CN117944815A - 一种浮式海上风电嵌入式锚固装置及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浮式海上风电嵌入式锚固装置及其安装方法，旨在解决现有技术中的锚固装置造价成本高且施工时间长、施工效率低。本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：包括：钢管桩和锚固板，钢管桩和锚固板之间设置有限位装置，限位装置包括设置在钢管桩外侧壁且开口向下的第一卡口、设置在锚固板底部且开口向上的第二卡口。通过第一卡口和第二卡口的配合，使得在打桩之前钢管桩能够立在锚固板的第二卡口上和锚固板一起沉入海底，锚固板借用钢管桩的力量打桩入土更深，在打桩完成之后，钢管桩能够顺利的和锚固板分离，而锚固板则留在海底，而将钢管桩拔出并能够重复使用；具有锚固入土深、施工效率高，施工成本低等优点。

Description

一种浮式海上风电嵌入式锚固装置及其安装方法

技术领域

本发明涉及海上风电技术领域，更具体地说，它涉及一种浮式海上风电嵌入式锚固装置及其安装方法。

背景技术

随着海上风电逐步由浅海向深远海发展，浮式风电系统的应用已成为必然趋势。浮式风机通过锚链与锚固装置连接，要实现风机的稳定，锚固装置至关重要，目前常用的锚固装置有大抓力锚、吸力锚、吸力贯入式板锚、桩锚和重力式锚等。大抓力锚在安装时需要用拖船从将其拖行较远的距离才能将大抓力锚拖到预定的深度，在拖行中途容易拉断海缆，而且大抓力锚的安装方式也决定了很难对其进行精确的定位；吸力锚可以精确定位锚的位置，然而这种锚固方式入土深度较浅，而且造价高；吸力贯入式板锚是一种新的锚型，该锚型安装时利用吸力桶将板锚贯入至土层中，该方式可以精确定位，而且吸力桶可以回收，整体造价较低，然而其贯入深度受制于吸力桶的高度，而吸力桶适用于浅层土，通常高度不高，当锚固深度不足时，要达到所需的锚固承载力，需要更多的锚固装置，增加了造价；桩锚，适用于需要嵌岩的海床；重力式锚，依靠重量维持稳定，造价颇高。

中国专利公告号202211330028.2，公告日2023年1月13日，发明的名称为吸力式沉箱基础，该申请案公开一种吸力式沉箱基础，上述专利文件中借鉴挤扩灌注桩技术在吸力锚的基础上增加了钻扩装置，该装置增加了吸力锚的承载力，但是较为复杂，且需要贯入大量的混凝土，整体上造价较高，施工时间也较长。

中国专利公告号202310237522.2，公告日2023年5月30日，发明的名称为浮式风机锚固基础装置及其实现风机系泊的方法，上述方法主要是通过锚固本体及内部的海水来实现稳固，本质上还是一种重力式基础，其中海水在海中无法额外提供向下的力，该锚固装置要达到锚固要求，主要还是依靠锚固本体的重量，这种方式是一种造价高昂的方式。

发明内容

本发明克服了现有技术中的锚固装置造价成本高且施工时间长、施工效率低的不足，提供了一种浮式海上风电嵌入式锚固装置，它具有定位精确、入土深，结构稳定并且造价较低，施工方便、效率高的特点。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种浮式海上风电嵌入式锚固装置，包括：钢管桩和锚固板，钢管桩和锚固板之间设置有限位装置，锚固板包括和钢管桩表面相贴合的弧形锚固板，弧形锚固板的两侧设置有平直锚固板；

限位装置包括第一限位装置和第二限位装置；第一限位装置包括设置在钢管桩外侧壁的第一卡口，第一卡口的开口方向向下；第二限位装置包括设置在锚固板底部的第二卡口，第二卡口的开口方向向上；钢管桩的底部的边缘卡设在第二卡口内，锚固板的上边缘卡设在第一卡口内；

限位装置使得只有向上拉动钢管柱时，钢管桩才可与锚固板分离；

锚固板上连接有锚链组件，锚链组件上连接有链条。

本发明中，通过第一卡口和第二卡口的配合，使得能够在钢管桩和锚固板一起沉入海底的时候，钢管桩和锚固板能够连接在一起，并且在打桩的时候钢管桩能够带着锚固板一同向下打桩，并且当需要将钢管桩拔出来的时候，钢管桩能够顺利的和锚固板分离；使得锚固板借用现有打桩的技术就能够打入海床内部，因此本发明通过设置限位装置，使得在将钢管桩拉出来时钢管桩能够方便的和锚固板相分离，使得能够大大的提高施工的效率，并且，本发明中的钢管桩和锚固板的结构简单，支撑成本较低，从而降低的整体的造价。具有定位精确、入土深，结构稳定并且造价较低，施工方便、效率高的特点。

作为优选，平直锚固板和弧形锚固板之间设置通过过渡锚固板连接。

通过上述设置使得能够方便同时安装两块锚固板。

作为优选，钢管柱的圆周方向均匀分布有若干个L形板，L形板与钢管柱配合形成第一卡口。

通过L形板形成第一卡口，具有结构简单的特点，减少了整体的造价。

作为优选，第二卡口为设置在锚固板底部的弧形槽。

本实施例中的第二卡口也可以设置成若干个开口向上的L形板，但是第二卡口采用了弧形槽的方式，这样在打桩时增大了钢管柱和弧形槽的接触面积，有效的减小了弧形槽受到的压强，减少弧形槽变形的可能性。

作为优选，锚固板上沿竖直方向设置有加筋条，加筋条沿其长度方向上设置有若干个连接环，锚链组件和连接环连接。

加强筋可以提高锚固板的强度。

作为优选，锚链组件包括若干根和连接环连接的短链，若干根短链远离连接环的端部均与长链连接。

通过短链和长链的配合，使得长链拉动短链的时候，锚固板受到的力更加的平均和稳定。

作为优选，锚固板设置有两块，两块锚固板的弧形锚固板分别设置在钢管柱的两侧；两块锚固板的平直锚固板相贴合。

设置两块锚固板能够同时安装两块锚固板，提高安装锚固板的效率。

一种浮式海上风电嵌入式锚固装置的安装方法，包括以下步骤：

S01：将钢管桩和锚固板组装，钢管桩插入第二卡口内，锚固板插入第一卡口内，将锚链组件竖向拉直；

S02：将钢管桩沉入海床；

S03：将钢管桩和锚固板打入海床内；

S04：拔出钢管桩；

S05：拉动锚链组件，调整锚固板的装置。

通过上述步骤进行施工，能够有效的提高锚固装置的安装效率，具有定位精确、入土深，结构稳定并且造价较低，施工方便、效率高的特点。

作为优选，S05包括以下步骤：

S051：将长链从竖直状态拖动一段距离，直到长链与锚固板之间的角度达到30°~60°，此时最下面一条短链呈绷紧状态，上面短链呈松弛状态；

S052：拉动长链，此时只有最下面一条短链受到拉力，锚固板受力不平衡发生偏转，当转动30°~45°时停止拉动；

S053：回撤拉动长链，直到长链与锚固板之间的角度达到30°~60°；

S054：再次拉动长链，锚固板发生偏转，当锚固板转动到预定状态或再次转动30°~45°时停止拉动；

S055：重复S052~S054步骤，直至锚固板调整到合适的状态。

通过上述步骤能够方便将锚固板调整到合适的角度和位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明中，通过第一卡口和第二卡口的配合，使得钢管桩能够立在锚固板的第二卡口上和锚固板一起沉入海底，使得在沉入海底的过程中钢管桩和锚固板能够连接在一起；在打桩的时候锚固板借用钢管桩的力量，使得锚固板一同向下打桩，在打桩完成之后，当需要将钢管桩拔出来的时候，钢管桩能够顺利的和锚固板分离，锚固板则留在海底，而钢管桩拔出，使得钢管桩能够重复使用；因此，通过钢管桩和锚固板的配合实现锚固板的安装，使得锚固板借用现有打桩的技术就能够将锚固板打入海床内部，使得能够大大的提高施工的效率，减小施工成本；

（2）本发明中的钢管桩和锚固板的结构简单，支撑成本较低，从而降低的整体的造价；

（3）本发明锚固板借用钢管桩的力量，因此锚固板锚固入土深，因此具有承载力高的特点；

（4）本发明的实施使得锚固承载力有高要求的张力腿式浮式风机可以推广使用，间接大大减小了整个浮式风机的造价；

综上，本发明具有定位精确、入土深，结构稳定并且造价较低，施工方便、效率高的特点。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的侧视图；

图3是本发明的俯视图；

图4是本发明的剖视图；

图5是本发明的锚固板调整过程中的第一示意图；

图6是本发明的锚固板调整过程中的第二示意图；

图7是本发明的锚固板调整过程中的第三示意图；

图8是本发明的锚固板调整过程中的第四示意图；

图9是本发明的锚固板调整过程中的第五示意图；

图中：1、钢管桩，11、L形板，2、锚固板，21、弧形锚固板，22、过渡锚固板，23、平直锚固板，24、弧形槽，3、第一卡口，4、第二卡口，5、加筋条，51、连接环，6、锚链组件，61、短链，62、长链。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：

实施例1：参照图1至图4所示，一种浮式海上风电嵌入式锚固装置，包括：钢管桩1和锚固板2，钢管桩1和锚固板2之间设置有限位装置，限位装置使得只有向上拉动钢管柱时，钢管桩1才能与锚固板2分离；锚固板2上连接有锚链组件6。

锚固板2包括和钢管桩1表面相贴合的弧形锚固板21，弧形锚固板21的两侧设置有平直锚固板23，平直锚固板23和弧形锚固板21之间设置通过过渡锚固板22连接。当锚固板2和钢管桩1安装在一起的时候，弧形锚固板21和钢管桩1的表面相贴合，弧形锚固板21两侧的平直锚固板23在同一平面上且穿过钢管桩1的轴线。本发明中的锚固板2可以设置两块和钢管桩1配合，也可以设置一块和钢管桩1配合，设置两块锚固板2能够同时安装两块锚固板2，提高安装锚固板2的效率，当锚固板2设置成两块时，两块锚固板2的弧形锚固板21分别设置在钢管柱的两侧，两块锚固板2的平直锚固板23相贴合（如图3所示）。

本发明中的限位装置包括第一限位装置和第二限位装置；第一限位装置包括设置在钢管桩1外侧壁圆周方向的第一卡口3，并且第一卡口3的开口方向向下；第二限位装置包括设置在锚固板2底部的第二卡口4，第二卡口4的开口方向向上；使用时钢管桩1的底部的边缘卡设在第二卡口4内，锚固板2的上边缘卡设在第一卡口3内。

钢管柱的圆周方向均匀分布有若干个L形板11，L形板11的截面为L形，L形板11与钢管柱配合形成第一卡口3，L形板11位于第一卡口3的边缘设置有倒角，倒角的设置方便锚固板2插入第一卡口3。本实施例中亦可以将第一卡口3设置成在钢管柱圆周方向的圆弧槽。

第二卡口4为设置在弧形锚固板21底部的弧形槽24，弧形槽24设置在弧形锚固板21的内侧。弧形槽24与钢管桩1相配合，使得钢管桩1底端能够插入弧形槽24内。

另外，在锚固板2上沿竖直方向设置有加筋条5，加筋条5沿其长度方向上设置有若干个连接环51，锚链组件6和连接环51连接。加强筋能够提高锚固板2的强度。锚链组件6包括若干根和连接环51连接的短链61，若干根短链61远离连接环51的端部均与长链62连接。本实施例中的连接环51设置成三个，短链61设置成三根，三根短链61分别和连接环51连接，三根短链61远离连接环51的端部汇集在一起和长链62连接。

本发明工作原理如下：

1、将钢管桩1的底部插入第二卡口4内，将锚固板2的上边缘插入第一卡口3内，将锚链竖向拉直。其中第一卡口3和第二卡口4起到限位作用，锚链提供向上拉锚固板2的力；

2、按照现有海上风电桩基础施工技术沉放钢管桩1至海床，由于钢管桩1与锚固板2的连接限制，两者作为一个连接体一同下放到海底，海底距离水面30米；

3、按照现有海上风电单桩基础振动锤打桩方式将钢管桩1和锚固板2的连接体打入40米深度；

4、拔出钢管桩1；

5、拉动锚链组件6，调整锚固板2的状态到合适状态。

拉动锚链调整锚固板2状态的过程如图5至图9所示：

5.1将长链62从竖直状态拖动一段距离，直到长链62与锚固板2之间的角度达到30°~60°，此时最下面一条短链61呈绷紧状态，上面两条呈松弛状态，锚链状态变化如图5和图6所示；

5.2拉动锚链，此时只有最下面一条短链61受到拉力，锚固板2受力不平衡发生偏转，如图7所示，当转动30°~45°时停止拉动；

5.3回撤拉动长链62，使得长链62和锚固板2之间的夹角缩小，如图8所示，直到长链62与锚固板2之间的角度达到30°~60°；

5.4再次拉动长链62，锚固板2发生偏转，如图9所示，当转动到预定状态或30°~45°时停止拉动；

5.5重复5.2~5.4步骤，直至锚固板2调整到合适的状态。

本发明中，通过钢管桩1和锚固板2的配合实现锚固板2的安装，使得锚固板2借用现有打桩的技术就能够打入海床内部，使得能够大大的提高施工的效率，并且，本发明中的钢管桩1和锚固板2的结构简单，制造成本较低，从而降低的整体的造价；具有定位精确、入土深，结构稳定并且造价较低，施工方便、效率高的特点。

实施例2：一种浮式海上风电嵌入式锚固装置的安装方法，其使用了实施例1中所述的浮式海上风电嵌入式锚固装置。

一种浮式海上风电嵌入式锚固装置的安装方法，包括以下步骤：

S01：将钢管桩1和锚固板2组装，钢管桩1插入第二卡口4内，锚固板2插入第一卡口3内，将锚链组件6竖向拉直；具体地：将钢管桩1的底部插入第二卡口4内，将锚固板2的上边缘插入第一卡口3内；

S02：将钢管桩1沉入海床；具体地：按照现有海上风电桩基础施工技术沉放钢管桩1至海床，由于钢管桩1与锚固板2的连接限制，两者作为一个连接体一同下放到海底，海底距离水面30米；

S03：将钢管桩1和锚固板2打入海床内；具体地：按照现有海上风电单桩基础振动锤打桩方式将钢管桩1和锚固板2的连接体打入40米深度；

S04：拔出钢管桩1；

S05：拉动锚链组件6，调整锚固板2的装置。

S05具体地包括以下步骤：

S051：将长链62从竖直状态拖动一段距离，直到长链62与锚固板2之间的角度达到30°~60°，此时最下面一条短链61呈绷紧状态，上面短链61呈松弛状态，如图5和图6所示；

S052：拉动长链62，此时只有最下面一条短链61受到拉力，锚固板2受力不平衡发生偏转，当转动30°~45°时停止拉动，如图7；

S053：回撤拉动长链62，使得长链62和锚固板2之间的夹角缩小，直到长链62与锚固板2之间的角度达到30°~60°如图8所示；

S054：再次拉动长链62，锚固板2发生偏转，当锚固板2转动到预定状态或再次转动30°~45°时停止拉动，如图9所示；

S055：重复S052~S054步骤，直至锚固板2调整到合适的状态。

通过上述步骤进行施工，能够有效的提高锚固装置的安装效率，具有定位精确、入土深，结构稳定并且造价较低，施工方便、效率高的特点。

以上所述的实施例只是本发明较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (9)

1.一种浮式海上风电嵌入式锚固装置，其特征是，包括：钢管桩和锚固板，钢管桩和锚固板之间设置有限位装置，锚固板包括和钢管桩表面相贴合的弧形锚固板，弧形锚固板的两侧设置有平直锚固板；

限位装置包括第一限位装置和第二限位装置；第一限位装置包括设置在钢管桩外侧壁的第一卡口，第一卡口的开口方向向下；第二限位装置包括设置在锚固板底部的第二卡口，第二卡口的开口方向向上；钢管桩的底部的边缘卡设在第二卡口内，锚固板的上边缘卡设在第一卡口内；

限位装置使得只有向上拉动钢管柱时，钢管桩才可与锚固板分离；

锚固板上连接有锚链组件，锚链组件上连接有链条。

2.根据权利要求1所述的浮式海上风电嵌入式锚固装置，其特征是，平直锚固板和弧形锚固板之间设置通过过渡锚固板连接。

3.根据权利要求1或2所述的浮式海上风电嵌入式锚固装置，其特征是，钢管柱的圆周方向均匀分布有若干个L形板，L形板与钢管柱配合形成第一卡口。

4.根据权利要求1或2所述的浮式海上风电嵌入式锚固装置，其特征是，第二卡口为设置在锚固板底部的弧形槽。

5.根据权利要求1或2所述的浮式海上风电嵌入式锚固装置，其特征是，锚固板上沿竖直方向设置有加筋条，加筋条沿其长度方向上设置有若干个连接环，锚链组件和连接环连接。

6.根据权利要求5所述的浮式海上风电嵌入式锚固装置，其特征是，锚链组件包括若干根和连接环连接的短链，若干根短链远离连接环的端部均与长链连接。

7.根据权利要求1或2所述的浮式海上风电嵌入式锚固装置，其特征是，锚固板设置有两块，两块锚固板的弧形锚固板分别设置在钢管柱的两侧；两块锚固板的平直锚固板相贴合。

8.一种浮式海上风电嵌入式锚固装置的安装方法，其使用了权利要求1至7任意一项所述的浮式海上风电嵌入式锚固装置，其特征是，包括以下步骤：

S01：将钢管桩和锚固板组装，钢管桩插入第二卡口内，锚固板插入第一卡口内，将锚链组件竖向拉直；

S02：将钢管桩沉入海床；

S03：将钢管桩和锚固板打入海床内；

S04：拔出钢管桩；

S05：拉动锚链组件，调整锚固板的装置。

9.根据权利要求8所述的浮式海上风电嵌入式锚固装置的安装方法，其特征是，S05具体包括以下步骤：

S051：将长链从竖直状态拖动一段距离，直到长链与锚固板之间的角度达到30°~60°，此时最下面一条短链呈绷紧状态，上面短链呈松弛状态；

S052：拉动长链，此时只有最下面一条短链受到拉力，锚固板受力不平衡发生偏转，当转动30°~45°时停止拉动；

S053：回撤拉动长链，直到长链与锚固板之间的角度达到30°~60°；

S054：再次拉动长链，锚固板发生偏转，当锚固板转动到预定状态或再次转动30°~45°时停止拉动；

S055：重复S052~S054步骤，直至锚固板调整到合适的状态。