一种海上风电场钢管桩基础批量浮运系统及其工作方法与流程

本发明属于海上风电施工运输技术领域，具体涉及一种海上风电场钢管桩基础批量浮运系统及其工作方法。

背景技术：

随着国内外海上风电的大规模发展，单桩及高桩承台等技术得到了广泛的应用，钢管桩从钢结构加工厂出海码头运输至海上风电场内相应机位点起吊竖起是单桩及高桩承台等基础施工过程的一个重要环节。

目前，钢管桩的运输和安装方式有三种，一是在钢结构加工厂出海码头吊装到运输驳船上，由驳船运输到机位点后，由安装船起吊；二是在出海码头直接吊装到自升式安装船上，安装船运输到机位点后直接起吊；三是将钢管桩两端封住，通过拖轮牵引到机位点后，采用专用设备竖起后由安装船起吊。对于前两种运输安装方式而言，所需船机设备多。对于第三种方式而言，需专用设备做好钢管桩两端的封堵，且对于海上风电而言，所用的钢管桩并非批量制式产品，桩端的封堵器不能通用。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种海上风电场钢管桩基础批量浮运系统及其工作方法，系统设计合理、构建简单，不依赖特殊的船机设备和工装，降低了运输的难度和成本。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种海上风电场钢管桩基础批量浮运系统，包括气囊装置、钢管桩固定装置、充气装置、浮运拖动缆绳、充气管和载具；

若干钢管桩固定在钢管桩固定装置上，气囊装置填充在每根钢管桩内；浮运拖动缆绳的两端分别与钢管桩固定装置和载具连接；充气管的一端与充气装置连接，另一端分别与每个气囊装置连接。

优选地，气囊装置包括若干依次串联的单体气囊，单体气囊之间通过单向阀连接。

进一步优选地，气囊装置两端的单体气囊的最大外径大于钢管桩的内径。

优选地，钢管桩固定装置包括固定支架和若干环箍，若干环箍分组固定在固定支架上。

进一步优选地，环箍的内径可调。

优选地，充气装置包括压气机和控制系统，压气机和控制系统设在载具上，每个气囊装置均连接有压力传感器，压气机和所有压力传感器均与控制系统连接。

优选地，浮运拖动缆绳和充气管外部套设有防护套管。

进一步优选地，浮运拖动缆绳的最大拉伸长度大于充气管的长度。

优选地，浮运拖动缆绳为耐候性绳索。

本发明公开的上述海上风电场钢管桩基础批量浮运系统的工作方法，包括：

s1：给每个钢管桩内设置一个气囊装置，并将气囊装置的两端与钢管桩的两端固定；

s2：充气装置给气囊装置充气至预设压力，并将所有钢管桩固定在钢管桩固定装置上；

s3：将钢管桩固定装置吊装下水，浮运拖动缆绳的两端分别与钢管桩固定装置和载具连接；

s4：载具将钢管桩固定装置拖运至安装位置，在拖运过程中监控气囊装置的压力，必要时充气装置进行补充；

s5：对气囊装置进行放气取出，将钢管桩从钢管桩固定装置上拆卸下来，进行下一批的钢管桩运输。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开的一种海上风电场钢管桩基础批量浮运系统，采用气囊装置填充在钢管桩内部，使钢管桩能够漂浮在水面上，使用载具就能够实现高效率的批量托运。一方面，该运输方式不需要特定的运输船机，只需要具有一定拖拽力的动力载具即可；另一方面，气囊装置提供了浮力，使得载具的动力要求大大降低。将钢管桩固定在钢管桩固定装置上，能够防止若干钢管桩在运输时相互碰撞。一套系统能够适用于一定尺寸范围内的钢管桩，无需针对每种规格的钢管桩进行定制设计，适用范围广。本发明系统设计合理、构建简单，不依赖特殊的船机设备和工装，降低了运输的难度和成本，具有良好的应用前景。

进一步地，气囊装置包括若干依次串联的单体气囊，单体气囊之间通过单向阀连接，一方面，可以防止单个气囊出问题，导致整根钢管桩沉落海底；另一方面，当钢管桩浮运到安装位置处后，从桩尾处气囊开始放气，可以让钢管桩自然翻身竖立，方便后续的捶击施工。

更进一步地，气囊装置两端的单体气囊的最大外径大于钢管桩的内径，充气膨胀后能够起到封堵作用，避免水进入钢管桩。

进一步地，钢管桩固定装置包括固定支架和若干环箍，若干环箍分组固定在固定支架上，能够使钢管桩保持一定的距离，防止在运输时相互碰撞。

更进一步地，环箍的内径可调，能够适用于不同直径的钢管桩。

进一步地，压力传感器能够对气囊装置的实时压力进行监控，必要时采用压气机进行快速充气。

进一步地，浮运拖动缆绳和充气管外部套设有防护套管，能够起到一定的防护作用，避免被其它装置或海上漂浮物挂断。

更进一步地，浮运拖动缆绳的最大拉伸长度大于充气管的长度，使充气管永远保持松弛状态，避免拉伸破坏。

进一步地，浮运拖动缆绳采用耐候性绳索，可靠性强，使用寿命长。

本发明公开的上述海上风电场钢管桩基础批量浮运系统的工作方法，操作简单，不需要依赖特殊的船机设备和工装，效率高。

附图说明

图1为本发明的海上风电场钢管桩基础批量浮运系统的整体结构示意图。

图中：1-气囊装置；2-钢管桩固定装置；3-充气装置；4-浮运拖动缆绳；5-充气管；6-载具；7-钢管桩。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述，其内容是对本发明的解释而不是限定：

如图1，为本发明的海上风电场钢管桩基础批量浮运系统，包括气囊装置1、钢管桩固定装置2、充气装置3、浮运拖动缆绳4、充气管5和载具6。

若干钢管桩7固定在钢管桩固定装置2上，气囊装置1填充在每根钢管桩7内；浮运拖动缆绳4的两端分别与钢管桩固定装置2和载具6连接；充气管5的一端与充气装置3连接，另一端通过分路器分出若干支管后分别与每个气囊装置1连接。

在本发明的一个较优的实施例中，气囊装置1包括若干依次串联的单体气囊组成的气囊组，单体气囊之间通过单向阀连接，单向阀的导通方向为充气端(首端)至放气端(尾端)。优选地，气囊装置1两端的单体气囊的最大外径大于钢管桩7的内径。

在本发明的一个较优的实施例中，钢管桩固定装置2包括固定支架和若干环箍，若干环箍分组固定在固定支架上，形成类似竹筏的结构。优选地，环箍的内径可调。

在本发明的一个较优的实施例中，充气装置3包括压气机和控制系统，压气机和控制系统设在载具6上，每个气囊装置1均连接有压力传感器，压气机和所有压力传感器均与控制系统连接。

在本发明的一个较优的实施例中，浮运拖动缆绳4和充气管5外部套设有防护套管。优选地，浮运拖动缆绳4的最大拉伸长度大于充气管5的长度。必要时，在防护套管内壁设置若干管卡，对充气管5进行固定，避免充气管5拉伸受到破坏。

在本发明的一个较优的实施例中，浮运拖动缆绳4采用耐候性绳索，防止海水侵蚀。

本发明的海上风电场钢管桩基础批量浮运系统的工作方法：

s1.在钢管桩7下水出海前，根据钢管桩7的长度、内外径等参数，选取合适数量、尺寸的未充气气囊组合为气囊装置1；

s2.采用牵引工装在钢管桩7内布置未充气的气囊装置1，并将两端气囊通过绑绳等系好在钢管桩7两端；

s3.利用充气装置3将气囊装置1充气，直到气囊装置1中各气囊压力达到设定的压力值；

s4.采用吊机等方法将多根钢管桩7下水，在气囊装置1的浮力作用下，钢管桩7均可浮在海上；

s5.批量浮运钢管桩7的同时，需要防止多根钢管桩7间碰撞，因此采用钢管桩固定装置2夹住多根钢管桩7的首尾端部，将多根钢管桩7组成竹筏式结构；

s6.通过浮运拖动缆绳4将钢管桩组合系在载具6上，并由载具6浮运至安装船附近位置；

s7.根据施工工艺要求，通过吊绳将钢管桩7挂到安装船吊机上，利用气囊上排气阀从钢管桩7尾端开始对气囊串的各个气囊逐一放气；

s8.在放气过程中，同时解除钢管桩固定装置2对钢管桩的固定，让钢管桩7尾部下沉，桩身整体翻立起来；

s9.通过牵引机将放完气的气囊串拉出钢管桩7并解除连接后，操作安装船吊机进行钢管桩7起吊，并按施工工艺要求，将钢管桩7吊至安装位置；

s10.通过拖船将剩下的钢管桩7浮运至相应的安装位置，并重复上述s6～s9步骤，从而实现钢管桩7的批量浮运。

以上所述，仅为本发明实施方式中的部分，本发明中虽然使用了部分术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了方便的描述和解释本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。以上所述仅以实施例来进一步说明本发明的内容，以便于更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。