一种组合式混凝土锚碇海上施工方法与流程

1.本发明涉及海上风力发电行业及其他相关技术领域，具体为一种组合式混凝土锚碇海上施工方法。


背景技术：

2.随着海上风力发电行业及其他海上相关行业的发展，行业所涉及海洋地质条件愈发复杂，除常用的吸力锚基础之外，适用于高渗透性土壤中进行安装的重力式锚碇，也是海上安装基础结构中另一种主要基础形式，该基础通常采用钢筋混凝土结构物作为主要结构部分，可以减少钢材使用，降低成本，这种混凝土锚碇通常在陆地上预制完成后直接运输到海上现场安装，节省海上施工时间。
3.混凝土锚碇主要依靠于自身重力承载和摩擦力，但其体积大自重大的特点也加大了参与装船、海上运输及安装的设备及相关工艺的要求，进而增加施工成本，而组合式混凝土锚碇，一是可以降低陆上预制的难度，二是可以有效地降低单次吊装的重量，可以大幅缩减预制和海上施工成本，无疑是重力式锚碇基础更佳的选择，因而组合式混凝土锚碇如何高效经济地在海上进行安装也成为了重中之重，而目前还尚未有比较完善的与之相关的海上安装施工方法。


技术实现要素：

4.本发明旨在提供一种上述组合式混凝土锚碇的海上施工方法，具体表现为在组合式混凝土锚碇完成预制并运输至现场之后，通过合理的船机协调配合以及吊装方式，水下测量加以辅助，达到组合式混凝土锚碇在水下安装的目的。
5.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种组合式混凝土锚碇海上施工方法，具体包括以下步骤：
6.s1、施工前准备工作：海底地形扫测，判断海床面平整情况及是否存在障碍物，再进行在混凝土锚碇分块预制，完成之后，由起重船将混凝土锚碇分块吊装至半潜驳上，后由半潜驳运输至海上现场，配合起重船进行海上混凝土锚碇安装；
7.s2、船舶就位：起重船先于半潜驳行进至锚碇海上安装水域指定位置处就位，抛锚，后续半潜驳运输混凝土锚碇分块至现场后就位抛锚；
8.s3、混凝土下分块吊装及安放：作业人员将吊带、油管与混凝土下分块进行连接，并通过索具钩悬挂，之后将测量设备安装于混凝土锚碇分块顶部附近，并进行调试，起重船绞锚移船至指定位置，同时半潜驳上浮，到达指定位置后，缓慢下放下分块，在距离泥面1～2m时，进行精确定位，直至安放至泥面；
9.s4、混凝土上下分块的对接及监测：混凝土下分块安装时需进行水下精确对接安装，混凝土上分块下放时需要测量其底部与下分块的距离，然后完成上、下分块的对接并进行解钩及测量设备的回收工作之后，即完成组合式混凝土锚碇的海上安装施工。
10.优选的，s1中施工前准备工作时，海底地形扫测采用多波束及测扫声呐对施工海
域进行全范围海底地形扫测，判断海床面平整情况及是否存在障碍物。
11.优选的，s1中施工前准备工作时，根据起重船起重能力确定混凝土锚碇分块是在装船时组拼还是海上组拼对接，后由半潜驳运输至海上现场，配合起重船进行海上混凝土锚碇安装，根据组合方式不同，对接次数略有不同，本发明涉及的组合式混凝土锚碇对接只涉及一次。
12.优选的，s2中船舶就位时，半潜驳与起重船呈t字型船位，半潜驳压住起重船锚缆。
13.优选的，s3中混凝土下分块吊装及安放时，作业人员将提前挂设的吊带与混凝土下分块上的起重吊耳通过液压卸扣进行连接，同时解除海绑，连接液压卸扣的油管与吊带绑扎一起，并通过索具钩悬挂，之后将测量设备安装于混凝土锚碇分块顶部附近，并进行调试。
14.优选的，测量设备包括三维姿态仪、信标、高度计、压力传感器，且三维姿态仪、信标、高度计、压力传感器安装于混凝土锚碇分块顶部附近，并进行调试。
15.优选的，s3中混凝土下分块吊装及安放时，半潜驳下潜到位后，起重船起升主钩，待稳定并观察无异样后起升至安全高度，之后根据船上事先安装的gps定位定向系统及水下定位系统，起重船绞锚移船至指定位置，水下机器人下潜，同时半潜驳上浮，到达指定位置后，缓慢下放下分块，期间水下机器人实时检测观察，下放过程时注意通过测量监控系统监测锚块距离泥面高度。
16.优选的，混凝土下分块安放至泥面后，记录当前起重船方位，作为后续上分块安装对接的参照，之后操纵起重船上液压系统控制液压卸扣解除吊点，缓慢回收主钩，同时，水下机器人回收之前布设在分块顶部的测量设备。
17.有益效果
18.本发明提供了一种组合式混凝土锚碇海上施工方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
19.(1)、该组合式混凝土锚碇施工方法采用的是海上水下对接安装方法，相比与传统的整体安装模式，该方法极大地减少了对船机设备的要求，节省成本。
20.(2)、通过半潜驳下潜配合施工，可利用部分浮力减少起吊重量及起吊高度，可降低海上起重设备要求，进一步节省成本。
21.(3)、本发明采用的水下测量定位方式可靠高效，可适用于其他水下安装检测领域。
22.(4)、混凝土锚碇吊装采用的是自动液压卸扣，可以有效避免或减少潜水作业，减少事故隐患。
附图说明
23.图1为组合式混凝土锚碇上、下分块吊点示意图；
24.图2为船舶就位图；
25.图3为混凝土锚碇分块起吊就位立面图；
26.图4为混凝土锚碇分块安装到位立面图；
27.图5为组合式混凝土锚碇上、下分块对接示意图；
28.图6为组合式混凝土锚碇海上施工方法的工艺流程图。
29.图中：1、混凝土锚碇分块；2、半潜驳；3、起重船；4、液压卸扣；5、油管；6、索具钩；7、吊带；8、测量设备；101、下分块；102、上分块；103、起重吊耳；801、水下机器人；802、姿态仪；803、信标；804、压力传感器；805、高度计。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.请参阅图1-图6，本发明提供一种技术方案：一种组合式混凝土锚碇海上施工方法，具体包括以下步骤：
32.s1、施工前准备工作：采用多波束及测扫声呐对施工海域进行全范围海底地形扫测，判断海床面平整情况及是否存在障碍物，在混凝土锚碇分块1预制完成之后，由起重船3将混凝土锚碇分块1吊装至半潜驳2上，根据起重船3起重能力确定分块是在装船时组拼还是海上组拼对接，后由半潜驳2运输至海上现场，配合起重船3进行海上混凝土锚碇安装，根据组合方式不同，对接次数略有不同，本发明涉及的组合式混凝土锚碇对接只涉及一次，本发明采用的组合式混凝土锚碇分块1结构及锚碇组合形式如图1。
33.s2、船舶就位：起重船3先于半潜驳2行进至锚碇海上安装水域指定位置处就位，抛锚，后续半潜驳2运输混凝土锚碇分块1至现场后就位抛锚，半潜驳2与起重船3呈t字型船位，半潜驳2压住起重船3锚缆，有利于起重船3吊装稳定性，锚位及船位如图2所示。
34.s3、混凝土下分块吊装及安放：
35.第一，作业人员将提前挂设的吊带7与混凝土下分块101上的起重吊耳103通过液压卸扣4进行连接，同时解除海绑；连接液压卸扣4的油管5与吊带7绑扎一起，并通过索具钩6悬挂；之后将测量设备8(包括三维姿态仪802、信标803、高度计805、压力传感器804等)安装于混凝土锚碇分块1顶部附近，并进行调试；
36.第二，确保甲板无作业人员后半潜驳2开始下潜至最大深度，如图3所示；
37.第三，半潜驳2下潜到位后，起重船3起升主钩，待稳定并观察无异样后起升至安全高度，之后根据船上事先安装的gps定位定向系统及水下定位系统，起重船3绞锚移船至指定位置，水下机器人801下潜，同时半潜驳2上浮，到达指定位置后，缓慢下放下分块101，期间水下机器人801实时检测观察，下放过程时注意通过测量监控系统监测锚块距离泥面高度，在距离泥面1～2m时，进行精确定位，直至安放至泥面，如图4所示；
38.第四，混凝土下分块101安放至泥面后，记录当前起重船3方位，作为后续上分块102安装对接的参照；之后操纵起重船3上液压系统控制液压卸扣4解除吊点，缓慢回收主钩，同时，水下机器人801回收之前布设在分块顶部的测量设备8。
39.s4、混凝土上下分块的对接及监测：
40.第一，混凝土上分块102的吊装及解钩方式同上述下分块的一致，唯独不同的是需进行水下精确对接安装。
41.第二，混凝土下分块101安装时，进行定位数据采集并记录至监控软件，使用滤波算法和平均位置计算法获得精确的位置、方位和高程数据，作为混凝土上分块对接的初始
参照，并将其最终位置在导航定位软件中固定显示。
42.第三，混凝土上分块102下放时，应通过测量系统监测分块底部与下分块101的距离，当该距离≈3m时，进行精确调整下放，在能见度较好的情况下，通过测量系统实时监测其位置、方位和高程，并在软件中显示与下分块相对位置关系，引导起重船3调整船位完成对接，水下机器人801可随上分块一同入水辅助观察对位情况，能见度较差时，使用扫描成像声呐系统，对先后两个分块进行精密的相对位置测量，组合式混凝土锚碇上、下分块对接示意图如图5所示。
43.第四、完成上、下分块的对接并进行解钩及测量设备的回收工作之后，即完成组合式混凝土锚碇的海上安装施工。
44.同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
45.在本实施例中，本发明中涉及到电路和电子元器件均为现有技术，本领域技术人员完全可以实现，无需赘言，本发明保护的内容也不涉及对于内部结构和方法的改进，发明人在此不再详述。
46.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
47.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种组合式混凝土锚碇海上施工方法，其特征在于：具体包括以下步骤：s1、施工前准备工作：海底地形扫测，判断海床面平整情况及是否存在障碍物，再进行在混凝土锚碇分块(1)预制，完成之后，由起重船(3)将混凝土锚碇分块(1)吊装至半潜驳(2)上，后由半潜驳(2)运输至海上现场，配合起重船(3)进行海上混凝土锚碇安装；s2、船舶就位：起重船(3)先于半潜驳(2)行进至锚碇海上安装水域指定位置处就位，抛锚，后续半潜驳(2)运输混凝土锚碇分块(1)至现场后就位抛锚；s3、混凝土下分块吊装及安放：作业人员将吊带(7)、油管(5)与混凝土下分块(101)进行连接，并通过索具钩(6)悬挂，之后将测量设备(8)安装于混凝土锚碇分块(1)顶部附近，并进行调试，起重船(3)绞锚移船至指定位置，同时半潜驳(2)上浮，到达指定位置后，缓慢下放下分块(101)，在距离泥面1～2m时，进行精确定位，直至安放至泥面；s4、混凝土上下分块的对接及监测：混凝土下分块(101)安装时需进行水下精确对接安装，混凝土上分块(102)下放时需要测量其底部与下分块(101)的距离，然后完成上、下分块的对接并进行解钩及测量设备的回收工作之后，即完成组合式混凝土锚碇的海上安装施工。2.根据权利要求1的一种组合式混凝土锚碇海上施工方法，其特征在于：s1中施工前准备工作时，海底地形扫测采用多波束及测扫声呐对施工海域进行全范围海底地形扫测，判断海床面平整情况及是否存在障碍物。3.根据权利要求1的一种组合式混凝土锚碇海上施工方法，其特征在于：s1中施工前准备工作时，根据起重船(3)起重能力确定混凝土锚碇分块(1)是在装船时组拼还是海上组拼对接，后由半潜驳(2)运输至海上现场，配合起重船(3)进行海上混凝土锚碇安装，根据组合方式不同，对接次数略有不同。4.根据权利要求1的一种组合式混凝土锚碇海上施工方法，其特征在于：s2中船舶就位时，半潜驳(2)与起重船(3)呈t字型船位，半潜驳(2)压住起重船(3)锚缆。5.根据权利要求1的一种组合式混凝土锚碇海上施工方法，其特征在于：s3中混凝土下分块吊装及安放时，作业人员将提前挂设的吊带(7)与混凝土下分块(101)上的起重吊耳(103)通过液压卸扣(4)进行连接，同时解除海绑，连接液压卸扣(4)的油管(5)与吊带(7)绑扎一起，并通过索具钩(6)悬挂，之后将测量设备(8)安装于混凝土锚碇分块(1)顶部附近，并进行调试。6.根据权利要求5的一种组合式混凝土锚碇海上施工方法，其特征在于：测量设备(8)包括三维姿态仪(802)、信标(803)、高度计(805)、压力传感器(804)，且三维姿态仪(802)、信标(803)、高度计(805)、压力传感器(804)安装于混凝土锚碇分块(1)顶部附近，并进行调试。7.根据权利要求5的一种组合式混凝土锚碇海上施工方法，其特征在于：s3中混凝土下分块吊装及安放时，半潜驳(2)下潜到位后，起重船(3)起升主钩，待稳定并观察无异样后起升至安全高度，之后根据船上事先安装的gps定位定向系统及水下定位系统，起重船(3)绞锚移船至指定位置，水下机器人(801)下潜，同时半潜驳(2)上浮，到达指定位置后，缓慢下放下分块(101)，期间水下机器人(801)实时检测观察，下放过程时注意通过测量监控系统监测锚块距离泥面高度。8.根据权利要求7的一种组合式混凝土锚碇海上施工方法，其特征在于：混凝土下分块
(101)安放至泥面后，记录当前起重船(3)方位，作为后续上分块(102)安装对接的参照，之后操纵起重船(3)上液压系统控制液压卸扣(4)解除吊点，缓慢回收主钩，同时，水下机器人(801)回收之前布设在分块顶部的测量设备(8)。

技术总结
本发明公开了一种组合式混凝土锚碇海上施工方法，包括S1、施工前准备工作：海底地形扫测，再进行在混凝土锚碇分块预制，后由半潜驳运输至海上现场，配合起重船进行海上混凝土锚碇安装；S2、船舶就位：起重船先于半潜驳行进至锚碇海上安装水域指定位置处就位，抛锚，后续半潜驳运输混凝土锚碇分块至现场后就位抛锚；本发明涉及海上风力发电行业及其他相关技术领域。该组合式混凝土锚碇海上施工方法，采用的是海上水下对接安装方法，相比与传统的整体安装模式，该方法极大地减少了对船机设备的要求，节省成本，通过半潜驳下潜配合施工，可利用部分浮力减少起吊重量及起吊高度，可降低海上起重设备要求，进一步节省成本。进一步节省成本。进一步节省成本。


技术研发人员：张显雄 余立志 曾新 彭小亮 卢浩 黎洪 陈亚雄 刘泽华
受保护的技术使用者：保利长大港航工程有限公司
技术研发日：2022.12.28
技术公布日：2023/5/26