一种用于海上风电的承台施工的模板系统及承台的施工方法与流程

本发明涉及一种模板系统，特别涉及一种用于海上风电的承台施工的模板系统及承台的施工方法。

背景技术：

近年来随着风电新技术、新材料和新工艺的开发应用，具有功率密度大和能量稳定等特点的海上风电正进入大规模建设高潮。由于海上风电施工的要面临海上风大、浪高、流急、台风等频繁的自然灾害天气，因此，为克服这种具有海洋性气候特征的种种不利影响，在制定施工方案措施时应尽可能减少水上作业时间。

然而，在国内现有桥梁承台施工方法中，仍然是以大型钢围堰现浇为主，即，传统的施工方法是在海上现浇式封底再加上钢套箱侧壁作为承台混凝土浇筑模板。传统的施工方式由于海上作业环境恶劣导致现场作业安全性低等诸多问题，故存在海上施工时间长、人工成本高的问题。

因此，目前亟需一种可解决上述问题的技术以解决上述问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的主要目的在于，提供一种用于海上风电的承台施工的模板系统及承台的施工方法，以克服传统现搭式海上施工平台，施工效率低、以及海上作业时间长导致作业安全性低等缺点。

本申请提供一种用于海上风电的承台施工的模板系统，包括：

预制封底(60)，其上分布多个用于海上管桩穿过以支撑下述支撑结构的孔洞；

钢套箱侧壁模板(50)，其围绕所述预制封底(60)的周外边缘垂直向上可拆卸的装配；

支撑结构，位于所述预制封底(60)上方，其与所述钢套箱侧壁模板(50)内侧壁可拆卸的连接、且与所述预制封底(60)通过连接杆连接。

由上，本申请通过在陆上制作由预制封底，与所述预制封底垂直连接的钢套箱侧壁模板以及支撑结构构成的免调平模板系统，并且在制作时预留孔洞，有利于直接将预制好的模板系统吊装到海上待施工位置，提高了施工效率，且预制的预制封底与钢套箱侧壁模板垂直连接，有利于实现预制封底在海上施工时的免调平，减少了在海上作业的时间，降低了作业安全性低。

优选地，所述支撑结构包括：上挑梁(10)，与所述钢套箱侧壁模板(50)内侧壁可拆卸的连接；

下挑梁(20)，通过上、下挑梁的连接部分(30)与所述上挑梁(10)连接；

所述连接杆为吊杆(40)；所述吊杆的一端与所述上挑梁(10)或者与所述下挑梁(20)连接，另一端固定在所述预制封底(60)中。

由上，所述上下挑梁(10)结构用于加固所述系统，所述吊杆一端连接所述预制封底，有利于更好的加固所述系统。

优选地，所述钢套箱侧壁模板(50)包括：拼装组成侧壁模板的钢板，该钢板拼装的缝隙处设置有止水条。

由上，所述止水条用于防止所述系统漏水，所述槽钢及加强肋板有利于对所述钢套箱侧壁模板加固。

优选地，所述预制封底(60)包括：双层钢筋支架、设置于所述双层钢筋支架边缘的侧板、设置于所述孔洞边缘的基础环支撑件预埋钢板(70)。

由上，所述双层钢筋支架有利于加固预制封底，所述侧板用于对预制封底浇筑混凝土时防止侧漏，所述设置有圆台螺母的锚筋用于与钢套箱侧壁模板之间通过螺栓连接。

优选地，所述系统还包括：剪力键，焊接于所述基础环支撑件预埋钢板(70)与海上钢管桩之间。

由上，所述剪力键由钢板构成，所述剪力键呈环状布置于所述钢管桩四周，剪力键之间相互焊接，该剪力键用于将所述系统固定至钢管桩上，同时，有利于后续浇筑混凝土封洞，以加固预制封底与海上钢管桩的连接。

优选地，所述所述钢套箱侧壁模板(50)的内壁涂有脱模剂；所述钢套箱侧壁模板(50)的外壁涂有防腐涂层。

由上，所述脱模剂有利于当还剩承台制作完成后将所述钢套箱侧壁模板(50)拆除，以便下次使用；所述防腐涂层有利于防止海水腐蚀。

同时，基于上述模板系统，本申请还提供了一种用于海上风电的承台的施工方法，所述方法包括步骤：

陆上制作所述模板系统：

将所述模板系统吊至运输驳上；

由运输驳运输至海上海上管桩位置，由起重船吊装所述模板系统，使海上管桩桩顶支撑于所述模板系统的下挑梁；

在预制封底孔洞边缘的基础环支撑件预埋钢板与对应的海上管桩之间焊接剪力键，在预留孔洞处浇筑混凝土使所述预制封底与所述钢管桩之间实现无缝连接。

由上，本申请整个模板系统在岸上预制，减少了海上现场搭设封底结构的时间，保证了海上作业安全；整个系统可在陆域预绑扎一部分钢筋，例如预制封底中的钢筋及支撑机构中的钢筋，并可提前设置部分预埋件，大大减少了海上作业时间；在钢管桩沉桩完成后，即可安装钢套箱进行下一步工序作业，保证了海上施工的连续性，缩短了承台的施工周期；集承台混凝土浇筑模板、桩芯吸泥平台等多种功能于一体，使施工更加便利。

优选地，所述施工方法，还包括步骤：

向所述模板系统中浇筑混凝土，使其填满整个模板系统，当混凝土达到指定强度时，将所述钢套箱侧壁模板(50)拆除。

由上，向所述模板系统中浇筑混凝土，大大减少了海上作业时间，同时，将钢套箱侧壁模板(50)拆除有利于将其运回陆上，以便后续继续重复利用。

优选地，所述施工方法，还包括步骤：

陆上制作所述模板系统过程中的调平步骤。

由上，通过在陆上制作模板系统的过程中对模板系统调平，有利于在海上安装后免调平

综上所述，本申请整个模板系统在岸上预制，且安装后免调平，减少了海上现场搭设封底结构的时间，保证了海上作业安全；整个系统可在陆域预绑扎一部分钢筋，例如预制封底中的钢筋及支撑机构中的钢筋，并可提前设置部分预埋件，大大减少了海上作业时间；在钢管桩沉桩完成后，即可安装钢套箱进行下一步工序作业，保证了海上施工的连续性，缩短了承台的施工周期；集承台混凝土浇筑模板、桩芯吸泥平台等多种功能于一体，使施工更加便利。综上所述，本申请克服了传统现搭式海上承台施工效率低、海上调平困难、作业环境恶劣导致作业安全性低等缺点。具有海上施工作业时间短，安装后免调平，稳定性强，承载力高等有益效果，特别适用于高桩承台式基础的承台混凝土浇筑、桩芯吸泥作业等多项施工作业。

附图说明

图1为本发明的模板系统的剖面图；

图2为本发明的模板系统的俯视图；

图3为本发明的模板系统的钢套箱侧壁模板的展开示意图；

图4为本发明的模板系统的预制封底的俯视图；

图5为本发明的模板系统的预制封底与钢套箱侧壁模板的连接部分的示意图；

图6为本发明的模板系统的吊杆的示意图。

具体实施方式

为克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种用于海上风电的承台施工的模板系统及承台的施工方法，以克服传统现搭式海上施工平台，施工效率低、以及海上作业时间长导致作业安全性低等缺点。

实施例一

如图1-2所示，本发明提供的一种用于海上风电的承台施工的模板系统，包括：

预制封底底模(90)；该所述预制封底底模(90)在陆上预制，包括：由[10a槽钢构成的圆形支撑骨架、在使用水准仪测量其整体水平度后设置于所述圆形支撑骨架底部的钢板、用于加固所述骨架的两端焊接于所述槽钢上的钢筋、设置于所述圆形支撑骨架侧面的侧板、浇筑于所述圆形支撑骨架中的混凝土、以及铺装于所述圆形支撑骨架上的8mm钢板。

钢套箱侧壁模板(50)；所述钢套箱侧壁模板(50)垂直设置于所述预制封底底模(90)的外边缘；所述钢套箱侧壁模板(50)由8块8mm厚的钢板拼装组成，所述钢板每片为整体平面(无拼缝)，钢板与钢板之间的拼装缝平整度误差控制小于3mm,该钢板拼装的缝隙处设置有定制橡胶止水条以确保结构不漏水。侧壁钢板之间采用m24高强螺栓51；所述钢套箱侧壁模板(50)还包括：用于对其加固的焊接于所述钢板上的[28a、[10a槽钢52及加强肋板(包括上肋板53、中间肋板54和下肋板55)。所述钢套箱侧壁模板(50)高度为6.6m。其展开后的效果图如图3所示。为增加钢套箱重复利用的次数，钢套箱侧壁模板外壁与海水接触面采取防锈防腐处理，钢套箱侧壁模板内壁涂有脱模剂。

预留桩位孔洞模板(80)；所述预留桩位孔洞模板(80)以偶数对称设置于所述预制封底底模(90)上；预留桩位孔洞模板(80)的大小为海上钢管桩的边缘放大30cm。模板采用椭圆形木模板。

预制封底(60)；所述预制封底(60)设置于设置有预留桩位孔洞模板(80)的预制封底底模(90)上，所述预制封底(60)与所述钢套箱侧壁模板(50)连接；如图4所示，为所述预制封底(60)的俯视图，所述预制封底(60)包括：双层钢筋支架、设置于所述双层钢筋支架边缘的侧板、一端与所述钢筋焊接另一端设置有圆台螺母的锚筋、设置于所述预留桩位孔洞模板(80)边缘的基础环支撑件预埋钢板(70)。其中，在预制封底(60)的中心以及预留桩位孔洞模板(80)的周围加强布置钢筋，钢筋的规格为φ18mm。预制封底中浇筑的混凝土为c45海工混凝土，厚度为65cm,单个预制封底混凝土方量约为82m³。如图5所示，预制封底(60)通过其预埋的一端设置有圆台螺母的锚筋61与钢套箱侧壁模板(50)通过m24高强螺栓62连接，图5中的63为预制封底混凝土、56为钢套箱侧壁模板(50)的壁体，57为钢套箱侧壁模板(50)的壁体面板。

支撑结构，所述支撑结构包括：上挑梁(10)；所述上挑梁(10)的两端通过高强螺栓与所述钢套箱侧壁模板(50)连接；下挑梁(20)；所述下挑梁(20)通过上下挑梁连接部分(30)与所述上挑梁(10)连接；吊杆(40)；所述吊杆的一端与所述上挑梁(10)或者与所述下挑梁(20)通过螺栓连接，连接处设置有一圆形垫板41以增加连接紧固性，另一端预埋在所述预制封底(60)中，所述吊杆为精轧螺纹钢，如图6所示，为一端连接上挑梁(10)，一端预埋在预制封底(60)中的吊杆的示意图，。

剪力键，所述剪力键用于焊接于所述基础环支撑件预埋钢板(70)与海上钢管桩之间。所述剪力键由钢板构成，所述剪力键呈环状布置于所述钢管桩四周，剪力键之间相互焊接，该剪力键用于将所述系统固定至钢管桩上，同时，有利于后续浇筑混凝土封洞，以加固预制封底与海上钢管桩的连接。

综上所述，本申请整个模板系统在岸上预制，且安装后免调平，减少了海上现场搭设封底结构的时间，保证了海上作业安全；整个系统可在陆域预绑扎一部分钢筋并可提前设置部分预埋件，大大减少了海上作业时间；在钢管桩沉桩完成后，即可安装钢套箱进行下一步工序作业，保证了海上施工的连续性，缩短了承台的施工周期；集承台混凝土浇筑模板、桩芯吸泥平台等多种功能于一体，使施工更加便利。由上，本申请克服了传统现搭式海上施工平台，施工效率低、承载力小、作业环境差等缺点，本申请具有海上施工作业时间短，安装后免调平，稳定性强，承载力高等有益效果，特别适用于高桩承台式基础的承台混凝土浇筑、桩芯吸泥作业等多项施工作业。

实施例二

基于上述用于海上风电的承台施工的模板系统，本申请还提供了一种用于海上风电的承台的施工方法，包括步骤：

a、陆上制作模板系统：

a1、在陆上制作预制封底底模(90)，制成由槽钢构成的圆形支撑骨架，使用水准仪测量其水平度后，通过在所述圆形支撑骨架底部设置一钢板进行封底底模调平；在槽钢之间焊接钢筋以加固所述圆形支撑骨架；设置所述圆形支撑骨架侧面的侧板；浇筑于所述圆形支撑骨架中混凝土；浇筑混凝土后于其上铺装钢板；

a2、在所述预制封底底模(90)的外边缘连接设置有与其垂直的钢套箱侧壁模板(50)；包括：由钢板拼装组成所述钢套箱侧壁模板(50)，在该钢板拼装的缝隙处设置止水条；设置用于加固所述钢套箱侧壁模板的焊接于所述钢板上的槽钢及加强肋板；在所述钢套箱侧壁模板(50)的内壁涂脱模剂；在所述钢套箱侧壁模板(50)的外壁涂防腐涂层；

a3、在所述预制封底底模(90)上设置预留桩位孔洞模板(80)；

a4、在设置有预留桩位孔洞模板(80)的预制封底底模(90)上设置预制封底(60)，包括：设置双层钢筋支架、设置于所述双层钢筋支架边缘侧板、设置于所述预留桩位孔洞模板(80)边缘预埋钢板(70)、设置一端与所述钢筋焊接另一端设置有圆台螺母的锚筋、如图5所示，该圆台螺母与钢套箱侧壁模板(50)通过m24高强螺栓连接。

a5、设置两层挑梁结构的支撑结构，包括：设置上挑梁(10)；上挑梁(10)的两端与所述钢套箱侧壁模板(50)通过高强螺栓连接；连接时通过水准仪测量保证挑梁支撑系统的水平度；设置下挑梁(20)；所述下挑梁(20)通过上下挑梁连接部分(30)与所述上挑梁(10)连接；设置吊杆(40)；所述吊杆的一端与所述上挑梁(10)或者与所述下挑梁(20)通过螺栓连接，另一端预埋在所述预制封底(60)中，所述吊杆为精轧螺纹钢；如图6所示，为一端连接上挑梁，一端预埋在预制封底中的吊杆的示意图。

a6、使用水准仪测量所述支撑结构的水平度，以及使用垂直度测量仪测量所述钢套箱侧壁模板(50)的垂直度，待调整所述支撑结构水平以及所述钢套箱侧壁模板(50)垂直后，向所述预制封底(60)中浇筑商品混凝土，并对其进行淡水养护。

b、海上安装作业：

b1、海上钢管桩沉桩完成后，用gps测出所述钢管桩桩顶设计标高，而后割除钢管桩桩顶至设计标高，使钢管桩桩顶处于一个水平面，将步骤a中制作的预制封底(60)的混凝土强度达到75％时，将整个模板系统吊至运输驳上。其中，8个吊耳设置在钢套箱侧壁的28a槽钢双拼的位置上，钢丝绳采用四根76mm粗的钢芯钢丝绳，两个吊耳共用一根钢丝绳。350t起重船在码头高水位时就位起吊，运输驳选用2000t方驳，预制封底和钢套箱整体在方驳上使用8根钢丝绳配花篮螺丝及拉紧器固定。钢套箱、预制封底整体出运前可将限位钢板，剪力件钢板、焊机等材料设备放在套箱内一起吊装出运。

b2、运输至现场机位后起重船在高平潮进位、抛锚，然后低潮位时起吊，钢套箱、预制封底整体徐徐转向至承台柱上方，调整安装方位，带紧二根缆风绳，起重工指挥就位下放钢套箱，为了更精确就位，采用边安装、边测量调整、逐步焊接限位板和加垫钢板的办法。其中，所述钢管桩桩顶支撑于所述模板系统的下挑梁(20)；

b2、在基础环支撑件预埋钢板(70)与钢管桩之间焊接剪力键，并在预留孔洞处浇筑混凝土，以使所述预制封底(60)与所述钢管桩之间实现无缝连接；剪力键采用20mm厚q345钢板与钢管桩侧壁和封底预埋钢板双面直角焊接、单条焊缝长度10—30cm,剪力件环形均匀布置，一根桩位置焊缝总长不少于7.2mm。预制封底预留桩位孔洞处采用吊模浇筑c50海工混凝土封洞，浇筑前孔洞处侧面混凝土进行凿毛处理。

b3、当混凝土达到指定强度时，向所述模板系统中浇筑混凝土，使其填满整个模板系统，当混凝土达到指定强度时，将所述钢套箱侧壁模板(50)拆除，并将其运回陆上，以便重复使用。

综上所述，本申请整个模板系统在岸上预制，且安装后免调平，减少了海上现场搭设封底结构的时间，保证了海上作业安全；整个系统可在陆域预绑扎一部分钢筋并可提前设置部分预埋件，大大减少了海上作业时间；在钢管桩沉桩完成后，即可安装钢套箱进行下一步工序作业，保证了海上施工的连续性，缩短了承台的施工周期；集承台混凝土浇筑模板、桩芯吸泥平台等多种功能于一体，使施工更加便利。由上，本申请克服了传统现搭式海上施工平台，施工效率低、承载力小、作业环境差等缺点，本申请具有海上施工作业时间短，安装后免调平，稳定性强，承载力高等有益效果，特别适用于高桩承台式基础的承台混凝土浇筑、桩芯吸泥作业等多项施工作业。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。总之，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。