到浮式平台3缓慢升至水面后关闭进气/出气孔9和进水/排水孔10，进行下一套海上风电筒型基础的焊接；

同时，拖曳至浇筑区Ⅱ的海上风电筒型基础通过浇筑区锚索5与筒壁A连接将海上风电筒型基础固定以防海流引起晃荡，如图4所示；通过岸上输送混凝土对上部弧形过渡段C浇筑，其中上部弧形过渡段C的顶部直径为7m，下部直径为24m；

浇筑完成后，将海上风电筒型基础拖至养护区Ⅲ，用养护区锚索7固定静置养护，如图5所示；待到养护完成后，通过船舶拖至指定位置进行下沉安装；

待整个海上风电筒型基础预制完成后，通过气泵与沉箱2中的进气/出气孔9连接充气，使沉箱2漂浮，通过船舶托运到其他需要预制海上风电筒型基础的区域，进行下一组海上风电筒型基础的预制。

本实施例中，整块区域长200m，宽200m，可实现1:3:9(焊接-浇筑-养护)的流水作业。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种码头前沿预制海上风电筒型基础的方法，其特征在于，采用码头前沿预制海上风电筒型基础的设备，所述设备包括：焊接区(Ⅰ)，所述焊接区(Ⅰ)布置在码头(1)附近位置，用于焊接海上风电筒型基础的筒壁(A)和顶盖(B)；所述焊接区(Ⅰ)包括沉箱(2)和浮式平台(3)，所述沉箱(2)上设置有支撑柱(4)，所述浮式平台(3)通过导轨连接在所述支撑柱(4)上并能沿着所述支撑柱(4)上下滑动；

浇筑区(Ⅱ)，所述焊接区(Ⅰ)布置在码头(1)附近位置，用于浇筑海上风电筒型基础的上部弧形过渡段(C)；所述浇筑区(Ⅱ)包括用于连接固定海上风电筒型基础的筒壁(A)及顶盖(B)的浇筑区锚索(5)和浇筑区缆绳(6)；以及，

养护区(Ⅲ)，所述养护区(Ⅲ)用于固定养护浇筑完成后的海上风电筒型基础，所述养护区(Ⅲ)包括用于连接固定漂浮于海面的海上风电筒型基础的养护区锚索(7)和养护区缆绳(8)；

其中，

所述焊接区(Ⅰ)和所述浇筑区(Ⅱ)相邻布置，并沿码头(1)方向布置；所述养护区(Ⅲ)布置在所述浇筑区(Ⅱ)远离码头(1)的一侧；

所述沉箱(2)和所述浮式平台(3)上均设置有进气/出气孔(9)和进水/排水孔(10)，使得所述沉箱(2)和所述浮式平台(3)能够上浮或下沉；

所述码头前沿预制海上风电筒型基础的方法包括以下步骤：

在码头(1)附近下沉焊接区(Ⅰ)的沉箱(2)，焊接区(Ⅰ)的浮式平台(3)漂浮在海面以上；

在焊接区(Ⅰ)的浮式平台(3)上焊接海上风电筒型基础的筒壁(A)和顶盖(B)；焊接完成后，通过焊接区缆绳(11)固定连接筒壁(A)，再使浮式平台(3)下沉至筒壁(A)及顶盖(B)完全漂浮在海面；

拖曳筒壁(A)及顶盖(B)至浇筑区(Ⅱ)，待筒壁(A)及顶盖(B)拖出焊接区(Ⅰ)后使浮式平台(3)重新上升至海面以上，进行下一套海上风电筒型基础的焊接；同时，拖曳至浇筑区(Ⅱ)的筒壁(A)采用浇筑区缆绳(6)连接固定，筒壁(A)固定后浇筑上部弧形过渡段(C)；

浇筑完成后，将海上风电筒型基础拖至养护区(Ⅲ)，连接养护区缆绳(8)进行固定养护，养护完成后，将海上风电筒型基础拖至指定位置进行下沉安装；

待整个海上风电筒型基础预制完成后，拆解漂浮焊接区(Ⅰ)、浇筑区(Ⅱ)和养护区(Ⅲ)的各个组成部件，将三个区域的各个组成部件托运至其他需要预制海上风电筒型基础的区域进行下一组海上风电筒型基础的预制。

2.根据权利要求1所述的码头前沿预制海上风电筒型基础的方法，其特征在于，所述沉箱(2)采用人工混凝土浇筑的内部空心预制板。

3.根据权利要求1所述的码头前沿预制海上风电筒型基础的方法，其特征在于，所述浮式平台(3)采用内部中空的钢制箱体结构。

4.根据权利要求1所述的码头前沿预制海上风电筒型基础的方法，其特征在于，所述支撑柱(4)采用人工混凝土浇筑的实心柱。