本技術(shù)涉及浮體系泊錨固施工的領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于海上浮式結(jié)構(gòu)的群樁復(fù)合系泊錨固裝置及施工方法。

背景技術(shù)：

1、漂浮式風(fēng)機(jī)作為海上浮式結(jié)構(gòu)物，需要通過系泊錨固系統(tǒng)進(jìn)行位置和運(yùn)動(dòng)的約束。作為海上高聳結(jié)構(gòu)，漂浮式風(fēng)機(jī)海面以上高度超100m，整體重量更是接近于萬噸，在海上作業(yè)時(shí)需要可靠的系泊錨固系統(tǒng)來保證穩(wěn)定性與安全性。

2、相關(guān)技術(shù)中，海上浮體的系泊需要通過錨固裝置與海床進(jìn)行連接，根據(jù)錨固裝置的形式和力學(xué)特性，可大致將其劃分為抓力錨、重力錨、樁錨和吸力錨，其中，抓力錨(拖曳嵌入式錨)是目前使用最廣泛的一種錨固結(jié)構(gòu)，其部分或全部嵌入海底，主要靠錨的前部結(jié)構(gòu)與土壤的摩擦力來抵抗外力，能承受較大的水平力，但垂向力承受能力不強(qiáng)。而重力錨主要通過壓載與海床表面的摩擦力來抵抗錨鏈的水平張力，通過壓載重量來抵抗錨鏈的垂向張力，隨著錨鏈的垂向張力水平要求的提高，設(shè)計(jì)的重力錨需要更大的壓載體積，而且水平張力通常難以單純通過壓載和海床之間的摩擦力進(jìn)行平衡。其性能與海床息息相關(guān)，限制了其使用范圍；然后，樁錨是通過向海床打入樁基，通過樁基與土壤之間的作用力來提供錨鏈的水平張力和垂向張力，為保證樁基有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，鋼管樁的直徑達(dá)到4米，重量超過400噸，這對(duì)海上起重船舶性能要求高，海工難度大，且入泥深，對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)條件要求高，操作難度大；另外，吸力錨是中空的鋼筒結(jié)構(gòu)，通過安裝于鋼筒頂部的人工泵使鋼筒內(nèi)外出現(xiàn)壓力差，當(dāng)鋼筒內(nèi)壓力小于鋼筒外時(shí)，鋼筒隨即被吸入海底，然后將泵撤走。其能承受系泊線的水平張力和垂向張力，但吸力錨基礎(chǔ)適用于軟粘土地質(zhì)，對(duì)于深遠(yuǎn)海中如基巖裸露，土層極薄的海域不適用于該基礎(chǔ)形式，針對(duì)四種傳統(tǒng)錨固方式的缺點(diǎn)，需要提供一種即能夠便于海上施工、同時(shí)適用性強(qiáng)且穩(wěn)定性高的錨固基礎(chǔ)，以用于海上浮式結(jié)構(gòu)中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了提高錨固裝置的海上施工便捷性、適用性以及穩(wěn)定性，本技術(shù)提供一種用于海上浮式結(jié)構(gòu)的群樁復(fù)合系泊錨固裝置及施工方法。

2、本技術(shù)提供的一種用于海上浮式結(jié)構(gòu)的群樁復(fù)合系泊錨固裝置及施工方法采用如下的技術(shù)方案：

3、一種用于海上浮式結(jié)構(gòu)的群樁復(fù)合系泊錨固裝置，包括基座、若干根基礎(chǔ)樁、以及豎直連接于所述基座的若干套管，所述基座用于沉放至海床上，若干所述基礎(chǔ)樁與若干套管一一對(duì)應(yīng)，所述基礎(chǔ)樁沿對(duì)應(yīng)所述套管的軸線貫穿套管并插入海床之上，所述基礎(chǔ)樁與對(duì)應(yīng)套管固定連接。

4、通過采用上述技術(shù)方案，以基座作為系泊錨固系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)，采用若干豎向設(shè)置的套管作為基座與基礎(chǔ)樁的連接構(gòu)件，通過將多根基礎(chǔ)樁沿對(duì)應(yīng)套管的軸線貫穿套管并插入海床之上，基座通過套管穩(wěn)固于多根基礎(chǔ)樁，從而組拼形成群樁復(fù)合的系泊錨固系統(tǒng)，代替了大直徑鋼管樁，即提高系泊錨固系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也能夠適用于軟黏土地質(zhì)、基巖裸露或薄土層的海域，提高了系泊錨固系統(tǒng)的適用性。

5、優(yōu)選的，所述基座設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)式牽引機(jī)構(gòu)，所述可旋轉(zhuǎn)式牽引機(jī)構(gòu)用于與海上浮式結(jié)構(gòu)連接。

6、通過采用上述技術(shù)方案，將錨固系統(tǒng)分為基礎(chǔ)樁、基座以及可旋轉(zhuǎn)式牽引機(jī)構(gòu)部件進(jìn)行組裝，采用逐步拼裝的方式構(gòu)建系泊錨固系統(tǒng)，減少了對(duì)大型船吊的依賴，可簡(jiǎn)化系泊錨固系統(tǒng)的吊裝以及轉(zhuǎn)運(yùn)步驟，有利于提高錨固裝置的海上施工便捷性。

7、優(yōu)選的，所述基座為框架式結(jié)構(gòu)，所述基座的底部水平設(shè)置有防沉板。

8、通過采用上述技術(shù)方案，采用框架式結(jié)構(gòu)作為基座，能夠在滿足基座自身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上減少材料用量，也便于基座穩(wěn)定下沉，通過防沉板設(shè)置，有利于降低基座沉入軟黏土地質(zhì)的河床中的概率，以保持基座的平穩(wěn)性，便于基礎(chǔ)樁順利穿過套管并插入河床內(nèi)。

9、優(yōu)選的，所述套管頂部設(shè)置有喇叭口，所述喇叭口往外周拓寬。

10、通過采用上述技術(shù)方案，喇叭口拓寬了套管頂部的開口，便于基礎(chǔ)樁插入套管，有利于提高錨固裝置的施工效率。

11、一種用于海上浮式結(jié)構(gòu)的群樁復(fù)合系泊錨固施工方法，采用群樁復(fù)合系泊錨固裝置,包括以下步驟：

12、s1：施工準(zhǔn)備：預(yù)制基座以及基礎(chǔ)樁，并通過運(yùn)輸船運(yùn)至施工海域；

13、s2：基座吊裝：將運(yùn)輸船上的基座吊起，并下放至施工海域的河床表面；

14、s3：基礎(chǔ)樁吊裝：將運(yùn)輸船上的基礎(chǔ)樁吊起，并逐步翻轉(zhuǎn)至直立狀態(tài)；

15、s4：基礎(chǔ)樁插樁：將基礎(chǔ)樁移至基座上方，并對(duì)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)套管頂部開口，然后豎直下放基礎(chǔ)樁，基礎(chǔ)樁下端穿過對(duì)應(yīng)套管，并插入河床中，重復(fù)基礎(chǔ)樁插樁步驟，直至若干基礎(chǔ)樁插樁完畢；

16、s5：基礎(chǔ)樁沉樁：依次對(duì)若干基礎(chǔ)樁頂部進(jìn)行捶打，使若干基礎(chǔ)樁均穩(wěn)固于河床中，然后對(duì)基礎(chǔ)樁以及套管進(jìn)行連接固定，使基礎(chǔ)樁、基座以及套管構(gòu)成群樁復(fù)合的系泊錨固系統(tǒng)；

17、s6：可旋轉(zhuǎn)式牽引機(jī)構(gòu)與海上浮式結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接。

18、通過采用上述技術(shù)方案，先將基座穩(wěn)定下沉于河床表面，然后依次穩(wěn)定的進(jìn)行基礎(chǔ)樁下放步驟，直至多根基礎(chǔ)樁完成插樁，并進(jìn)行沉樁，以穩(wěn)固錨固基礎(chǔ)，基座和套管組拼形成群樁復(fù)合的系泊錨固系統(tǒng)，采用逐步拼裝的方式構(gòu)建系泊錨固系統(tǒng)，減少了對(duì)大型船吊的依賴，可簡(jiǎn)化系泊錨固系統(tǒng)的吊裝以及轉(zhuǎn)運(yùn)步驟，有利于提高錨固裝置的海上施工便捷性。

19、優(yōu)選的，在所述s5的基礎(chǔ)樁沉樁步驟中，沉樁時(shí)打樁能量由小到大逐漸遞增，待基礎(chǔ)樁入土一定深度且基礎(chǔ)樁的樁身穩(wěn)定后再加大打樁能量。

20、通過采用上述技術(shù)方案，在沉樁初期基礎(chǔ)樁穩(wěn)定性較差，采用緩慢遞增的方式逐步提高打樁能量，有利于減少基礎(chǔ)樁出現(xiàn)大角度偏移的情況。

21、優(yōu)選的，套管底部設(shè)置有自封式封隔器，在所述s5的基礎(chǔ)樁沉樁步驟沉完成后，套管內(nèi)壁與基礎(chǔ)樁外壁形成環(huán)形空間，自封式封隔器對(duì)環(huán)形空間的底部進(jìn)行封堵；在所述s5的基礎(chǔ)樁與套管的連接步驟中，往環(huán)形空間內(nèi)灌漿，以對(duì)基礎(chǔ)樁和套管進(jìn)行連接。

22、通過采用上述技術(shù)方案，套管內(nèi)壁與基礎(chǔ)樁外壁所形成的環(huán)形空間的底部用自封式封隔器進(jìn)行封堵，以便于在套管內(nèi)壁與基礎(chǔ)樁之間進(jìn)行灌漿連接，自封式的封隔器就是靠封隔件外經(jīng)與套管內(nèi)徑的過盈和壓差以實(shí)現(xiàn)密封的封器，自封式封隔器的設(shè)置有利于減少泥漿外流的情況。

23、優(yōu)選的，所述套管內(nèi)壁圓周分布有若干導(dǎo)向板，所述導(dǎo)向板的長度方向與套管的長度方向一致，在所述s4的基礎(chǔ)樁插樁步驟中，所述基礎(chǔ)樁在導(dǎo)向板的導(dǎo)向作用下插入海床中。

24、通過采用上述技術(shù)方案，在套管內(nèi)部增設(shè)導(dǎo)向板，確保在完成基礎(chǔ)樁插樁步驟結(jié)束后套管與基礎(chǔ)樁之間空間均勻，有利于提高基礎(chǔ)樁垂直度，以及后續(xù)環(huán)形空間的灌漿連接施工。

25、優(yōu)選的，當(dāng)施工海域的海床表面為巖石層時(shí)，則在完成所述s2的基座吊裝步驟后搭建位于基座上方的鉆孔平臺(tái)，鉆孔平臺(tái)頂面高于施工海域的海平面，然后從鉆孔平臺(tái)處對(duì)海床的巖石層鉆孔，鉆孔方向與套管軸線一致。

26、通過采用上述技術(shù)方案，在針對(duì)海床為巖石層時(shí)，通過搭建鉆孔平臺(tái)，以鉆孔平臺(tái)作為巖石層鉆孔施工的施工平臺(tái)，并沿著套管軸線方向朝海床表面進(jìn)行鉆孔，以便于將基礎(chǔ)樁插至海床中。

27、綜上所述，本技術(shù)包括以下至少一種有益技術(shù)效果：

28、1.通過以基座作為系泊錨固系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)，并采用若干豎向設(shè)置的套管作為基座與基礎(chǔ)樁的連接構(gòu)件，將多根基礎(chǔ)樁沿對(duì)應(yīng)套管的軸線貫穿套管并插入海床之上，從而組拼形成群樁復(fù)合的系泊錨固系統(tǒng)，代替了大直徑鋼管樁，即提高系泊錨固系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也能夠適用于軟黏土地質(zhì)、基巖裸露或薄土層的海域，提高了系泊錨固系統(tǒng)的適用性，減少了對(duì)大型船吊的依賴，可簡(jiǎn)化系泊錨固系統(tǒng)的吊裝以及轉(zhuǎn)運(yùn)步驟，有利于提高錨固裝置的海上施工便捷性；

29、2.通過用自封式封隔器對(duì)套管內(nèi)壁與基礎(chǔ)樁外壁所形成的環(huán)形空間的底部進(jìn)行封堵，以便于在套管內(nèi)壁與基礎(chǔ)樁之間進(jìn)行灌漿連接，有利于減少泥漿外流的情況；

30、3.在針對(duì)海床為巖石層時(shí)，通過搭建鉆孔平臺(tái)，以鉆孔平臺(tái)作為巖石層鉆孔施工的施工平臺(tái)，并沿著套管軸線方向朝海床表面進(jìn)行鉆孔，以便于將基礎(chǔ)樁插至海床中。