一种装配式混凝土海上风电漂浮式平台及其施工方法与流程

本发明涉及海上风电领域，特别涉及一种装配式混凝土海上风电漂浮式平台及其施工方法。

背景技术：

1、海上风电作为主流的海洋可再生能源发展迅速，目前国内外的海上风电主要以固定式为主，包括单桩、吸力桶、导管架等结构形式，主要适用于水深小于70m的海域。当水深超过70m后，漂浮式风电将更有优势，目前尚处于示范阶段，目前各技术路线百家争鸣，都在创新漂浮式平台形式来进行降本增效，目前已落地的结构形式包括半潜式为主流，但也有spar立柱式、驳船式、tlp张力腿式；材料基本以钢结构为主，也有采用混凝土的。

2、目前钢结构的漂浮式平台制作工艺成熟，主要存在造价高、使用寿命短(25年)、不适应大风电机组等不足。

3、混凝土结构的耐久性较好，也比较适合未来大功率机组，目前已有spar立柱式在挪威hywind tampen应用，驳船式在法国floatgen应用，但半潜式混凝土海上风电漂浮式平台尚未有应用的先例。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中所存在的不足，提供一种装配式混凝土海上风电漂浮式平台及其施工方法。

2、在第一方面，本发明提供一种装配式混凝土海上风电漂浮式平台，包括：混凝土浮箱、支撑联结组件、系泊锚链和若干个混凝土浮筒；

3、所述混凝土浮箱为模块化预制件；

4、每个所述混凝土浮筒分别为模块化预制件；每个所述混凝土浮筒分别通过预应力筋锚固连接于所述混凝土浮箱的上方，其中上锚头位于所述混凝土浮筒的上表面，下锚头位于所述混凝土浮箱顶板的下表面；

5、所述支撑联结组件为模块化预制件；所述支撑联结组件与所述混凝土浮箱、所述混凝土浮筒装配式连接；

6、所述系泊锚链用于系泊所述海上风电漂浮式平台。

7、优选地，所述混凝土浮筒的数量为三个，三个所述混凝土浮筒形成三角形排布；或，所述混凝土浮筒的数量为四个，四个所述混凝土浮筒形成四边形排布；或，所述混凝土浮筒的数量为五个，五个所述混凝土浮筒形成五边形排布。

8、优选地，所述混凝土浮箱的顶板、所述混凝土浮筒预留有预应力孔道，所述预应力筋穿过所述预应力孔道。

9、优选地，所述混凝土浮箱内由浮箱横隔墙、竖隔墙分成多个隔仓，所述混凝土浮箱的浮箱侧墙、浮箱顶板、浮箱底板均设置有水平预应力筋。

10、优选地，所述混凝土浮筒包括第一混凝土浮筒，所述支撑联结组件为第一斜支撑、第二斜支撑，

11、所述第一混凝土浮筒用于连接风机塔筒，所述第一混凝土浮筒设置有内隔墙，所述内隔墙包括第一内隔墙、第二内隔墙，

12、所述第一斜支撑的两端分别与所述第一混凝土浮筒、所述混凝土浮箱装配连接，且所述第一斜支撑和所述第一内隔墙共面设置；所述第二斜支撑的两端分别与所述第一混凝土浮筒、所述混凝土浮箱装配连接，且所述第二斜支撑和所述第二内隔墙共面设置。

13、优选地，所述第一内隔墙的中心线和所述第一斜支撑的中心线共面设置，所述第二内隔墙的中心线和所述第二斜支撑的中心线共面设置。

14、优选地，所述第一内隔墙在所述混凝土浮箱上表面的投影的中心线、所述第一斜支撑在所述混凝土浮箱上表面的投影的中心线共线设置，所述第二内隔墙在所述混凝土浮箱上表面的投影的中心线、所述第二斜支撑在所述混凝土浮箱上表面的投影的中心线共线设置。

15、优选地，所述第一混凝土浮筒、所述混凝土浮箱均预埋有牛腿，所述第一斜支撑、所述第二斜支撑的两端分别与所述牛腿焊缝或螺栓连接。

16、优选地，所述第一内隔墙、所述第二内隔墙交叉布置并向上延伸；或，所述内隔墙还包括第三内隔墙，所述第一内隔墙、所述第二内隔墙和所述第三内隔墙呈y字形布置并向上延伸，所述第一内隔墙、所述第二内隔墙分别为所述y字形结构的两个分叉结构；或，所述内隔墙还包括第三内隔墙、第四内隔墙、第五内隔墙，所述第一内隔墙、所述第二内隔墙、所述第三内隔墙、所述第四内隔墙和所述第五内隔墙呈放射形布置。

17、优选地，所述第一混凝土浮筒之外的其余混凝土浮筒不设置所述内隔墙。

18、优选地，每个所述混凝土浮筒均设置有内隔墙，每个所述内隔墙分别包括第一内隔墙、第二内隔墙，

19、所述支撑联结组件包括若干组侧面支撑联结组件和一组顶面支撑联结组件，每组所述侧面支撑联结组件包括水平联结梁、第一斜撑和第二斜撑，所述水平联结梁的两端分别连接相邻两个所述混凝土浮筒，所述第一斜撑、所述第二斜撑的两端分别连接所述水平联结梁、所述混凝土浮筒，每组所述侧面支撑联结组件与所述第一内隔墙或所述第二内隔墙共面设置，所述顶面支撑联结组件用于连接所述水平联结梁。

20、优选地，所述侧面支撑联结组件在所述混凝土浮箱上表面的投影的中心线、所述第一内隔墙在所述混凝土浮箱上表面的投影的中心线共线设置，或，所述侧面支撑联结组件在所述混凝土浮箱上表面的投影的中心线、所述第二内隔墙在所述混凝土浮箱上表面的投影的中心线共线设置。

21、优选地，所述混凝土浮筒、所述混凝土浮箱均预埋有牛腿，所述侧面支撑联结组件分别与所述牛腿焊缝或螺栓连接。

22、优选地，所述第一内隔墙、所述第二内隔墙交叉布置并向上延伸；或，所述内隔墙还包括第三内隔墙，所述第一内隔墙、所述第二内隔墙和所述第三内隔墙呈y字形布置并向上延伸，所述第一内隔墙、所述第二内隔墙分别为所述y字形结构的两个分叉结构；或，所述内隔墙还包括第三内隔墙、第四内隔墙、第五内隔墙，所述第一内隔墙、所述第二内隔墙、所述第三内隔墙、所述第四内隔墙和所述第五内隔墙呈放射形布置。

23、优选地，所述混凝土浮筒包括第一混凝土浮筒，所述第一混凝土浮筒用于连接风机塔筒，所述第一混凝土浮筒与所述风机塔筒通过法兰螺栓连接。

24、优选地，所述系泊锚链设置于所述第一混凝土浮筒与所述风机塔筒的连接法兰，或，所述系泊锚链设置于所述混凝土浮箱的外表面。

25、在第二方面，本发明提供一种装配式混凝土海上风电漂浮式平台的施工方法，用于施工任一所述的一种装配式混凝土海上风电漂浮式平台，包括以下步骤：

26、s1：分别模块化预制混凝土浮箱、支撑联结组件和若干个混凝土浮筒；

27、s2：分别吊装若干个所述混凝土浮筒至所述混凝土浮箱的上方，通过预应力筋分别锚固连接预制所述混凝土浮箱和所述混凝土浮筒，其中上锚头位于所述混凝土浮筒的上表面，下锚头位于所述混凝土浮箱顶板的下表面，锚固之后向孔道内灌注水泥浆；

28、s3：将所述支撑联结组件与所述混凝土浮箱、所述混凝土浮筒装配式连接；

29、s4：将所述s3装配形成的结构下水；

30、s5：将第一混凝土浮筒与风机塔筒通过法兰螺栓连接，并安装风机叶轮；

31、s6：:设置海上风电漂浮式平台的系泊锚链。

32、优选地，所述s1中，还包括在所述混凝土浮箱的浮箱侧墙、浮箱顶板、浮箱底板均设置水平预应力孔道，进行预应力张拉，两端用锚头进行锚固，并向孔道内灌注水泥浆。

33、优选地，所述s2中，先对齐所述混凝土浮箱的顶板、所述混凝土浮筒预留的预应力孔道，再将所述预应力筋穿入孔道，然后进行张拉，两端用锚头进行锚固，并向孔道内灌注水泥浆。

34、优选地，所述s3中，在所述混凝土浮箱、所述混凝土浮筒预埋牛腿，将所述支撑联结组件与牛腿焊缝或螺栓连接。

35、与现有技术相比，本发明的有益效果：

36、1.本发明提供的装配式混凝土海上风电漂浮式平台，通过模块化预制+装配式组装，能够大大提高混凝土预制及施工效率。通过对混凝土浮箱和混凝土浮筒进行预应力连接，将上锚头设置在混凝土浮筒的上表面，下锚头设置在混凝土浮箱顶板的下表面，使得预应力连接更加直接，整体结构的受力、传力性能更好。通过设置模块化的支撑联结组件能够进一步提高混凝土浮箱和混凝土浮筒之间的受力、传力性能。采用半潜式混凝土海上风电漂浮式平台，水动力特性更好，更适应于大的风电机组。

37、2.本发明提供的装配式混凝土海上风电漂浮式平台的施工方法，先分别模块化预制混凝土浮箱、支撑联结组件和若干个混凝土浮筒，再进行现场组装、预应力施工，能够大大提高混凝土预制及平台施工效率。