一种采用柔性连接方式的大尺寸预制混凝土垫块结构水中转移方法与流程

1.本发明涉及海上风电技术领域，是一种适用于筒型基础近岸坐底预制的混凝土垫块结构通过柔性连接在水中转移的方法。


背景技术：

2.随着海上风电近海资源的不断开发，海上风电不断向深远海发展。相较于传统的基础，在同样的材料用量下筒型基础抵抗环境荷载的能力更加突显。为了进一步降低海上风电建造安装成本，筒型基础的建造安装从陆地预制、吊装下水逐步转变为水中预制。为了承受基础的竖向荷载，防止基础在建造过程中埋入海床，需要在基础底部设置一种大尺寸垫块结构。然而，由于尺寸及重量等原因，目前大尺寸预制混凝土垫块结构在水中安全性转移是亟待解决的问题。
3.本发明的目的是提出一种采用柔性连接方式的大尺寸预制混凝土垫块结构水中转移方法，该方法可以采用柔性连接方式，实现大尺寸预制混凝土垫块结构在水中转移并可重复使用。
4.本发明采用的技术方案是：
5.一种大尺寸预制混凝土垫块结构水中转移方法，其特征是：包括预制平台、用于承载垫块，包括若干浮箱，用于垫块的起浮；步骤如下：
6.1)将预制平台漂浮于水面，垫块和浮箱均在预制平台上建造，并提前放样，按照浮箱在垫块上的设计位置进行摆放；
7.2)对应浮箱内部强结构位置，焊接垫块起浮转移时的地令、吊耳受力结构；
8.3)通过垂直缆绳和斜拉缆绳分别连接地令与垫块预埋吊点和吊耳与垫块预埋吊点，两两浮箱之间通过水平缆绳连接，使得浮箱在水中运动时形成相互制约，提高整体的稳定性；
9.4)预制平台充水下沉，初期垫块与浮箱整体的重力大于浮力，将随着预制平台一起下沉，随着下沉深度的增加，浮箱外吃水高度增大，垫块与浮箱整体的浮力大于重力，整体起浮并与预制平台脱离；
10.5)通过外部牵引装置拉动垫块，使得浮箱与垫块水平移动，离开预制平台区域；
11.6)待垫块移动到指定位置后，往浮箱内充水，垫块与浮箱整体随着浮箱内部充水量的增加而不断下沉直至坐底；
12.7)解开浮箱与垫块之间的缆绳，浮箱具有自浮稳性，单独转移至预制平台区域进行下一个垫块的转移。
13.进一步的，预制平台充水前的浮力大于垫块和浮箱的重力，预制平台充水后下沉并与垫块和浮箱分离。
14.进一步的，浮箱充水前的浮力大于垫块的重力，经外力拖拽到达预定位置后，浮箱充水后与垫块一起下沉。
15.进一步的，步骤2)所述的地令焊接在浮箱侧面的强结构位置。
16.进一步的，步骤2)所述的吊耳8焊接在浮箱顶部强结构位置，通过斜拉缆绳与垫块预埋吊点相连，防止浮箱在水中产生较大倾角。
17.进一步的，步骤3)所述的水平缆绳连接两相邻浮箱之间的水平吊钩，使浮箱之间相互约束位移，提高整体结构在水中的稳定性，使浮箱之间相互约束位移。
18.本发明的有益效果是：
19.一种采用柔性连接方式的大尺寸预制混凝土垫块结构水中转移方法可以实现大尺寸预制混凝土面板结构在水中转移并可重复使用；利用浮箱的充排水功能实现垫块与浮箱整体的起浮与下沉，且浮箱可重复使用；垂直缆绳、斜拉缆绳、水平缆绳形成的柔性连接系统，既可以提高结构整体的稳定性，又不会因为约束刚度太大而造成主体结构的破坏。
附图说明
20.图1是本发明一种采用柔性连接方式的大尺寸预制混凝土垫块结构水中转移方法的轴侧视图；
21.图2是本发明一种采用柔性连接方式的大尺寸预制混凝土垫块结构水中转移方法的垂直缆绳连接局部图；
22.图3是本发明一种采用柔性连接方式的大尺寸预制混凝土垫块结构水中转移方法的水平缆绳连接局部图；
23.图4是本发明一种采用柔性连接方式的大尺寸预制混凝土垫块结构水中转移方法的浮箱顶部吊耳与水平吊钩布置图；
24.图5是本发明一种采用柔性连接方式的大尺寸预制混凝土垫块结构水中转移方法的垫块与浮箱整体起浮；
25.图6是本发明一种采用柔性连接方式的大尺寸预制混凝土垫块结构水中转移方法的浮箱与垫块连接图；
26.图7是本发明一种采用柔性连接方式的大尺寸预制混凝土垫块结构水中转移方法的垫块转移出预制平台示意图；
27.图8是本发明种采用柔性连接方式的大尺寸预制混凝土垫块结构水中转移方法的基础转移至垫块；
28.图中1、预制平台；2、浮箱；3、垫块；4、地令；5、垂直缆绳；6、水平缆绳；7、水平吊钩；8、吊耳；9、垫块预埋吊点；10、斜拉缆绳；11、筒型基础。
具体实施方式
29.本发明提供了一种大尺寸预制混凝土垫块结构水中转移方法，用于大尺寸预制混凝土垫块结构在水中转移，该方法通过预制平台实现对垫块的预制及承载，通过浮箱实现对垫块的起浮并经外力实现转移。
30.参见附图1-8，本发明大尺寸预制混凝土垫块结构水中转移装置及方法，采用柔性连接方式，主要由预制平台1、浮箱2、垫块3、地令4、垂直缆绳5、水平缆绳6、水平吊钩7、吊耳8、垫块预埋吊点9、斜拉缆绳10。其中浮箱2为垫块3的起浮装置，根据垫块3的尺寸及海域水深调整自身设计尺寸；垫块3为上部基础的承重结构，根据地基承载力设计尺寸；地令4焊接
在浮箱2侧面的强结构位置，主要提供垫块3竖直向上的力；垂直缆绳5为高强缆绳，直径根据所需要的破断力进行选择，连接地令4和垫块3上的垫块预埋吊点9；水平缆绳6连接两相邻浮箱2之间的水平吊钩7，使浮箱2之间相互约束位移，提高整体结构在水中的稳定性；所述的水平吊钩7设有若干个，纵向均布在浮箱2两侧；吊耳8焊接在浮箱2顶部强结构位置，通过斜拉缆绳10与垫块预埋吊点9相连，防止浮箱2在水中产生较大倾角。
31.本发明在预制平台1和浮箱2上设有充排水装置，分别设置在预制平台1的舱室内部以及浮箱2的舱室内部。预制平台1内部设置充排水管路系统，干舱内部设置水泵，水泵启闭控制线引入水上控制室进行控制；浮箱2充水通过水上离心泵进行抽水送入，排水通过浮箱2内部潜水泵进行抽水排出，潜水泵启闭控制线引入水上控制室进行控制。本发明的充排水装置的目的是通过充排水实现预制平台1和浮箱2的沉浮，以实现对本发明的水中转移操作。
32.本发明转移方法步骤如下：
33.当预制平台1漂浮于水面上时，垫块3和浮箱2均在预制平台1上建造，并提前放样，按照浮箱2在垫块3上的设计位置进行摆放；
34.对应浮箱2内部强结构位置，焊接垫块3起浮转移时的地4令、吊耳8等受力结构；
35.参见附图3-5，通过垂直缆绳5和斜拉缆绳10分别连接地令4与垫块预埋吊点9和吊耳8与垫块预埋吊点9，并且缆绳通过倒链进行提前张拉，防止缆绳因为起吊受力而产生大的变形；两两浮箱2之间通过水平缆绳6连接，使得浮箱2在水中运动时形成相互制约，提高整体的稳定性；
36.预制平台1充水下沉，初期垫块3与浮箱2整体的重力大于浮力，将随着预制平台1一起下沉。随着下沉深度的增加，浮箱2外吃水高度增大，垫块3与浮箱1整体的浮力大于重力，整体起浮并与预制平台1脱离；
37.参见附图7，通过外部牵引装置拉动垫块3，使得浮箱2与垫块3水平移动，离开预制平台区域；
38.待垫块3移动到指定位置后，往浮箱2内充水，垫块3与浮箱2整体随着浮箱内部充水量的增加而不断下沉直至坐底；
39.解开浮箱2与垫块3之间的缆绳，浮箱2具有自浮稳性，可单独转移至预制平台区域进行下一个垫块的转移。
40.本发明实施例中，垫块3为六边形面板结构，对边尺寸39m，厚度30cm；浮箱2宽2.5m，高12m，长15m；地令4额定拉力50t；垂直缆绳5与斜拉缆绳10为直径28mm的高强缆绳，水平缆绳6为直径28mm的普通尼龙缆绳；吊耳8按照60t的拉力进行设计；垫块预埋吊点9设计荷载50t。参见附图8，垫块3移至预定位置后，可将筒型基础11移至垫块3，进行下一步固定操作。本实施例中，预制的六边形筒型基础11直径为32m。