本发明涉及海上风电单桩基础领域，具体涉及一种软土海床海上风机单桩基础整体拆除辅助工装及拆除工艺。
背景技术
海上风电场设施的一般使用寿命为25年，原则上，在海上风电场过了使用期限后，应进行设施的拆除，现场的所有碍航物应清除。退役的海上风电场桩基结构应切割到海床泥面2m以下。传统拆除工艺中，海洋石油平台拆除时，桩基拆除一般采用切割工艺，即进入桩内设置喷射切割设备和泵设备，从桩内向外面泵泥浆；而后安设聚能爆破、金刚石绳锯机和高压水研磨料切割等设备，再用水力割刀切割或热熔切割工艺对桩基进行切割，但该工艺存在桩基下部仍残留在海床等问题。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明提供了一种软土海床海上风机单桩基础整体拆除辅助工装及拆除工艺，拆除干净，效果好，对弃置后风电场海域的再开发影响小，并填补了国内大直径钢管桩拆除空白。
本发明采用的技术方案是：
一种软土海床海上风机单桩基础整体拆除辅助工装，包括密封装置、水利液压加压系统、辅助拆除气囊、气囊充气装置、辅助拆除气囊支撑支架、数台挂壁式振动器和高压侧壁减摩阻喷水系统。
进一步的，所述密封装置包括单桩密封盖和密封塞，所述单桩密封盖包括与单桩顶同型号的环形法兰和与环形法兰的法兰垫同尺寸的环形橡胶密封圈，所述环形法兰内焊接设置有圆形钢板，所述圆形钢板后焊接设置有型钢龙骨支架，所述圆形钢板上还设置有注水孔、排气孔和排气阀。
进一步的，所述水利液压加压系统包括高压水泵、管阀和管道。
进一步的，所述辅助拆除气囊包括可套在海上风机单桩基础上的圆环形气囊，所述气囊壁为橡胶气囊壁，内设置有钢丝加强肋，所述圆环形气囊中间还设置有分隔壁，将气囊分隔成若干气室，所述若干个气室上均设置有气阀。
进一步的，所述气囊充气装置包括空压机、管道和阀门。
进一步的，所述辅助拆除气囊支撑支架为环形桁架式钢结构。
一种软土海床海上风机单桩基础整体拆除工艺，其特征在于，包括以下步骤：
a、风电机组的拆除：利用自升式平台依次拆除叶轮、机舱、上中下塔筒和塔底设备，将所有拆除组件通过运输船运输至岸上；
b、风机单桩基础辅助结构的拆除：拆除平台、靠船结构和j形电缆套管；
c、单桩基础本体的拆除：①辅助拆除工装的安装：用密封塞将单桩侧壁的电缆孔均堵住；将单桩密封盖中的包括环形橡胶密封圈在内的环形法兰固定安装至单桩顶原有法兰的法兰面上；在单桩基础侧壁上安装水利液压加压系统；将圆环形气囊套在单桩基础上，控制气囊位置高于低潮位，低于高潮位；将环形桁架式钢结构的辅助拆除气囊支撑支架套在单桩上，位于圆环形气囊上方，并将气囊支撑支架上部与单桩基础外侧壁焊接固定在一起；安装气囊充气装置；在单桩基础外壁焊装挂壁式振动器；环绕单桩基础外壁安装高压侧壁减摩阻喷水系统；
②拆除前准备工作：低潮位时用气囊充气装置分别给圆环形气囊的若干个气室充气；打开单桩密封盖中圆形钢板上的排气阀，启动水利液压加压系统中的高压水泵，持续向单桩基础内注水，注满后关闭排气阀，并继续持续向单桩基础内高压注水；高潮位时打开挂壁式振动器和高压侧壁减摩阻喷水系统；
③单桩基础的上拔：单桩基础内灌满海水，又不断通过高压水泵向密封单桩基础内注水，单桩基础内水压不断增加，对单桩基础顶部的单桩密封盖产生一个巨大的上升顶力，辅助拆除气囊在高潮位时产生上浮力，在壁式振动器的扰动作用和高压侧壁减摩阻喷水系统的水力作用下，单桩基础外侧壁与海床软土之间的摩擦力又不断减小，当上升顶力和上浮力大于单桩基础外侧壁与海床软土之间的摩擦力时，单桩基础克服侧壁与海床软土之间的摩擦力，单桩基础上拔，至脱离海床即可。
本发明的有益效果是：填补了国内大直径钢管桩的拆除空白，与传统的海洋石油平台拆除工艺相比，具有拆除干净、彻底，效果好，对弃置后风电场海域的再开发影响小的优点，且保持了所拆除的单桩基础的完整性，可进行回收护理处理，进行循环利用，节约了资源。
附图说明
图1为本发明中辅助拆除工装安装完成后的结构示意图。
图2为本发明中辅助拆除工装安装完成后的顶部结构部分放大示意图。
图3为本发明中圆环形气囊的俯视图。
其中：1、单桩基础，2、单桩密封盖，21、环形法兰，22、环形橡胶密封圈，23、圆形钢板，24、龙骨支架，3、挂壁式振动器，4、辅助拆除气囊支撑支架，5、高压侧壁减摩阻喷水系统，6、圆环形气囊，61、分隔壁，62、气室，63、气阀。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的保护范围的限定。
如图1、图2和图3所示，一种软土海床海上风机单桩基础整体拆除辅助工装，包括密封装置，用于对单桩基础的密封，具体包括封住单桩基础侧壁上的电缆孔的密封塞和封住单桩基础顶端的单桩密封盖2，单桩密封盖2包括环形法兰21，环形法兰21的尺寸和单桩基础顶端的法兰尺寸大小一致，单桩密封盖2还包括与环形橡胶密封圈22，环形橡胶密封圈22的尺寸大小与环形法兰21的法兰垫尺寸大小一致，环形法兰21内焊接设置有圆形钢板23，圆形钢板23后焊接设置有型钢龙骨支架24，圆形钢板23上还设置有注水孔、排气孔和排气阀，工装还包括水利液压加压系统、辅助拆除气囊、气囊充气装置、辅助拆除气囊支撑支架4、数台挂壁式振动器3和高压侧壁减摩阻喷水系统5，水利液压加压系统包括高压水泵、管道和安装在管道上的管阀，用于向单桩基础内灌注海水，辅助拆除气囊包括可套在海上风机单桩基础上的圆环形气囊6，圆环形气囊6的气囊壁为橡胶气囊壁，内设置有钢丝加强肋，圆环形气囊6中间还设置有分隔壁61，将气囊分隔成八个气室62，八个气室62上均设置有气阀63，圆环形气囊6用于套在单桩基础1上，为单桩基础1提供向上的浮力，气囊充气装置包括空压机、管道和阀门，用于为圆环形气囊6充气，辅助拆除气囊支撑支架4为环形桁架式钢结构，套装在单桩基础1上，对圆环形气囊6起到限位作用，挂壁式振动器3安装在单桩基础1上起到带动单桩基础1震动移位，以减小与海床之间的摩擦阻力作用，高压侧壁减摩阻喷水系统5可为一组高压喷水管，通过持续不断地向海床进行高压水柱的冲击，使海床松软，从而减小单桩基础1与海床之间的摩擦阻力。
使用上述一种软土海床海上风机单桩基础整体拆除辅助工装整体拆除单桩基础时，具体步骤如下：
a、风电机组的拆除：利用自升式平台依次拆除叶轮、机舱、上中下塔筒和塔底设备，将所有拆除组件通过运输船运输至岸上，进行回收利用；
b、风机单桩基础辅助结构的拆除：直接通过切割的方式拆除平台、靠船结构和j形电缆套管，并拖走即可；
c、单桩基础1本体的拆除：①辅助拆除工装的安装：用密封塞将单桩侧壁的电缆孔均堵住，同时在对单桩基础1桩顶的原有法兰进行清理后将单桩密封盖2中的包括环形橡胶密封圈22在内的环形法兰21固定安装至单桩顶原有法兰的法兰面上，并通过螺栓将环形法兰21和原有法兰固定在一起，完成单桩基础1的密封；在单桩基础1侧壁上安装水利液压加压系统；将圆环形气囊6套在单桩基础1上，控制气囊位置高于低潮位，低于高潮位；将环形桁架式钢结构的辅助拆除气囊支撑支架4套在单桩上，位于圆环形气囊6上方，并将气囊支撑支架4上部与单桩基础1外侧壁焊接固定在一起；在圆环形气囊6所在位置处安装气囊充气装置；在单桩基础外壁焊装挂壁式振动器3；环绕单桩基础1外壁偏下位置安装高压侧壁减摩阻喷水系统5；
②拆除前准备工作：低潮位时用气囊充气装置分别给圆环形气囊6的八个气室62充气，将每个气室62内的气体都充至气室62体积的2/3；打开单桩密封盖2中圆形钢板23上的排气阀，启动水利液压加压系统中的高压水泵，通过管道持续向单桩基础1内注水，排气阀中出水即表示已注满，注满后关闭排气阀，并继续持续向单桩基础内高压注水；高潮位时打开挂壁式振动器3和高压侧壁减摩阻喷水系统5；
③单桩基础的上拔：单桩基础1内灌满海水，又不断通过高压水泵向密封单桩基础1内注水，单桩基础1内水压不断增加，对单桩基础1顶部的单桩密封盖2产生一个巨大的上升顶力，辅助拆除气囊在高潮位时产生上浮力，顶在固定在单桩基础1上的辅助拆除气囊支撑支架4下方，将上浮力传递至单桩基础1，在壁式振动器3的扰动作用和高压侧壁减摩阻喷水系统5的水力冲击作用下，单桩基础1外侧壁与海床软土之间的摩擦力又不断减小，当上升顶力和上浮力大于单桩基础1外侧壁与海床软土之间的摩擦力时，单桩基础1克服侧壁与海床软土之间的摩擦力，单桩基础1上拔，补充圆环形气囊6的各气室62气体，调节各气室62的充气量，保证单桩基础1平稳上拔，直至完全脱离海床。
上述当桩基础的整体拆除过程，方便、快捷，因地制宜，利用单桩基础立于海床上的环境特征，配合辅助拆除工装，利用水压、浮力、震动作用和水柱冲击力实现单桩基础的整体拆除，一来无需大型起吊机等高成本设备，二来无需利用爆破设备等既破坏单桩基础完整性又污染海洋环境的设备，且拆除下来的完整的单桩基础可进行回收修护，进行循环利用，对物资也是一种节约。