一种海上风电导管架基础及其海洋牧场网箱施工方法与流程

1.本发明属于海上风电工程领域，具体涉及一种海上风电导管架基础及其海洋牧场网箱施工方法。


背景技术：

2.海上风电与海洋牧场融合发展模式是当前海洋经济发展的一个热点，其中，基于各种形式的海上风电基础，加装海洋牧场大型网箱是该发展模式的一种实施形式。而海上风电导管架基础，其内部空间大，可养殖水体体积在近万立方，深水条件下可达数万立方，具备良好的网箱养殖条件。但网箱具体如何安装是个棘手问题，现有技术普遍存在网箱安装过于繁琐，效率不够高的问题。


技术实现要素：

3.为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种海上风电导管架基础及其海洋牧场网箱施工方法的技术方案。
4.一种海上风电导管架基础，包括桩台、若干设置于桩台下端的桩腿及海洋牧场网箱，相邻两根桩腿之间设置若干组斜撑，每组斜撑包括两根呈x形的斜撑，其特征在于，桩腿与斜撑之间构成若干个三角空间，所述海洋牧场网箱包括若干配合安装于所述三角空间上的模块化安装件及通过模块化安装件围布于导管架基础外围和底部的网衣组件，所述模块化安装件包括三根条形框架，三根条形框架首尾相连构成三角形结构，其中一根条形框架沿其长度方向间隔设置若干桩腿抱箍，所述桩腿抱箍用以桩腿，另外两根条形框架分别沿其长度方向间隔设置若干斜撑抱箍，所述斜撑抱箍用以抱紧斜撑，所述桩腿抱箍和斜撑抱箍上均设置眼板，所述眼板和条形框架用以安装网衣组件。
5.进一步地，所述桩腿抱箍为半环结构，其用以与另一网箱模块化安装件上对应的桩腿抱箍通过紧固件连接并抱紧桩腿。
6.进一步地，所述斜撑抱箍为半环结构，其两端通过绳索相连，以抱紧斜撑。
7.进一步地，所述桩腿抱箍和/或斜撑抱箍上滑动套设圈梁，所述圈梁与对应条形框架固定连接，所述眼板设置于圈梁上。
8.进一步地，所述眼板通过设置的垫块连接于对应抱箍上。
9.进一步地，所述条形框架包括若干连接条，所述连接条与对应抱箍交错设置，相邻抱箍之间通过连接条相连。
10.进一步地，所述条形框架之间焊接固定。
11.本发明提供一种如上所述海洋牧场网箱的施工方法，包括：将网箱模块化安装件吊装到导管架基础的侧面；将斜撑抱箍安装到斜撑上，将桩腿抱箍安装到桩腿上；将网衣组件安装到网箱模块化安装件上。
12.进一步地，网衣组件分成多片进行安装。
13.进一步地，吊装网箱模块化安装件前，在网箱模块化安装件上固定浮子。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）本发明将海上风电导管架基础与海洋牧场养殖网箱结合，实现了海上风电与海洋牧场结构融合开发，可发挥各自优点，实现电力、运维等资源的共用，创造额外的经济价值；2）本发明针对导管架基础特有的结构形式，开发了模块化安装件，将网衣固定件模块化，进行模块化安装，简单、高效地实现了网箱固定件在已建成导管架基础上的后期加装；也无需水下焊接来固定网箱，适合海上风电场的恶劣、短窗口期海况，将大幅降低施工成本；3）本发明针对导管架基础提出的网箱结构形式，具备可延伸功能，在满足强度要求的前提下，可以进一步拓展网箱养殖水体体积；4）本发明中模块化安装件与桩腿、斜撑接触面积小，所占据的结构外表面面积小，可充分避免与提前焊接在基础上的附属结构如基础靠船件、电缆、牺牲阳极的干涉，具备很好的可行性；5）本发明充分利用了导管架基础已有结构进行网箱加装固定，网箱强度性能好，菱形网衣及网纲的布置形式，对于导管架基础具有良好的适应性；6）本发明网箱施工吊装时，吊机在基础外部作业即可，无需在导管架基础内部开展吊装作业，施工工艺简单。
附图说明
15.图1为本发明的一种海上风电导管架基础结构示意图之一；图2为本发明的一种海上风电导管架基础结构示意图之二；图3为本发明的一种海上风电导管架基础中模块化安装件结构示意图；图4为本发明的一种海上风电导管架基础中模块化安装件于桩腿和斜撑的连接时的结构示意图之一；图5为本发明的一种海上风电导管架基础中模块化安装件于桩腿和斜撑的连接时的结构示意图之二；图6为本发明的一种海上风电导管架基础中条形框架与斜撑抱箍连接结构示意图；图7为本发明的一种海上风电导管架基础另一种实施方式中条形框架与斜撑抱箍连接结构示意图；图8为本发明的一种海洋牧场网箱的施工方法流程图。
具体实施方式
16.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、
ꢀ“
另一端”、
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外侧”、
ꢀ“
上”、
ꢀ“
内侧”、
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水平”、
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同轴”、
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中央”、
ꢀ“
端部”、
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长度”、
ꢀ“
外端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
17.下面结合附图对本发明作进一步说明。
18.请参阅1-7，一种海上风电导管架基础，包括桩台、若干设置于桩台下端的桩腿3及海洋牧场网箱，相邻两根桩腿3之间设置若干组斜撑4，每组斜撑4包括两根呈x形的斜撑4，桩腿3与斜撑4之间构成若干个三角空间，海洋牧场网箱结构整体如下图1所示，其通过在导管架基础1外围及底部固定网衣2，围起导管架基础1内部水体空间，实现网箱养殖，其包括若干配合安装于三角空间上的模块化安装件5及通过模块化安装件5围布于导管架基础1外围和底部的网衣组件，模块化安装件5包括三根条形框架53，三根条形框架53首尾相连构成三角形结构，其中一根条形框架53与桩腿3相对应，其沿自身长度方向间隔设置若干桩腿抱箍51，桩腿抱箍51用以抱紧导管架基础的桩腿3，另外两根条形框架53与斜撑4相对应，其沿自身长度方向间隔设置若干斜撑抱箍52，斜撑抱箍52用以抱紧导管架基础的斜撑4，桩腿抱箍51和斜撑抱箍52上均设置眼板56，眼板56和条形框架53用以安装网衣组件。其中，桩腿抱箍51和斜撑抱箍52统称为抱箍。
19.可以理解，在上述技术方案中，本发明采用模块化安装方法，针对每一个导管架基础1的桩腿3与斜撑4之间构成的三角形空间，设置条形框架53、桩腿抱箍51、斜撑抱箍52、眼板56等结构，简单、高效地实现了导管架基础网箱结构的安装，对海洋资源的立体开发大有裨益。
20.继续参阅图6，条形框架53由若干连接条构成，连接条与对应抱箍交错设置，相邻抱箍之间通过连接条相连。也就是说，条形框架53为分体结构，其包括若干个分开的连接条。
21.继续参阅图3-5，桩腿抱箍51为半环结构，其需要与另一网箱模块化安装件上对应的桩腿抱箍51配合使用，使用时两个状态抱箍51通过紧固件连接并抱紧桩腿3。
22.继续参阅图6，斜撑抱箍52同样为半环结构，其两端通过绳索55相连，以抱紧斜撑4。
23.进一步参阅图6，斜撑抱箍52上沿周向滑动套设圈梁54，圈梁54与对应连接条焊接，眼板56直接焊接在圈梁54上。
24.需要说明的是，斜撑抱箍52也可以取消圈梁54的结构，眼板56直接焊接在斜撑抱箍52上；同样地，桩腿抱箍51可以设置圈梁54，也可以不设置圈梁54。
25.此外，相邻的条形框架53之间通过端部焊接固定。安装时，将模块化安装件5整体安装在桩腿3上，即可通过眼板56等固定网衣2。为便于安装，该模块化安装件5中桩腿抱箍51和斜撑抱箍52有所不同，桩腿抱箍52在单个模块化安装件5上，只有半片抱箍，呈半圆状，将与导管架基础1另一侧面同样模块化安装件5的桩腿抱箍52的半片抱箍配合联接，通过紧固件紧固，如图5所示，通过两个模块化安装件5的配合，将其固定在桩腿3上。而斜撑抱箍52上的抱箍半圆，将配合绳索55进行固定。绳索55一端提前固定在抱箍耳板上，安装时，另一端绕过斜撑4，固定在该抱箍另一个抱箍耳板上，由此固定。绳索55一般采用钢绳，需具备变形小、抗磨损等特性，可根据结构强度要求，调整绳索55直径、数量等参数，变形小使得钢绳可以紧固抱箍，抗磨损，是为了保证绳索55在水动力长期作用下轻微晃动，与桩腿3上贝类附着物等摩擦时，不易损坏。
26.另外，可在部分斜撑抱箍52上设计转动功能，便于抱箍安装时的初步固定，具体实现方式如图6所示，在斜撑抱箍52的箍板上提前套一个稍大一些的圈梁54，圈梁54与连接条
焊接固定，这样斜撑抱箍52即可实现绕斜撑4的转动。
27.如图7所示，在本发明的另一种实施方式中，眼板56通过设置的垫块57连接于圈梁54上。
28.请参阅图8，一种如上所述海洋牧场网箱的施工方法，包括：s1 将网箱模块化安装件5吊装到导管架基础1的侧面；s2 将斜撑抱箍52安装到斜撑4上，将桩腿抱箍51安装到桩腿3上；s3 将网衣组件安装到网箱模块化安装件5上。
29.具体地，进行吊装作业时，可以在整个模块化安装件5上部提前固定浮子，根据实际情况选择在下部搭配沉子，通过浮子的浮力与沉子的重力，调整网箱模块化安装件5的姿态，便于水下的实施。
30.吊装时，首先将桩腿抱箍51从侧面贴近桩腿3，贴近后，将整个模块化安装件5沿桩腿3进行转动，使斜撑的抱箍52贴近斜撑，由于导管架基础1侧面本身具备一定的角度，一般在1:5或1：6，此时，在重力的作用下，整个模块化安装件5通过斜撑抱箍52抱住斜撑4侧面，这样能贴住整个导管架基础1侧面，为增强模块化安装件5安装时的稳定性，将斜撑抱箍52设计成可以转动，即设计圈梁54的结构，将模块化安装件5吊装贴近导管架基础1后，将部分带圈梁54的斜撑抱箍52由贴合斜撑4侧面转动至贴合斜撑4上表面，在重力的作用下，即可箍住斜撑4。整个模块化安装件5，在两个斜撑4处均被卡住，即可实现模块化安装件5的初步稳定，由此便于开展后续的进一步固定作业，将斜撑抱箍52的钢绳55拉紧，将整个模块化安装件5固定在斜撑4上；由此可以吊装导管架基础1侧面另一个固定在该桩腿3上的模块化安装件5，同样进行初步固定，最后将桩腿4处的两个桩腿抱箍51通过螺栓进行完全固定，完成安装。同样，可完成导管架基础其他部分的模块化安装件5安装。
31.模块化安装件5安装完成后，进一步开展网衣组件的安装工作，网衣组件采用分块法，分成多片网衣2进行安装。网衣2搭配网纲进行固定，通过网纲承受网衣水动力。网纲沿斜撑4呈现菱形布置，减小了单根网纲的最大长度，网衣2受力更为均匀，适合导管架基础1的斜撑结构，如图2所示，将网纲固定在抱箍侧面焊接的眼板56上，网衣2边缘固定在条形框架53上，即可实现网衣2的封闭。
32.值得注意的是，导管架基础1侧面由四条斜撑4形成的菱形空间，此处安装单片菱形的网衣2，也安装在斜撑4上的斜撑抱箍52的眼板56即可，即单个斜撑抱箍52处的眼板56将被其上部和下部两片网衣2的网纲共用。而处于底部的网衣2，可考虑桩腿3顶部距离海床面的实际高度，在保证底部网衣2高度离海床面5 m左右的条件下，适当延伸底部桩腿抱箍51，同样将侧面的网衣2固定在桩腿抱箍51及斜撑抱箍52的眼板56上，最后再将底部的网衣2连接在四个侧面的网衣2的底部，底部的网衣2同样搭配网纲。由于导管架基础1底部波浪力很小，且网衣2在海流力作用下的截面积小，底部的网衣2受力较小，将其网纲与侧面的网衣2的网纲连接简单固定即可；再通过在底部的网衣2上悬挂沉子6，使网衣2处于张紧状态，保证网箱容积。
33.另外，由于本发明的网衣结构在导管架基础1外部实现了完全封闭，将桩腿3、斜撑4等均包含在网箱内部，因此，在满足水动力要求的情况下，可以在抱箍箍板上增加连接结构，将眼板56、条形框架53向外延伸，拓展网箱养殖水体空间，如图7所示，增加一种空心的垫块57用于连接即可。
34.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。