一种集成式套笼的建造工艺的制作方法

本发明属于海上风电领域，具体涉及一种集成式套笼的建造工艺。

背景技术：

随着风力发电技术的日趋成熟，依靠风力发电增加能源供应的方式逐渐受到世界各国的青睐。广阔的海洋因其拥有丰富、稳定的风能资源，早已引起了人们的关注。集成式套笼作为海上风电工程中最广泛采用的一种基础型式，其结构简单、施工快捷、性价比高，一般采用直径4～6m的钢管桩垂直打入海床，并通过过渡段与上部风机塔筒连接，过渡段与钢管桩之间通过高强灌浆材料连接，经过近几年的现场监测发现，国外部分海上风机的单桩基础高强灌浆材料与过渡段之间出现脱空与竖向移位等不利现象，存在一定的安全隐患，目前提出一种集成式套笼取代了这种过渡段，消除高强灌浆材料与钢管桩之间连接失效的风险。

专利号201710271663.0一种海上风电单桩基础与外平台的连接装置及施工工艺，预制单桩基础、外平台和套笼，运输至海上风电机组操作平台，将单桩基础通过专用打桩设备进行打桩施工，再吊装套笼置于单桩基础的外部，就位后再将外平台吊装至外平台上方，通过连接机构再固定连接外平台与套笼、套笼与单桩基础，可见该专利的外平台与套笼是分散运输至海上再进行建造施工；专利号201710587199.6一种大功率风机单桩套笼的组装工艺，仅仅也是对多个圈梁组成的套笼的组装步骤，而对于外平台仍需要在海上建造完成，而且由于圈梁的个数至少四个，多个圈梁上下垂向度难以把控，因此对于多个圈梁由下至上的组队合拢存在一定难度，海上合拢套笼以及外平台由于环境特殊，不确定因素有很多，因此也会增加了施工难度，如果能提出一种集成式套笼的整体式建造工艺，会为后续的海上施工作业带来便捷，经检索，未发现整体式集成式套笼的建造工艺。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，现提供一种集成式套笼的建造工艺，保证多个圈梁之间的误差精度、合拢组装便捷、实现整体式建造。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种集成式套笼的建造工艺，集成式套笼包括上部组件以及下部组件，上部组件包括外平台、第一圈梁、第二圈梁，下部组件包括牺牲阳极、第三圈梁、第四圈梁，分别立式组装上部组件以及下部组件，再整体进行卧式合拢，最后安装电缆管、橡胶护舷、爬梯以及格栅，步骤如下：（1）圈梁制作；（2）外平台制作；（3）下料多个圈梁层间的支撑管件；（4）预制舾装件；（5）合拢下部组件；（6）合拢上部组件；（7）水平合拢上下部组建；（8）安装各种舾装散装件；（9）定位安装爬梯。

进一步的，具体步骤如下：

（1）圈梁制作：

a、板材下料：按照图纸尺寸依次下料上、下封板板材以及内加强板，再下料内外封板；

b、拼接上下封板：按照图纸尺寸在地上画出上封板、下封板地样线，按照地样线拼板将各个上、下封板彩板拼接成上封板、下封板，上封板与下封板为对应的环形状结构；

c、定位内外封板：将步骤a中下料完毕后的内外封板安装到下封板上并进行点焊，内外封板分别沿着下封板的边缘设置；

d、定位内加强板：将内加强板定位至内外封板之间并进行施焊；

e、定位上封板：将上封板设置在内外封板上方，保证上封板与下封板保持对应，按上述步骤分别完成第一圈梁、第二圈梁、第三圈梁、第四圈梁；

（2）外平台制作：

a、板材下料：按照图纸尺寸依次下料外平台的上下面板板材、内外侧板板材以及横梁的上下面板、内外侧板，再按照图纸下料加强板；

b、型材下料：依次下料多个次梁、加强梁以及支撑管；

c、拼接外平台下面板：按照图纸尺寸在地上准确画出外平台下面板的拼板地样线，按照地样进行拼板，形成上面板、下面板；

d、定位外平台内外侧板：将内外侧板分别定位至在下面板的边缘位置，并在内外侧板之间设置加强板，依次进行施焊；

e、定位外平台上面板：将外平台与横梁的上面板依次定位至外平台、横梁内外侧板的上方并施焊，保证外平台的上面板与下面板对应设置；

f、定位安装平台次梁：将多个次梁定位安装在外平台的圆弧边缘位置且多个次梁向外侧方向延伸，在次梁与外平台的接触位置安装加强梁；

g、定位安装支撑管：在外平台上面板上方定位安装支撑管并施焊；

h、安装栏杆、格栅：将制作好的外平台翻身并安装栏杆、格栅进行施焊；

（3）下料多个圈梁层间的支撑管件；

（4）预制舾装件：预制电缆管以及爬梯，下料u型钢板及固定钢板，将u型钢板设置在固定钢板上形成防撞部件；

（5）合拢下部组件：

a、布置水平胎架：在地面上画上圈梁的地样线，将多个水平胎架等间距放置在该地样线上；

b、安装支撑管件：将第四圈梁放置在多个水平胎架上，将步骤（3）中的支撑管件均匀竖直放置在水平胎架上并进行点焊；

c、安装第三圈梁：将第三圈梁定位放置在步骤b中的支撑管件上端并进行点焊，在第三圈梁与第四圈梁之间的支撑管件上安装牺牲阳极，并在第三圈梁上方放置支撑管件；

d、安装防撞部件：将多个防撞部件竖直安装在第三圈梁的侧端上方；

（6）合拢上部组件：按步骤（5）布置水平胎架，将第二圈梁置于水平胎架上；按步骤（5）依次安装焊接第一圈梁与第二圈梁之间的支撑管件、防撞部件以及第一圈梁，并将步骤（2）中预制好的外平台定位焊接在第一圈梁的上方；

（7）水平合拢上下部组建：将上部组件与下部组件依次水平放置在胎架上，并对合拢口的支撑管件以及第二圈梁进行施焊；

（8）安装各种舾装散装件：定位安装电缆管并进行焊接，在防撞部件的外部定位安装橡胶护舷；

（9）定位安装爬梯，爬梯与圈梁连接处螺栓连接且与外平台接触位置进行施焊。

进一步的，步骤a中第一圈梁、第二圈梁、第三圈梁、第四圈梁的椭圆度小于等于其直径的0.1%，并小于等于5mm。

进一步的，任一圈梁中心线水平距离公差在施工图纸净尺寸的±10mm内。

进一步的，集成式套笼建造完成后的垂直误差在±10mm内。

进一步的，集成式套笼在同一高程处节点、任意两节点中心在垂向误差在±5mm内。

进一步的，u型钢板置于固定钢板的中部形成第一防撞部件，第一防撞部件设置在第一圈梁与第二圈梁之间。

进一步的，u型钢板置于固定钢板的上方且u型钢板的一端凸出于固定钢板的一端形成第二防撞部件，第二防撞部件竖直置于第三圈梁的侧端上方位置。

进一步的，第一防撞部件与第二防撞部件依次对应卡合设置。

本发明的有益效果如下：

1、本发明分别立式组装上部组件以及下部组件，再整体进行卧式合拢，改变传统多个圈梁由下至上的组装工艺，保证多个圈梁之间的误差精度、合拢组装便捷，卧式合拢上部组件以及下部组件，实现整体式建造，为后续的海上集成式套笼的安装提供便捷。

2、步骤（2）的外平台采用反造法进行制作，即由下往上进行安装，安装时将集成式套笼的外平台下部朝上安装支撑管，再进行翻转安装栏杆与格栅，第一圈梁与第二圈梁安装完成后，将预制好的外平台直接吊装至第一圈梁上方进行定位焊接，相较于传统海上吊装定位外平台再进行安装来讲，施工步骤便捷，安装定位精确度高。

3、圈梁的椭圆度小于等于其直径的0.1%，并小于等于5mm，任一圈梁中心线水平距离公差在施工图纸净尺寸的±10mm内，保证多个圈梁之间的安装精度，便于后期上部组件与下部组件的合拢安装。

4、第一防撞部件与第二防撞部件上下依次对应设置且上下焊接固定，既起到防止海水冲击而引起套笼变形的作用，又能实现稳固上下圈梁的作用。

附图说明

图1为本发明一种集成式套笼的建造工艺的上、下封板的结构示意图。

图2为本发明一种集成式套笼的建造工艺的步骤（1）中步骤c的示意图。

图3为本发明一种集成式套笼的建造工艺的步骤（1）中步骤d的示意图。

图4为本发明一种集成式套笼的建造工艺的步骤（1）中步骤e的示意图。

图5为本发明一种集成式套笼的建造工艺的步骤（2）中步骤c的上面板、下面板的结构示意图。

图6为本发明一种集成式套笼的建造工艺的步骤（2）中步骤d的示意图。

图7为本发明一种集成式套笼的建造工艺的步骤（2）中步骤e的示意图。

图8为本发明一种集成式套笼的建造工艺的步骤（2）中步骤f的示意图。

图9为本发明一种集成式套笼的建造工艺的步骤（2）中步骤g的示意图。

图10为本发明一种集成式套笼的建造工艺的步骤（2）中步骤h的示意图。

图11为本发明一种集成式套笼的建造工艺的步骤（4）中第一防撞部件的结构示意图。

图12为本发明一种集成式套笼的建造工艺的步骤（4）中第二防撞部件的结构示意图。

图13为本发明一种集成式套笼的建造工艺的步骤（5）中步骤b的示意图。

图14为本发明一种集成式套笼的建造工艺的步骤（5）完成后的结构示意图。

图15为本发明一种集成式套笼的建造工艺的步骤（6）完成后的结构示意图。

图16为本发明一种集成式套笼的建造工艺的步骤（7）完成后的结构示意图。

图17为本发明一种集成式套笼的建造工艺的步骤（9）完成后的结构示意图。

图中标号：1-上封板、2-下封板、3-内外封板、4-内加强版、5-第一圈梁、6-第二圈梁、7-第三圈梁、8-第四圈梁、9-上面板、10-下面板、11-内外侧板、12-次梁、13-横梁、14-加强板、15-加强梁、16-支撑管、17-栏杆、18-格栅、19-支撑管件、20-电缆管、21-爬梯、22-u型钢板、23-固定钢板、24-水平胎架、25-牺牲阳极、26-橡胶护舷、27-第一防撞部件、28-第二防撞部件、29-外平台。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

如图17所示，一种集成式套笼的建造工艺，集成式套笼包括上部组件以及下部组件，上部组件包括外平台29、第一圈梁5、第二圈梁6，下部组件包括牺牲阳极25、第三圈梁7、第四圈梁8，分别立式组装上部组件以及下部组件，再整体进行卧式合拢，最后安装电缆管20、橡胶护舷26、爬梯21以及格栅18，步骤如下：（1）圈梁制作；（2）外平台制作；（3）下料多个圈梁层间的支撑管件；（4）预制舾装件；（5）合拢下部组件；（6）合拢上部组件；（7）水平合拢上下部组建；（8）安装各种舾装散装件；（9）定位安装爬梯。

具体步骤如下：

（1）圈梁制作：

a、板材下料：按照图纸尺寸依次下料上、下封板板材以及内加强板4，再下料内外封板3；

b、拼接上下封板：按照图纸尺寸在地上画出上封板1、下封板2地样线，按照地样线拼板将各个上、下封板彩板拼接成上封板1、下封板2，如图1所示，上封板1与下封板2为对应的环形状结构；

c、定位内外封板：将步骤a中下料完毕后的内外封板3安装到下封板2上并进行点焊，如图2所示，内外封板3分别沿着下封板2的边缘设置；

d、定位内加强板：如图3所示，将内加强板4定位至内外封板3之间并进行施焊；

e、定位上封板：如图4所示，将上封板1设置在内外封板3上方，保证上封板1与下封板2保持对应，按上述步骤分别完成第一圈梁5、第二圈梁6、第三圈梁7、第四圈梁8；

（2）外平台制作：

a、板材下料：按照图纸尺寸依次下料外平台的上下面板板材、内外侧板板材以及横梁的上下面板、内外侧板，再按照图纸下料加强板14；

b、型材下料：依次下料多个次梁12、加强梁15以及支撑管16；

c、拼接外平台下面板：按照图纸尺寸在地上准确画出外平台下面板10的拼板地样线，按照地样进行拼板，如图5所示，形成上面板9、下面板10；

d、定位外平台内外侧板：如图6所示，将内外侧板11分别定位至在下面板10的边缘位置，并在内外侧板11之间设置加强板14，依次进行施焊；

e、定位外平台上面板：如图7所示，将外平台与横梁的上面板9依次定位至外平台、横梁内外侧板的上方并施焊，保证外平台的上面板9与下面板10对应设置；

f、定位安装平台次梁：如图8所示，将多个次梁12定位安装在外平台29的圆弧边缘位置且多个次梁12向外侧方向延伸，在次梁12与外平台29的接触位置安装加强梁15；

g、定位安装支撑管：如图9所示，在外平台上面板上方定位安装支撑管16并施焊；

h、安装栏杆、格栅：如图10所示，将制作好的外平台翻身并安装栏杆17、格栅18进行施焊；

（3）下料多个圈梁层间的支撑管件19；

（4）预制舾装件：如图11、图12所示，预制电缆管20以及爬梯21，下料u型钢板22及固定钢板23，将u型钢板22设置在固定钢板23上形成防撞部件；

（5）合拢下部组件：

a、布置水平胎架：在地面上画上圈梁的地样线，将多个水平胎架24等间距放置在该地样线上；

b、安装支撑管件：如图13所示，将第四圈梁8放置在多个水平胎架24上，将步骤（3）中的支撑管件19均匀竖直放置在水平胎架24上并进行点焊；

c、安装第三圈梁：将第三圈梁7定位放置在步骤b中的支撑管件19上端并进行点焊，在第三圈梁7与第四圈梁8之间的支撑管件19上安装牺牲阳极25，并在第三圈梁7上方放置支撑管件19；

d、安装防撞部件：如图14所示，将多个防撞部件竖直安装在第三圈梁7的侧端上方；

（6）合拢上部组件：按步骤（5）布置水平胎架24，将第二圈梁6置于水平胎架24上；按步骤（5）依次安装焊接第一圈梁5与第二圈梁6之间的支撑管件19、防撞部件以及第一圈梁5，如图15所示，并将步骤（2）中预制好的外平台定位焊接在第一圈梁5的上方；

（7）水平合拢上下部组建：如图16所示，将上部组件与下部组件依次水平放置在胎架上，并对合拢口的支撑管件19以及第二圈梁6进行施焊；

（8）安装各种舾装散装件：定位安装电缆管20并进行焊接，在防撞部件的外部定位安装橡胶护舷26；

（9）定位安装爬梯，如图17所示，爬梯21与圈梁连接处螺栓连接且与外平台接触位置进行施焊。

进一步的，步骤a中第一圈梁5、第二圈梁6、第三圈梁7、第四圈梁8的椭圆度小于等于其直径的0.1%，并小于等于5mm，任一圈梁中心线水平距离公差在施工图纸净尺寸的±10mm内，保证多个圈梁之间的安装精度，便于后期上部组件与下部组件的合拢安装。

进一步的，集成式套笼建造完成后的垂直误差在±10mm内。

进一步的，集成式套笼在同一高程处节点、任意两节点中心在垂向误差在±5mm内。

进一步的，u型钢板22置于固定钢板23的中部形成第一防撞部件27，第一防撞部件27设置在第一圈梁5与第二圈梁6之间，u型钢板22置于固定钢板23的上方且u型钢板22的一端凸出于固定钢板23的一端形成第二防撞部件28，第一防撞部件27与第二防撞部件28依次对应卡合设置，既起到防止海水冲击而引起套笼变形的作用，又能实现稳固上下圈梁的作用。

本发明分别立式组装上部组件以及下部组件，再整体进行卧式合拢，改变传统多个圈梁由下至上的组装工艺，保证多个圈梁之间的误差精度、合拢组装便捷，卧式合拢上部组件以及下部组件，实现整体式建造，为后续的海上集成式套笼的安装提供便捷。

步骤（2）的外平台采用反造法进行制作，即由下往上进行安装，安装时将集成式套笼的外平台下部朝上安装支撑管16，再进行翻转安装栏杆17与格栅18，第一圈梁5与第二圈梁6安装完成后，将预制好的外平台直接吊装至第一圈梁5上方进行定位焊接，相较于传统海上吊装定位外平台再进行安装来讲，施工步骤便捷，安装定位精确度高。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。