1.一种深水模块化自适应沉放式施工平台,其特征在于,包括:
底部模块(1),底部模块(1)为无顶、无底的箱形结构,底部模块(1)侧壁内设有开口向下的腔体;
刃脚(3),便于底部模块(1)插入海底土体,刃脚(3)与底部模块(1)底部固定连接;
抽排管道(5),抽排管道(5)与底部模块(1)的腔体相连;
抽排设备(13),抽排设备(13)与抽排管道(5)相连,用于将底部模块(1)腔体内的物质抽出;
若干标准模块(7),标准模块(7)为无顶、无底的箱形结构,若干标准模块(7)叠放在一起且最底部的标准模块(7)置于底部模块(1)上,相邻的两个标准模块(7)之间以及标准模块(7)与底部模块(1)之间均为气密性连接,标准模块(7)内设有便于抽排管道(5)穿过的通孔;
水闸,水闸设置于底部模块(1)或标准模块(7)上,用于控制底部模块(1)和标准模块(7)围成的空间与外部空间的通断;
提升支点,提升支点位于标准模块(7)内侧;
自提升支架(14),自提升支架(14)包括至少两层支撑架,相邻的两层支撑架通过液压千斤顶(15)相连,每层支撑架均与提升支点配合设有接头;
工作台面(16),工作台面(16)搭设在自提升支架(14)顶部,工作台面(16)上设有便于打桩作业的桩孔(18);
吊机(20),吊机(20)位于工作台面(16)上。
2.根据权利要求1所述的深水模块化自适应沉放式施工平台,其特征在于,标准模块(7)侧壁内设有开口向下的腔体,底部模块(1)和标准模块(7)的腔体内均设有用于将腔体分隔成若干个单元格的隔板(2),抽排管道(5)通过每个单元格顶部的孔洞(4)与单元格的内腔相连。
3.根据权利要求2所述的深水模块化自适应沉放式施工平台,其特征在于,抽排管道(5)包括水平设置的环形管,环形管底部分别与每个单元格相连,环形管顶部通过若干根引出管(6)与抽排设备(13)相连,标准模块(7)设有便于引出管(6)穿过的通孔(9)。
4.根据权利要求2所述的深水模块化自适应沉放式施工平台,其特征在于,标准模块(7)的隔板上设有便于施工人员通过的人孔(8)。
5.根据权利要求2所述的深水模块化自适应沉放式施工平台,其特征在于,标准模块(7)内侧设有至少一扇便于施工人员进入标准模块(7)侧壁内腔的密封门(10)。
6.根据权利要求1所述的深水模块化自适应沉放式施工平台,其特征在于,每个标准模块(7)设有两层提升支点,提升支点包括上层支点(12)和下层支点(11)。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的深水模块化自适应沉放式施工平台,其特征在于,工作台面(16)上设有轨道(17),轨道(17)上滑动设有移动板(19),移动板(19)上设有用于驱动其在轨道(17)上移动和停止的驱动机构,吊机(20)位于移动板(19)上。
8.根据权利要求7所述的深水模块化自适应沉放式施工平台,其特征在于,驱动机构包括电机,电机的输出端通过减速机与移动板(19)的轨道轮相连。
9.一种深水模块化自适应沉放式施工平台的施工方法,其特征在于,具体步骤如下:
步骤一,将施工平台结构的构件采用浮运或船运方式运抵施工地点;
步骤二,将刃脚(3)、抽排管道(5)和底部模块(1)在驳船上进行拼接,并在底部模块(1)上安装一个标准模块(7),关闭该标准模块(7)与底部模块(1)之间的水闸,将安装完的吊箱结构整体吊放至水中,通过标准模块(7)提供的浮力进行漂浮,采用拖轮挤靠的方式对吊箱结构进行水上临时定位;
步骤三,采用浮吊吊装安装第二个标准模块(7),并安装自提升支架(14)、工作台面(16)、移动板(19)和吊机(20);
步骤四,采用吊机(20)进行配合安装,在已有吊箱结构上继续安装标准模块(7),直到底部模块(1)切入海床一定深度且顶部的标准模块(7)高出海面高潮位一个底部模块(1)的高度以上或高出海面高潮位底部模块(1)切入海床深度加3m的高度以上,期间通过向标准模块(7)的内腔注水来调节浮力,每安装一层标准模块(7),自提升支架(14)向上自行爬升一个节段;
步骤五,在顶部的标准模块(7)的通孔(9)一侧安装有抽排设备(13),抽排设备(13)采用弯管与引出管(6)相连,连接后试运行抽排设备(13)保证管线的气密性良好;
步骤六,打开水闸使底部模块(1)和标准模块(7)围成的空间与外部空间连通,启动抽排设备(13)将底部模块(1)腔体内的空气和水抽出,使其成为准真空状态,使底部模块(1)因压力作用继续切入海底;
步骤七,将水闸关闭并断开抽排设备(13)与引出管(6)的连接,并将引出管(6)连接至灌浆设备,启动灌浆设备进行灌浆,以加固刃脚(3)周围的土体(21);
步骤八,待灌浆结束后拆卸掉工作台面(16)上盖在桩孔(18)上的台面盖板,利用吊机(20)吊装打桩设备,进行水下打桩施工;
步骤九,待水下桩基(22)施工完成后,通过吊机(20)吊放混凝土浇筑导管浇筑水下封底混凝土(23);
步骤十,待水下封底混凝土(23)凝固后,采用抽水机抽干平台结构内的海水;
步骤十一,利用标准模块(7)的内壁作为支撑面,利用吊机(20)吊装构件,通过支撑杆(24)支撑承台模板(25);
步骤十二,通过吊机(20)吊放混凝土浇筑导管,在承台模板(25)内浇筑承台混凝土(26);
步骤十三,待承台混凝土(26)完成养护后,拆除承台模板(25)并利用吊机(20)将其吊离平台内部,之后向平台结构内部注入海水,使平台结构内部与外部的水位相平;
步骤十四,向标准模块(7)腔体内注入海水,同时将标准模块(7)与底部模块(1)之间连接的螺栓进行解除;
步骤十五,排出标准模块(7)腔体内的海水,靠标准模块(7)的浮力使平台整体上浮至海面,采用拖轮对平台结构进行临时挤靠固定,利用吊机(20)配合浮吊从上到下逐一拆除标准模块(7),在每拆除一层标准模块(7)后,自提升支架(14)下移一层;
步骤十六,待拆除至最后一层标准模块7时,采用浮吊依次拆除吊机(20)、移动板(19)、工作台面(16)、自提升支架(14),并采用浮吊将最后一层标准模块(7)吊至驳船上运离施工现场。
10.根据权利要求9所述的深水模块化自适应沉放式施工平台的施工方法,其特征在于,步骤四中自提升支架(14)的爬升方法为:
初始状态为两层支撑架的接头分别支撑在相邻的两层标准模块(7)的上层支点(12)上,爬升时,吊机(20)停止工作,通过移动板(19)沿轨道(17)移动至工作台面(16)的中心位置,下层支撑架的接头脱离下层标准模块(7)的上层支点(12)并启动液压千斤顶(15),使下层支撑架提升直到其接头与上层标准模块(7)的下层支点(11)位于同一高度,之后将下层支撑架的接头与对应下层支点(11)进行连接;上层支撑架的接头脱离所在标准模块(7)的上层支点(12)并启动液压千斤顶(15),使上层支撑架上升直到其接头与所在标准模块(7)上一层的标准模块(7)的下层支点(11)位于同一高度,之后将上层支撑架的接头与对应下层支点(11)进行连接,如此往复,初始状态为两层支撑架的接头分别支撑在相邻的两层标准模块(7)的下层支点(12)时同样适用;
步骤十五中自提升支架(14)的下移方法为:
初始状态为两层支撑架的接头分别支撑在相邻的两层标准模块(7)的上层支点(12)上,下移时,吊机(20)停止工作,通过移动板(19)沿轨道(17)移动至工作台面(16)的中心位置,上层支撑架的接头脱离所在标准模块(7)的上层支点(12)并启动液压千斤顶(15),使上层支撑架下降直到其接头与所在标准模块(7)的下层支点(11)位于同一高度,之后将上层支撑架的接头与对应下层支点(11)进行连接;之后下层支撑架的接头脱离下层标准模块(7)的上层支点(12)并启动液压千斤顶(15),使下层支撑架下降直到其接头与所在标准模块(7)的下层支点(11)位于同一高度,之后将下层支撑架的接头与对应下层支点(11)进行连接;如此往复,初始状态为两层支撑架的接头分别支撑在相邻的两层标准模块(7)的下层支点(12)时同样适用。