[发明专利]一种适用于海上风电筒型基础的水上预制装置及方法

说明书

本发明公开一种适用于海上风电筒型基础的水上预制装置及方法，预制装置包括预制平台、大浮箱、预制底座、筒壁外钢膜、筒壁内钢膜、浇筑隔仓板、小浮箱和缆绳；预制平台为内部中空的钢制方箱结构，预制平台的中部嵌入设置有一圈六边形混凝土结构的预制底座；预制平台的四角分别设置有大浮箱，大浮箱为内部中空的长方体结构；筒壁外钢膜、筒壁内钢膜及浇筑隔仓板均为模块化结构；浇筑六边形筒型基础前，在预制底座上部架设筒壁外钢膜和筒壁内钢膜；筒壁外钢膜和筒壁内钢膜之间设有浇筑隔仓板；小浮箱通过缆绳设置于筒壁外钢膜外表面。本发明预制装置实现六边形筒型基础结构的两阶段快速预制，并可重复利用。

技术领域

本发明涉及海上风电技术领域，尤其是一种适用于海上风电筒型基础的水上预制装置及方法。

背景技术

近年来，全球海上风电的规模化开发速度明显加快。欧洲之外，中国迅速成为新的增长引擎。根据国家能源局统计，2019年，我国新增海上风电装机198万千瓦，累计装机容量达到593万千瓦。当前，我国海上风电依然处于规模化开发的初期，为了进一步贯彻落实平价上网的目标，未来我国海上风电必将向深海、大容量、低成本方向发展。

相对于陆上风电，海上风电技术的主要难点在于基础结构的稳定。目前，除了常见的单桩基础、多桩承台、导管架等结构，工程人员还开发了更加稳定的筒型基础结构，这类结构的优势在于即不需要深土的承载力，也对表层土没有很高的要求，其成本低廉且施工速度快，海上作业窗口期短。未来，考虑到进一步降低成本，提高吊装、浮运的安全性能及基础运行的承载性能，筒型基础结构逐步由钢筒向混凝土筒发展，而结构形式逐渐由圆形向多边形发展。

目前，筒型基础的预制都在港口岸边预制完成。然而，随着混凝土制筒形基础的开发实施，其结构总重将大大增加，陆上预制无配套装备下水，因此需要考虑水上预制，使得基础可在目标海域快速预制、安装，提升效率，并进一步降低成本。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种适用于海上风电筒型基础的水上预制装置及方法，可实现六边形筒型基础结构的快速预制，且可实现预制装置在不同海域的重复利用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种适用于海上风电筒型基础的水上预制装置，包括预制平台、大浮箱、预制底座、筒壁外钢膜、筒壁内钢膜、浇筑隔仓板、小浮箱和缆绳；所述预制平台为内部中空的钢制方箱结构，所述预制平台的中部嵌入设置有一圈六边形混凝土结构的预制底座；预制平台的四角分别设置有所述大浮箱，所述大浮箱为内部中空的长方体结构，大浮箱内设有供施工人员工作的设施；所述筒壁外钢膜、筒壁内钢膜及浇筑隔仓板均为模块化结构；浇筑六边形筒型基础前，在预制底座上部架设筒壁外钢膜和筒壁内钢膜；筒壁外钢膜和筒壁内钢膜之间设有所述浇筑隔仓板；所述小浮箱通过所述缆绳设置于筒壁外钢膜的外表面用于提供浮力以转移六边形筒型基础。

进一步的，所述预制平台的长和宽均为40～50m，高度为1～2m。

进一步的，所述预制底座的外轮廓与需要预制的最大六边形筒型基础外轮廓一致，预制底座的内轮廓与需要预制的最小六边形筒型基础的内轮廓一致。

进一步的，所述小浮箱共设置6个，每个六边形筒形基础的筒壁各一个。

进一步的，所述筒壁内钢膜还设置有六边形立柱，六边形立柱与筒壁内钢膜之间通过分仓板连接。

此外本发明还一种适用于海上风电筒型基础的水上预制方法，包括以下步骤：

(1)通过预制平台预制沉垫，沉垫为实心混凝土结构；当到达预制地点后，将沉垫逐一漂浮，并下沉至指定位置；

(2)浇筑六边形筒型基础前，根据设计的六边形筒型基础选择匹配的筒壁外钢膜、筒壁内钢膜、浇筑隔仓板，并进行组装、焊接；筒壁内钢膜内架设分仓板及六边形立柱并进行焊接；随后进行混凝土浇筑；