轻量化导向架及其安装方法与流程

1.本发明涉及一种导向架，尤其是涉及一种具有轻量化特点的导向架、以及其基于浮式吊点（以下简称浮点）吊装方式的安装方法，属于海洋工程施工技术领域。


背景技术：

2.目前，在海上风电施工过程中，为了保证海上风电桩基的垂直度要求和精确定位要求，需要预先在风电桩基施工位上安装导向架，通过导向架的引导，对基础的桩进行定位并保证其垂直度。
3.常规的导向架的导向功能通过导向筒实现，在海床以上20米内高度即可，而与浮吊相连的吊点在水面以上，以方便挂扣、解扣。因此必须有框架结构连接导向筒和水上吊点。随着海上风电场水深加大，和水上吊点连接框架结构部分也逐渐加长，而其连接作用的框架结构这部分对于导向功能没有意义，仅是为了连接吊点，但是其存在造成导向架整体结构复杂、制造周期长、整体重量大、成本高。
4.同时，上述常规的导向架由于重量大，在码头装船、海上运输、海上吊装中需要更大的施工资源（如大吨位浮吊），从而进一步增加了施工成本和施工难度。为此，亟需一种轻量化的导向架以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服上述不足，针对4米直径以内的桩基础，特别是针对4桩导管架基础，提供一种轻量化导向架及其安装方法，其通过浮点起吊结构可降低重量实现轻量化，从而不但节约了材料，降低了重量、大大降低了制造成本和制造周期，且使得后续安装时可采用相对小能力的施工资源，特别是海上吊装时候通过小吨位浮吊即可实现安装，进一步大幅度降低了施工成本，有利于本专利导向架的推广应用。
6.本发明的目的是这样实现的：一种轻量化导向架，包含有架体结构件以及与之相连的起吊结构件，架体结构件与起吊结构件之间通过四条钢丝绳相连接，起吊结构件上具有浮筒结构。
7.优选的，所述架体结构件包含有桁架结构，该桁架结构上设置有起吊点，桁架结构上设置有导向筒和吸力桶；所述起吊结构件包含有吊杆，吊杆上安装有浮筒，所述吊杆的外壁设置有上吊点和下吊点，钢丝绳连接于下吊点和起吊点之间。
8.优选的，所述吊杆上安装有操作平台，操作平台位于上吊点和下吊点之间。
9.一种轻量化导向架的安装方法，浮式吊点结构的起吊结构件与架体结构件之间通过钢丝绳相连接，浮吊将起吊结构件起吊至目标工位，当架体底部浅基础，这里以吸力桶基础为例，完全下沉入海床设计深度后，吊结构件与架体结构件之间的钢丝绳处于张紧状态。
10.优选的，当不同风场的水深小幅度变化，通过浮筒调载，使浮点整体上下沉浮，保证上吊点和操作平台在水面以上的高度微小幅度变化，钢丝绳处于张紧状态，限制浮点在海洋环境力作用下的位移在设计允许宽范围内；当不同风场的水深变化超过浮筒的自身调
载能力时，更换不同长度的钢丝绳匹配施工环境。
11.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过设计的起吊结构件为浮式吊点，吊点和水下框架通过钢丝绳连接，浮吊与位于海面上方的吊点之间正常挂扣和解扣，钢丝绳取代常规的框架结构进行连接，极大的减轻了导向架的重量，实现了轻量化设计，从而使得通过小的施工资源实现对导向架作业，降低了施工成本。
12.同时，通过浮式吊点结构的调载能力，可适应小幅度水深变化的同一海域，并且可通过更换不同长度的钢丝绳实现大幅度水深变化的不同海域快速匹配，与常规的刚性结构件的切割、焊接改装相比，不但效率高，且成本更为低廉，进一步降低了施工成本，提高了施工企业的市场竞争力。
附图说明
13.图1为本发明一种轻量化导向架在海中漂浮时的结构示意图。
14.图2为本发明一种轻量化导向架的空中起吊时的结构示意图。
15.图3为本发明一种轻量化导向架的起吊结构件（浮式吊点）的结构示意图。
16.图4为本发明一种轻量化导向架的起吊结构件（去除操作平台）起吊状态示意图。
17.图5为本发明一种轻量化导向架的起吊结构件（去除操作平台）漂浮状态示意图。
18.图6为本发明一种轻量化导向架的另一种形式的架体结构件的结构示意图。
19.其中：架体结构件1、起吊结构件2、钢丝绳3；桁架结构1.1、导向筒1.2、吸力桶1.3；起吊点1.1.1；吊杆2.1、浮筒2.2、操作平台2.3；上吊点2.1.1、下吊点2.1.2。
具体实施方式
20.参见图1~6，本发明涉及的一种轻量化导向架，包含有：架体结构件1（导向筒所在部件），在目标位下沉入海床中、对风电桩基的桩管进行精确定位和引导；起吊结构件2（吊点所在部件），与架体结构件1连接，施工船上的浮吊与起吊结构件2吊装相连后实现对架体结构件1的安装（下沉和上浮）；同时，架体结构件1与起吊结构件2之间通过四条钢丝绳3相连接。
21.具体的讲：架体结构件1包含有桁架结构1.1，该桁架结构1.1上设置有四组起吊点1.1.1，同时，桁架结构1.1的四周设置有四组供风电桩基的桩管插入的导向筒1.2，同时桁架结构1.1上设置有四组吸力桶1.3，作业时通过吸力桶1.3使得整个架体结构件1下沉入海床设计深度后。
22.所述起吊结构件2包含有吊杆2.1，所述吊杆2.1上安装有操作平台2.3，以供操作人员登台进行作业，所述吊杆2.1的外壁上部设置有两个上吊点2.1.1、外壁下部设置有四
组下吊点2.1.2，其上述操作平台2.3位于上吊点2.1.1和下吊点2.1.2之间，施工船上的浮吊的吊钩通过缆索连接至上吊点2.1.1，钢丝绳3设置有家四条，每条钢丝绳3的顶部连接至下吊点2.1.2、底部连接至架体结构件1上的起吊点1.1.1。同时，上述吊杆2.1的底部安装有浮筒2.2。
23.本发明轻量化导向架的安装方法：浮式吊点结构的起吊结构件2与架体结构件1之间通过钢丝绳3相连接，从而省去架体结构件1和起吊结构件2之间的刚性连接件，极大的减轻了导向架的重量；此时，小吨位浮吊即可起吊结构件2至目标工位，当架体结构件1的底部浅基础（如本实施例中的吸力桶1.3）下沉入海床设计深度后，起吊结构件2与架体结构件1之间的钢丝绳3处于张紧状态。
24.通过本发明的轻量化导向架可适应不同海域风场的水深，当不同风场的水深小幅度变化，通过在浮筒2.2调载，使得浮点整体上下沉浮，保证上吊点2.1.1和操作平台2.3在水面以上的高度微小幅度变化，使得钢丝绳3处于张紧状态，从而限制浮点在海洋环境力作用下的位移在设计允许宽范围内。当水深变化超过浮筒2.2的自身调载能力时（如超过5米时），可方便的更换不同长度的钢丝绳3，因此与固定结构的导向架相比，不但降低了成本，且可实现现场灵活调节，使得施工更具灵活性，更适合于海洋施工环境。
25.另外：需要注意的是，上述具体实施方式仅为本专利的一个优化方案，本领域的技术人员根据上述构思所做的任何改动或改进，均在本专利的保护范围之内。


技术特征：
1.一种轻量化导向架，包含有架体结构件（1）以及与之相连的起吊结构件（2），其特征在于：架体结构件（1）与起吊结构件（2）之间通过四条钢丝绳（3）相连接，起吊结构件（2）上具有浮筒结构。2.根据权利要求1所述一种轻量化导向架，其特征在于：所述架体结构件（1）包含有桁架结构（1.1），该桁架结构（1.1）上设置有起吊点（1.1.1），桁架结构（1.1）上设置有导向筒（1.2）和吸力桶（1.3）；所述起吊结构件（2）包含有吊杆（2.1），吊杆（2.1）上安装有浮筒（2.2），所述吊杆（2.1）的外壁设置有上吊点（2.1.1）和下吊点（2.1.2），钢丝绳（3）连接于下吊点（2.1.2）和起吊点（1.1.1）之间。3.根据权利要求2所述一种轻量化导向架，其特征在于：所述吊杆（2.1）上安装有操作平台（2.3），操作平台（2.3）位于上吊点（2.1.1）和下吊点（2.1.2）之间。4.一种轻量化导向架的安装方法，其特征在于：浮式吊点结构的起吊结构件（2）与架体结构件（1）之间通过钢丝绳（3）相连接，浮吊将起吊结构件（2）起吊至目标工位，当架体结构件（1）底部下沉入海床设计深度后，起吊结构件（2）与架体结构件（1）之间的钢丝绳（3）处于张紧状态。5.根据权利要求4所述一种轻量化导向架的安装方法，其特征在于：当不同风场的水深小幅度变化，通过在浮筒（2.2）调载，使得浮点整体上下沉浮，保证钢丝绳（3）处于张紧状态；当水深变化超过浮筒（2.2）的自身调载能力时，更换不同长度的钢丝绳（3）匹配施工环境。

技术总结
本发明一种轻量化导向架及其安装方法，浮式吊点结构的起吊结构件（2）与架体结构件（1）之间通过钢丝绳（3）相连接，浮吊将起吊结构件（2）起吊至目标工位，当架体结构件（1）下沉入海床设计深度后，起吊结构件（2）与架体结构件（1）之间的钢丝绳（3）处于张紧状态。本发明一种轻量化导向架及其安装方法，其通过浮点起吊结构可降低重量实现轻量化，从而不但节约了材料，降低了重量、大大降低了制造成本，且使得后续安装时可采用小吨位浮吊即可实现安装，进一步降低了施工成本，有利于本专利导向架的推广应用。用。用。


技术研发人员：孙景军 刘勇 于雷
受保护的技术使用者：环球海洋工程（天津）有限公司
技术研发日：2022.04.22
技术公布日：2022/8/2