[發明專利]海上風電、橋梁和海洋建筑物局部浮力海洋平臺及施工方法

有效

• 申請號: 201210104898.8
• 申請日: 2012-04-11
• 公開（公告）號: CN103362113A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 黃燦光;陳立強
• 申請（專利權）人: 黃燦光;陳立強
• 主分類號: E02B17/00
• 分類號: E02B17/00
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 郭偉剛

技術領域

本發明涉及海洋平臺及其施工方法，尤其涉及一種海上風電、橋梁和海洋建筑物局部浮力海洋平臺及施工方法。

背景技術

水中建筑物的地質條件和風浪荷載及水深決定了水中建筑物的基礎形式，一般大型水中建筑物的基礎占總體造價的25％～40％。30米已上的中度水深至深水基礎，應考慮海洋環境產生的荷載力，如臺風、巨浪、大潮產生的巨大水平力，成為其設計和施工中必須考慮的重要控制條件。

海上風機深水區基礎型式多為浮式平臺，淺水區主要為樁基礎或重力式基礎的樁基礎，中度深水區為桁架型導管架基礎。橋梁中度深水區至深水區主流基礎型式為鉆孔群樁基礎或鋼板樁圍堰管柱基礎。鉆井和采油的海洋固定式平臺用于水深10米至200米，鉆井和采油的海洋半潛式平臺用于水深100米至數千米。我們另一個發明“支撐海上風機、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺”中(申請號為CN?2012100348059的中國專利申請)，其技術手段包括至少3個浮力筒，每個浮力筒底部有錐形底部。在凸凹不平整的復雜海底，該技術手段可將浮力支撐固定平臺穩固地嵌入到土層較淺(1米至5米)的海床持力層，存在較大的技術優勢；但浮力支撐固定平臺施工方法對厚土層(5米以上)則有不足。

“局部浮力”海洋平臺的空心浮力筒受到水的浮力支撐。浮力筒浮力抵消部分海洋建筑物的重量，水的浮力承擔海洋建筑物大約一半重量，能降低海洋平臺支撐構造部分的剛性，使其基本振動頻率避開地震峰值頻率，從而提高平臺基礎與地基間的絕緣性。

地震發生時，由于浮力作用延長了平臺固有振蕩周期，即晃動一次所需時間，避開地震峰值周期，海洋建筑物晃動的加速度得以降低。因此，“局部浮力”海洋平臺能獲得較好抗震效果。

本局部浮力海洋平臺發明是專門針對厚土層(5米至80米或更多)環境下在原有浮力支撐固定平臺技術上再發展出新的技術，對于厚土層的基礎采用了重力式及小口徑樁的混合形式基礎，利用已固定在海床上的浮力筒，用架設在浮力筒上的小型鉆孔機和小型打樁機安裝小口徑樁基，相對大型鋼管樁及其所需的大型海上打樁設備，本發明的小口徑樁則非常經濟。多浮力筒的局部浮力海洋平臺工作原理是，由垂直布置的空心多浮力筒和各浮力筒間的連接梁及各浮力筒底的小口徑群樁組成空間結構，垂直荷載經浮力筒底部加勁環板傳遞少于加勁環板持力層容許值的壓應力，而小口徑鉆孔群樁或小口徑打入群樁則提供抗上拔力，同時也提供部分承載力。多浮力筒空間結構將整體基礎所承受的傾覆荷載轉化為單個浮力簡基礎的豎向下壓和上拔荷載，浮力筒的浮力抵消部分水工建筑物的重量，基礎承載力和抗傾覆能力很強。

本發明還增加了單個浮力筒的局部浮力海洋平臺，可應用于3MW的水平軸風機的海上風電場等小型水上建筑物。

單浮力筒的局部浮力海洋平臺工作原理是，由垂直布置的空心單浮力筒和單浮力筒底部的加勁環板及連接單浮力筒底部錐形底部的小口徑群樁組成空間結構，垂直荷載經浮力筒底部加勁環板傳遞少于加勁環板持力層容許值的壓應力，而小口徑鉆孔群樁或小口徑打入群樁則提供抗上拔力，同時也提供部分承載力。單浮力筒空間結構將整體基礎所承受的傾覆荷載轉化為小口徑群樁基礎的豎向下壓和上拔荷載，浮力筒的浮力抵消部分水工建筑物的重量，基礎承載力和抗傾覆能力強。

對于在較平整的海底上安裝小型的海上風機、橋梁或海洋建筑物(總重小于700噸)，本單浮力筒局部浮力海洋平臺經濟效益明顯，有效降低了浮力筒施工成本。

本發明適用范圍廣泛，經濟效益很高，施工風險低。本發明在土層厚5米以上和水深5米至50米海域均為經濟適用。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于針對厚土層(5米至80米或更多)環境、解決現有海上風電等海洋(水工)建筑物基礎造價較高和施工難度較大的難題，提供一種支撐海上風機和/或橋梁和/或海洋建筑結構的海上風電、橋梁和海洋建筑物局部浮力海洋平臺。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：系統集成并創新地應用了預應力混凝土浮橋和油田鉆井平臺及分段預制拼裝預應力混凝土橋節段施工法或現澆施工法，局部浮力的建筑物抗震系統，人工水上作業施工深水基礎工程及小口徑鉆孔樁或小口徑打入樁等30多年的成熟技術，構造一種海上風電、橋梁和海洋建筑物局部浮力海洋平臺，所述局部浮力海洋平臺包括：

至少一垂直布置的浮力筒，通過所述浮力筒底部下方的混凝土層支撐在海床上，所述浮力筒為空心柱體；

所述浮力筒還安裝有貫穿其底部的小口徑群樁，所述小口徑群樁依次穿過所述混凝土層和海床土層錨于基巖或持力層；