[发明专利]一种海上风电潜式基础结构及其整机安装施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及海洋结构工程的基础结构体系，具体的说，是涉及一种可浮运的海上风电潜式基础结构及整机安装施工方法。

背景技术

目前在海洋结构工程中，常用的基础型式包括桩基、支架式基础、导管架式基础、重力基础、筒型基础和浮动平台结构等几种。

一般情况下，桩基、支架式基础或导管架式基础所用钢管桩直径较大，重量较重，因此需要费用较高的打桩设备和海上运输设备进行施工。重力式基础需要提前对施工海域的海床设计处理，以使其能够承受较大的重力式基础传递的荷载，而处理海床需要的费用较高，尤其在水深条件较深时，涉及的机械设备及施工材料成本都比较高。筒型基础主要为长筒状的钢制结构，施工过程虽然对设备要求不高，但其在工作状态下很容易产生钢结构屈曲或下沉不到位的情况，往往难以达到基础上结构物的载荷要求。浮式平台结构目前有Spar平台或张力腿平台，其设计、建造和施工均比较复杂，成本投入非常高，对海域深度也有特别要求，特别是常见的浮式基础结构，施工设备要求较高，海域施工时费用较高。

综上所述，现有常见的海上基础结构形式通常结构重量较大，材料成本较高，施工过程对海洋条件、施工机具和施工周期要求也都比较高。

发明内容

本发明要解决的是传统海上潜式基础结构形式通常结构重量较大，材料及施工成本较高的技术问题，提供一种新型的海上风电潜式基础结构及其整机安装施工方法。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种海上风电潜式基础结构，包括密封空心的基础主体，所述基础主体下部为锥体，上部为与锥体一体连接的柱体、锥体或球冠体，所述基础主体顶部固接有过渡连接段，所述过渡连接段为密封中空的圆筒结构，所述圆筒结构中部设置有定位楔体；所述基础主体顶部还设置有进气/水孔、排气/水孔和锚链固定结构，所述基础主体中心设置有由上至下的锚链通道，所述锚链通道内穿有一端连接于所述锚链固定结构的锚链，所述锚链的另一端连接于固定在海床的锚体。

所述基础主体内设置有由钢板隔成的分舱结构，各个所述分舱结构之间设置有舱门。

所述分舱结构为方格状或蜂窝状。

所述基础主体的材料为钢材或混凝土。

所述锚体为桩结构、吸力锚、平板锚或重力式锚其中的一种。

所述定位楔体的外形为圆台，其顶部直径大于过渡连接段的圆筒结构外径0.5m-3m，底部直径大于过渡连接段的圆筒结构外径0.2m-1m，所述定位楔体的高度为1m-3m。

一种海上风电潜式基础结构的整机安装施工方法，包括如下步骤：

a．根据基础上部的风机载荷进行基础主体浮力设计，预制基础主体、锚体、第一锚链和第二锚链，并预制至少两个相同的浮箱构件，所述浮箱构件能够拼合成密封空心且为外形为宽扁柱体的浮箱，所述浮箱中心设置有与所述过渡连接段的定位楔体相匹配并能够与其楔紧的定位通孔，所述浮箱顶部设置有注水孔；

b.基础主体漂浮于水面，将浮箱构件组合拼装于过渡连接段外部，使拼装而成的浮箱的定位通孔套在定位楔体上，采用辅助施工船舶上的泵送水系统通过进气/水孔向基础主体内打入水体，直至基础主体下沉到过渡连接段的定位楔体与浮箱的定位通孔楔紧，关闭泵送水系统，密封进气/水孔；

c．在过渡连接段顶部安装风机整机，并将基础主体与风机整机整体拖航至施工场地；

d．将锚体沉入海底并固定于海床，锚体与第一锚链连接，第一锚链末端连接第一浮标作为施工指示标记；

e．将第二锚链的一端在基础主体中心的锚链通道由顶部穿入、底部穿出，第二锚链穿出端连接漂浮在海面的第二浮标；

f．借助第一浮标和第二浮标的指示作用，将连接第一浮标的第一锚链端部和连接第二浮标的第二锚链端部相互连接，同时拆除第一浮标和第二浮标，使第一锚链和第二锚链连接为一根新的锚链，称为第三锚链；

g．采用辅助施工船舶上的泵送水系统通过进气/水孔向基础主体内打入水体，直至基础主体下沉潜入水中并到达设计深度，关闭泵送水系统，密封进气/水孔；

h．采用辅助施工船舶上的绞锚机将第三锚链从基础主体的锚链通道顶部带出，直至第三锚链呈初步张紧的直立状态，将第三锚链伸出锚链通道顶部以外的部分拆解回收，并将剩余部分的第三锚链端头与基础主体顶部的锚链固定结构连接固定；

i．采用辅助施工船舶上的泵送气系统通过进气/水孔向基础主体内打入气体，打入的气体将基础主体内部的水体通过排气/水孔置换出基础主体，基础主体整体的浮力增加至设计值后，关闭泵送气系统，密封进气/水孔和排气/水孔；