本技術涉及浮體系泊錨固施工的領域，尤其是涉及一種用于海上浮式結構的群樁復合系泊錨固裝置及施工方法。

背景技術：

1、漂浮式風機作為海上浮式結構物，需要通過系泊錨固系統(tǒng)進行位置和運動的約束。作為海上高聳結構，漂浮式風機海面以上高度超100m，整體重量更是接近于萬噸，在海上作業(yè)時需要可靠的系泊錨固系統(tǒng)來保證穩(wěn)定性與安全性。

2、相關技術中，海上浮體的系泊需要通過錨固裝置與海床進行連接，根據(jù)錨固裝置的形式和力學特性，可大致將其劃分為抓力錨、重力錨、樁錨和吸力錨，其中，抓力錨(拖曳嵌入式錨)是目前使用最廣泛的一種錨固結構，其部分或全部嵌入海底，主要靠錨的前部結構與土壤的摩擦力來抵抗外力，能承受較大的水平力，但垂向力承受能力不強。而重力錨主要通過壓載與海床表面的摩擦力來抵抗錨鏈的水平張力，通過壓載重量來抵抗錨鏈的垂向張力，隨著錨鏈的垂向張力水平要求的提高，設計的重力錨需要更大的壓載體積，而且水平張力通常難以單純通過壓載和海床之間的摩擦力進行平衡。其性能與海床息息相關，限制了其使用范圍；然后，樁錨是通過向海床打入樁基，通過樁基與土壤之間的作用力來提供錨鏈的水平張力和垂向張力，為保證樁基有足夠的結構強度，鋼管樁的直徑達到4米，重量超過400噸，這對海上起重船舶性能要求高，海工難度大，且入泥深，對復雜的地質條件要求高，操作難度大；另外，吸力錨是中空的鋼筒結構，通過安裝于鋼筒頂部的人工泵使鋼筒內(nèi)外出現(xiàn)壓力差，當鋼筒內(nèi)壓力小于鋼筒外時，鋼筒隨即被吸入海底，然后將泵撤走。其能承受系泊線的水平張力和垂向張力，但吸力錨基礎適用于軟粘土地質，對于深遠海中如基巖裸露，土層極薄的海域不適用于該基礎形式，針對四種傳統(tǒng)錨固方式的缺點，需要提供一種即能夠便于海上施工、同時適用性強且穩(wěn)定性高的錨固基礎，以用于海上浮式結構中。

技術實現(xiàn)思路

1、為了提高錨固裝置的海上施工便捷性、適用性以及穩(wěn)定性，本技術提供一種用于海上浮式結構的群樁復合系泊錨固裝置及施工方法。

2、本技術提供的一種用于海上浮式結構的群樁復合系泊錨固裝置及施工方法采用如下的技術方案：

3、一種用于海上浮式結構的群樁復合系泊錨固裝置，包括基座、若干根基礎樁、以及豎直連接于所述基座的若干套管，所述基座用于沉放至海床上，若干所述基礎樁與若干套管一一對應，所述基礎樁沿對應所述套管的軸線貫穿套管并插入海床之上，所述基礎樁與對應套管固定連接。

4、通過采用上述技術方案，以基座作為系泊錨固系統(tǒng)的主體結構，采用若干豎向設置的套管作為基座與基礎樁的連接構件，通過將多根基礎樁沿對應套管的軸線貫穿套管并插入海床之上，基座通過套管穩(wěn)固于多根基礎樁，從而組拼形成群樁復合的系泊錨固系統(tǒng)，代替了大直徑鋼管樁，即提高系泊錨固系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也能夠適用于軟黏土地質、基巖裸露或薄土層的海域，提高了系泊錨固系統(tǒng)的適用性。

5、優(yōu)選的，所述基座設置有可旋轉式牽引機構，所述可旋轉式牽引機構用于與海上浮式結構連接。

6、通過采用上述技術方案，將錨固系統(tǒng)分為基礎樁、基座以及可旋轉式牽引機構部件進行組裝，采用逐步拼裝的方式構建系泊錨固系統(tǒng)，減少了對大型船吊的依賴，可簡化系泊錨固系統(tǒng)的吊裝以及轉運步驟，有利于提高錨固裝置的海上施工便捷性。

7、優(yōu)選的，所述基座為框架式結構，所述基座的底部水平設置有防沉板。

8、通過采用上述技術方案，采用框架式結構作為基座，能夠在滿足基座自身結構強度的基礎上減少材料用量，也便于基座穩(wěn)定下沉，通過防沉板設置，有利于降低基座沉入軟黏土地質的河床中的概率，以保持基座的平穩(wěn)性，便于基礎樁順利穿過套管并插入河床內(nèi)。

9、優(yōu)選的，所述套管頂部設置有喇叭口，所述喇叭口往外周拓寬。

10、通過采用上述技術方案，喇叭口拓寬了套管頂部的開口，便于基礎樁插入套管，有利于提高錨固裝置的施工效率。

11、一種用于海上浮式結構的群樁復合系泊錨固施工方法，采用群樁復合系泊錨固裝置,包括以下步驟：

12、s1：施工準備：預制基座以及基礎樁，并通過運輸船運至施工海域；

13、s2：基座吊裝：將運輸船上的基座吊起，并下放至施工海域的河床表面；

14、s3：基礎樁吊裝：將運輸船上的基礎樁吊起，并逐步翻轉至直立狀態(tài)；

15、s4：基礎樁插樁：將基礎樁移至基座上方，并對準對應套管頂部開口，然后豎直下放基礎樁，基礎樁下端穿過對應套管，并插入河床中，重復基礎樁插樁步驟，直至若干基礎樁插樁完畢；

16、s5：基礎樁沉樁：依次對若干基礎樁頂部進行捶打，使若干基礎樁均穩(wěn)固于河床中，然后對基礎樁以及套管進行連接固定，使基礎樁、基座以及套管構成群樁復合的系泊錨固系統(tǒng)；

17、s6：可旋轉式牽引機構與海上浮式結構進行連接。

18、通過采用上述技術方案，先將基座穩(wěn)定下沉于河床表面，然后依次穩(wěn)定的進行基礎樁下放步驟，直至多根基礎樁完成插樁，并進行沉樁，以穩(wěn)固錨固基礎，基座和套管組拼形成群樁復合的系泊錨固系統(tǒng)，采用逐步拼裝的方式構建系泊錨固系統(tǒng)，減少了對大型船吊的依賴，可簡化系泊錨固系統(tǒng)的吊裝以及轉運步驟，有利于提高錨固裝置的海上施工便捷性。

19、優(yōu)選的，在所述s5的基礎樁沉樁步驟中，沉樁時打樁能量由小到大逐漸遞增，待基礎樁入土一定深度且基礎樁的樁身穩(wěn)定后再加大打樁能量。

20、通過采用上述技術方案，在沉樁初期基礎樁穩(wěn)定性較差，采用緩慢遞增的方式逐步提高打樁能量，有利于減少基礎樁出現(xiàn)大角度偏移的情況。

21、優(yōu)選的，套管底部設置有自封式封隔器，在所述s5的基礎樁沉樁步驟沉完成后，套管內(nèi)壁與基礎樁外壁形成環(huán)形空間，自封式封隔器對環(huán)形空間的底部進行封堵；在所述s5的基礎樁與套管的連接步驟中，往環(huán)形空間內(nèi)灌漿，以對基礎樁和套管進行連接。

22、通過采用上述技術方案，套管內(nèi)壁與基礎樁外壁所形成的環(huán)形空間的底部用自封式封隔器進行封堵，以便于在套管內(nèi)壁與基礎樁之間進行灌漿連接，自封式的封隔器就是靠封隔件外經(jīng)與套管內(nèi)徑的過盈和壓差以實現(xiàn)密封的封器，自封式封隔器的設置有利于減少泥漿外流的情況。

23、優(yōu)選的，所述套管內(nèi)壁圓周分布有若干導向板，所述導向板的長度方向與套管的長度方向一致，在所述s4的基礎樁插樁步驟中，所述基礎樁在導向板的導向作用下插入海床中。

24、通過采用上述技術方案，在套管內(nèi)部增設導向板，確保在完成基礎樁插樁步驟結束后套管與基礎樁之間空間均勻，有利于提高基礎樁垂直度，以及后續(xù)環(huán)形空間的灌漿連接施工。

25、優(yōu)選的，當施工海域的海床表面為巖石層時，則在完成所述s2的基座吊裝步驟后搭建位于基座上方的鉆孔平臺，鉆孔平臺頂面高于施工海域的海平面，然后從鉆孔平臺處對海床的巖石層鉆孔，鉆孔方向與套管軸線一致。

26、通過采用上述技術方案，在針對海床為巖石層時，通過搭建鉆孔平臺，以鉆孔平臺作為巖石層鉆孔施工的施工平臺，并沿著套管軸線方向朝海床表面進行鉆孔，以便于將基礎樁插至海床中。

27、綜上所述，本技術包括以下至少一種有益技術效果：

28、1.通過以基座作為系泊錨固系統(tǒng)的主體結構，并采用若干豎向設置的套管作為基座與基礎樁的連接構件，將多根基礎樁沿對應套管的軸線貫穿套管并插入海床之上，從而組拼形成群樁復合的系泊錨固系統(tǒng)，代替了大直徑鋼管樁，即提高系泊錨固系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也能夠適用于軟黏土地質、基巖裸露或薄土層的海域，提高了系泊錨固系統(tǒng)的適用性，減少了對大型船吊的依賴，可簡化系泊錨固系統(tǒng)的吊裝以及轉運步驟，有利于提高錨固裝置的海上施工便捷性；

29、2.通過用自封式封隔器對套管內(nèi)壁與基礎樁外壁所形成的環(huán)形空間的底部進行封堵，以便于在套管內(nèi)壁與基礎樁之間進行灌漿連接，有利于減少泥漿外流的情況；

30、3.在針對海床為巖石層時，通過搭建鉆孔平臺，以鉆孔平臺作為巖石層鉆孔施工的施工平臺，并沿著套管軸線方向朝海床表面進行鉆孔，以便于將基礎樁插至海床中。