專利名稱：支撐海上風(fēng)機(jī)、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海上浮力平臺(tái)及其施工安裝方法，尤其涉及一種浮力支撐固定平臺(tái)支撐海上風(fēng)機(jī)、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)及其施工安裝方法。
背景技術(shù)：
水中建筑物的地質(zhì)條件和風(fēng)浪荷載及水深決定了水中建筑物的基礎(chǔ)形式，一般大型水中建筑物的基礎(chǔ)占總體造價(jià)的25 % 40 %。30米已上的中度水深至深水基礎(chǔ)，應(yīng)考慮海洋環(huán)境產(chǎn)生的荷載力，如臺(tái)風(fēng)、巨浪、大潮產(chǎn)生的巨大水平力，成為其設(shè)計(jì)和施工中必須考慮的重要控制條件。海上風(fēng)機(jī)深水區(qū)基礎(chǔ)型式多為浮式平臺(tái)，淺水區(qū)主要為樁基礎(chǔ)或重力式基礎(chǔ)的樁基礎(chǔ)，中度深水區(qū)為桁架型導(dǎo)管架基礎(chǔ)。橋梁中度深水區(qū)至深水區(qū)主流基礎(chǔ)型式為鉆孔群樁基礎(chǔ)或鋼板樁圍堰管柱基礎(chǔ)。鉆井和采油的海洋固定式平臺(tái)用于水深10米至200米，鉆井和采油的海洋半潛式平臺(tái)用于水深100米至數(shù)千米。我們另一個(gè)發(fā)明(申請(qǐng)?zhí)枮镃N2012100302587的中國(guó)專利申請(qǐng))“支撐海上風(fēng)機(jī)和海洋能發(fā)電機(jī)的預(yù)應(yīng)力混凝土浮式平臺(tái)”水深30米至100米比鋼浮式平臺(tái)節(jié)省30%至50%或更多。本發(fā)明申請(qǐng)吸收了我們另一個(gè)發(fā)明“支撐海上風(fēng)機(jī)和海洋能發(fā)電機(jī)的預(yù)應(yīng)力混凝土浮式平臺(tái)”在中度水深至深水區(qū)施工方便可行和造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，而本發(fā)明的支承基礎(chǔ)按浮力筒浮力抵消部分水工建筑物的重量，加上固定平臺(tái)底部的基礎(chǔ)也承受部分水工建筑物的重量，浮力筒嵌入到海床提高了平臺(tái)水平抗力和穩(wěn)定性，及本發(fā)明獨(dú)有的嵌入到海床的浮力支撐固定平臺(tái)安裝方法，解決了水深 約10米至30米或部分海域至50米的水工建筑物基礎(chǔ)造價(jià)較高的難題。本發(fā)明在水深30米至50米海域均為經(jīng)濟(jì)適用，應(yīng)按地質(zhì)條件和風(fēng)浪荷載等比選。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)水深10米至30米或部分海域至50米的現(xiàn)有海上風(fēng)電等海洋(水工)建筑物基礎(chǔ)造價(jià)較高和施工難度較大的難題，提供一種支撐海上風(fēng)機(jī)和/或橋梁和/或海洋建筑結(jié)構(gòu)的浮力支撐固定平臺(tái)及其施工方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種支撐海上風(fēng)機(jī)、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)，所述浮力支撐固定平臺(tái)包括:至少三個(gè)垂直布置的且具有錐形底部的衛(wèi)星浮力筒，通過混凝土固定支撐在海床上，其中所述衛(wèi)星浮力筒為空心柱體；以及連接結(jié)構(gòu)，用以相互連接所述衛(wèi)星浮力筒；其中，平臺(tái)上支撐有海上風(fēng)機(jī)和/或橋梁和/或海洋建筑物。在依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的支撐海上風(fēng)機(jī)、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)中，所述浮力支撐固定平臺(tái)的平面為三角形或四邊形或多邊形且包含三角形劃分單元，其中，
所述衛(wèi)星浮力筒分別設(shè)于所述多邊形的節(jié)點(diǎn)處，且至少一個(gè)所述衛(wèi)星浮力筒上支撐有海上風(fēng)機(jī)；所述連接結(jié)構(gòu)為鋼拉索或空心桿件，用以相互連接所述衛(wèi)星浮力筒。在依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的支撐海上風(fēng)機(jī)、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)中，所述平臺(tái)進(jìn)一步包括中心支撐桿件和框架結(jié)構(gòu)，所述框架結(jié)構(gòu)用以連接所述衛(wèi)星浮力筒與所述中心支撐桿件；所述中心支撐桿件位于所述平臺(tái)的平面重心處，且支撐有海上風(fēng)機(jī)。在依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的支撐海上風(fēng)機(jī)、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)中，所述中心支撐桿件為垂直布置的半潛式懸浮的中心浮筒或通過水下混凝土固定支撐在海床上的中心浮力筒；其中，所述中心浮筒或中心浮力筒均為空心柱體。在依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的支撐海上風(fēng)機(jī)、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)中，所述框架結(jié)構(gòu)包括從下部連接所述衛(wèi)星浮力筒與所述中心支撐桿件的下連接梁以及對(duì)角連接所述衛(wèi)星浮力筒與所述中心支撐桿件的斜撐。在依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的支撐海上風(fēng)機(jī)、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)中，所述衛(wèi)星浮力筒對(duì)稱布置，且所述衛(wèi)星浮力筒上共同支撐有樁承臺(tái)，所述樁承臺(tái)上支撐橋梁的橋墩。在依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的支撐海上風(fēng)機(jī)、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)中，所述平臺(tái)為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，所述衛(wèi)星浮力筒分別設(shè)置在所述網(wǎng)格的格點(diǎn)上；所述平臺(tái)上支撐海洋建筑物。在依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的支撐海上風(fēng)機(jī)、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)中，所述平臺(tái)包括多個(gè)正方形子平臺(tái)，各正方形子平臺(tái)由連接結(jié)構(gòu)連接，所述衛(wèi)星浮力圓筒分別設(shè)置在所述正方形子 平臺(tái)的節(jié)點(diǎn)上；所述平臺(tái)上支撐專供乘客上下、貨物裝卸的人工碼頭建筑物。在依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的支撐海上風(fēng)機(jī)、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)中，所述平臺(tái)分為為一個(gè)或多個(gè)平臺(tái)，多個(gè)平臺(tái)時(shí)各平臺(tái)由框架結(jié)構(gòu)連接，所述衛(wèi)星浮力圓筒分別設(shè)置在所述一個(gè)至多個(gè)平臺(tái)的節(jié)點(diǎn)上；所述平臺(tái)上支撐人工建造的人工島及其島上建筑物。在依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的支撐海上風(fēng)機(jī)、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)中，所述衛(wèi)星浮力筒和/或連接結(jié)構(gòu)和/或框架結(jié)構(gòu)由鋼或預(yù)應(yīng)力混凝土或預(yù)應(yīng)力輕質(zhì)混凝土或預(yù)應(yīng)力纖維混凝土或預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土或鋼-混凝土組合材料制成。在依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的支撐海上風(fēng)機(jī)、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)中，所述衛(wèi)星浮力筒內(nèi)設(shè)有泵壓系統(tǒng)，所述泵壓系統(tǒng)包括水泵、壓力管以及設(shè)置在外部的混凝土泵和水泥沙漿泵；其中，所述壓力管的一端開口與所述水泵或混凝土泵連接，另一端開口穿過所述衛(wèi)星浮力筒的錐形底部的最底點(diǎn)與外界相通，用以將分別從所述水泵、混凝土泵輸出的水或混凝土擠壓至外界；所述水泥沙漿經(jīng)另外的一套壓力管道擠壓至外界。在依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的支撐海上風(fēng)機(jī)、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)中，所述衛(wèi)星浮力筒內(nèi)灌沙或灌水，用以增加所述平臺(tái)的自重，從而抵抗風(fēng)荷載引起的上拔力。本發(fā)明還提供了一種海上浮力支撐固定平臺(tái)的施工安裝方法，所述施工安裝方法用于上述的支撐海上風(fēng)機(jī)、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)，包括以下步驟:
在安裝點(diǎn)與所述平臺(tái)的衛(wèi)星浮力筒對(duì)應(yīng)的位置處分別開挖海床軟土至所述海床的持力層，用以形成尺寸大于所述衛(wèi)星浮力筒的錐形底部的凹槽；拖運(yùn)所述海上風(fēng)電支撐平臺(tái)至所述安裝點(diǎn)處，調(diào)節(jié)所述平臺(tái)以使所述衛(wèi)星浮力筒與所述凹槽--對(duì)應(yīng)；下沉所述平臺(tái)，并在所述凹槽內(nèi)、所述衛(wèi)星浮力筒的錐形底部的最底點(diǎn)與所述持力層之間澆注形成預(yù)設(shè)厚度的混凝土層；在所述混凝土層完全凝固之前繼續(xù)下沉所述平臺(tái)，以使所述錐形底部完全嵌入所述混凝土層，保持水平及位置至所述混凝土層中形成與所述錐形底部對(duì)應(yīng)的錐形凹槽，最后上升所述平臺(tái)；在所述混凝土層達(dá)到預(yù)設(shè)強(qiáng)度之后下沉所述平臺(tái)，以在所述錐形底部與所述錐形凹槽之間形成狹縫；以及壓漿填滿所述狹縫，并將平臺(tái)略為下降至所述平臺(tái)開始支撐在混凝土層上，待壓槳達(dá)至預(yù)設(shè)強(qiáng)度后將所述平臺(tái)完全支撐在混凝土層上，從而將所述衛(wèi)星浮力筒以及所述平臺(tái)固定在所述海床上；在所述平臺(tái)中心支撐桿件上安裝海上風(fēng)機(jī)和/或橋梁和/或海洋建筑物。

本發(fā)明還提供了一種海上浮力支撐固定平臺(tái)的施工安裝方法，所述方法用于上述的平臺(tái)，包括以下步驟:拖運(yùn)所述平臺(tái)至安裝點(diǎn)處；下沉所述平臺(tái)至海床上方，并啟動(dòng)衛(wèi)星浮力筒中的水泵，以通過壓力管位于衛(wèi)星浮力筒的錐形底部的最底點(diǎn)處的開口泵壓出水，從而在所述錐形底部的下方?jīng)_刷海床軟土至所述海床的持力層，用以形成尺寸大于所述錐形底部的凹槽；啟動(dòng)外置混凝土泵，以通過壓力管位于衛(wèi)星浮力筒的錐形底部的最底點(diǎn)處的開口泵壓出混凝土，從而在所述凹槽內(nèi)、所述衛(wèi)星浮力筒的錐形底部的最底點(diǎn)與所述持力層之間澆注形成預(yù)設(shè)厚度的混凝土層；在所述混凝土層完全凝固之前繼續(xù)下沉所述平臺(tái)，以使所述錐形底部完全嵌入所述混凝土層，保持預(yù)設(shè)時(shí)間后上升所述平臺(tái)以在所述混凝土層中形成所述錐形底部對(duì)應(yīng)的錐形凹槽；在所述混凝土層達(dá)到預(yù)設(shè)強(qiáng)度之后下沉所述平臺(tái)，以在所述錐形底部與所述錐形凹槽之間形成狹縫；以及啟動(dòng)外置水泥砂漿泵，以通過另一套壓力管位于衛(wèi)星浮力筒的錐形底部的最底點(diǎn)處的開口泵壓出水泥砂漿來壓漿填滿所述狹縫，從而將所述衛(wèi)星浮力筒以及所述平臺(tái)固定在所述海床上；在所述平臺(tái)上安裝海上風(fēng)機(jī)和/或橋梁和/或海洋建筑物。在依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的海上浮力支撐固定平臺(tái)的施工安裝方法中，在所述衛(wèi)星浮力筒固定在所述海床上之后，在所述衛(wèi)星浮力筒中填充水或沙以壓重所述衛(wèi)星浮力筒。在依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的海上浮力支撐固定平臺(tái)的施工安裝方法中，所述施工安裝方法進(jìn)一步包括在緊貼所述凹槽的內(nèi)壁上設(shè)置鋼板環(huán)，并在所述鋼板環(huán)內(nèi)部設(shè)置鋼筋，從而在所述凹槽內(nèi)、所述衛(wèi)星浮力筒的錐形底部的最底點(diǎn)與所述持力層之間澆注形成預(yù)設(shè)厚度的混凝土層，用以防止所述凹槽側(cè)海床軟土的坍塌。在依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的海上浮力支撐固定平臺(tái)的施工安裝方法中，所述施工安裝方法進(jìn)一步包括采用節(jié)段預(yù)制施工法制作所述預(yù)應(yīng)力混凝土或預(yù)應(yīng)力輕質(zhì)混凝土或預(yù)應(yīng)力纖維混凝土平臺(tái)，包括:在預(yù)制場(chǎng)或工廠內(nèi)使用節(jié)段預(yù)制方法匹配澆注組成衛(wèi)星浮力筒的衛(wèi)星浮力筒節(jié)段；連接各衛(wèi)星浮力筒的連接結(jié)構(gòu)分成連接結(jié)構(gòu)節(jié)段；在預(yù)制場(chǎng)或工廠內(nèi)使用節(jié)段預(yù)制方法匹配澆注所述連接結(jié)構(gòu)節(jié)段，使用預(yù)應(yīng)力逐個(gè)連接結(jié)構(gòu)節(jié)段以拼裝連接結(jié)構(gòu)節(jié)段，從而完成整個(gè)預(yù)制拼裝連接結(jié)構(gòu)；在港口側(cè)的海上插打引導(dǎo)樁，每個(gè)所述衛(wèi)星浮力筒對(duì)應(yīng)設(shè)置至少三根引導(dǎo)樁，從而能夠在港口側(cè)的海上支撐定位鋼桁架以進(jìn)行衛(wèi)星浮力筒的安裝；將所述預(yù)制衛(wèi)星浮力筒節(jié)段運(yùn)輸至所述港口側(cè)；使用預(yù)應(yīng)力拼裝衛(wèi)星浮力筒節(jié)段，以完成整個(gè)衛(wèi)星浮力筒的預(yù)制拼裝；通過浮吊將所述完成的整個(gè)預(yù)制拼裝衛(wèi)星浮力筒吊至引導(dǎo)樁的位置處，并下降所述定位鋼桁架以固定在所述引導(dǎo)樁上；調(diào)節(jié)所述衛(wèi)星浮力筒的水平和位置，并采用所述定位鋼桁架進(jìn)行固定，使連接結(jié)構(gòu)能在陸上條件安裝；將所述整個(gè)預(yù)制拼裝連接結(jié)構(gòu)運(yùn)輸至所述港口側(cè)；采用浮吊，將所述整個(gè)預(yù)制拼裝連接結(jié)構(gòu)下降到與各衛(wèi)星浮力筒對(duì)應(yīng)的接頭位置處，以及通過預(yù)應(yīng)力和錨具連接和固定接頭；重復(fù)以上步驟到完成平臺(tái)的節(jié)段施工法；移除鎖定設(shè)備并移除所述定位鋼桁架，平臺(tái)自由后即可拖至海上安裝海域進(jìn)行平臺(tái)的基礎(chǔ)工程施工安裝。在依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的海上浮力支撐固定平臺(tái)的施工安裝方法中，所述施工安裝方法進(jìn)一步包括采用工廠預(yù)制工地整體拼接制作所述鋼平臺(tái)，包括:支撐海上風(fēng)機(jī)和/或橋梁和/或海洋建筑結(jié)構(gòu)的鋼平臺(tái)施工采用工廠預(yù)制，在港口附近工地拼接成整個(gè)鋼平臺(tái)，通過浮吊將所述完成的整個(gè)鋼平臺(tái)整體吊至水中，或利用滑道將平臺(tái)下滑至海上，將懸浮鋼平臺(tái)拖至海上安裝海域進(jìn)行鋼平臺(tái)各浮力筒的基礎(chǔ)工程施工。本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:由于依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的浮力支撐固定平臺(tái)通過將衛(wèi)星浮力筒固定在海床上，因此相比于半潛式的懸浮平臺(tái)，在風(fēng)力的作用下，浮力筒的水或沙等壓重能抵消一部分由風(fēng)力產(chǎn)生的上升拔力，從而使得平臺(tái)更加穩(wěn)定。另外，浮力筒的浮力抵消部分水工建筑物的重量提高了基礎(chǔ)承載能力，浮力筒嵌入到海床提高了平臺(tái)水平抗力和穩(wěn)定性，因此浮力支撐固定平臺(tái)的尺寸與浮式平臺(tái)相比將大大減少，在水深10米至30米中度水深可大幅節(jié)約建設(shè)成本，也節(jié)約海洋空間資源，促進(jìn)海域科學(xué)利用。從而提高了船運(yùn)行時(shí)的安全性能。浮力支撐固定平臺(tái)施工安裝全部為人工水上作業(yè)，平臺(tái)桿件全部預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)占用時(shí)間短，采用水上遙控建設(shè)浮力筒基礎(chǔ)和海底地基處理，解決了沉井等水下基礎(chǔ)需要復(fù)雜重型施工設(shè)備和危險(xiǎn)的水下人工安裝作業(yè)等最難的問題。施工設(shè)備制作成本低廉，可重復(fù)利用，提高了工作 效率，施工方法安全，低風(fēng)險(xiǎn)和低成本，適用于海上風(fēng)機(jī)和/或橋梁和/或海洋建筑物的基礎(chǔ)工程。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中:圖1是本發(fā)明實(shí)施例的安裝有水平軸風(fēng)機(jī)的浮力支撐固定平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中1-1處的平面示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例的衛(wèi)星浮力筒中設(shè)有泵壓系統(tǒng)的海上風(fēng)電支撐平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明示范實(shí)施例的支撐有海上風(fēng)機(jī)的浮力支撐固定平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明示范實(shí)施例的用于支撐橋梁的浮力支撐固定平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明示范實(shí)施例的用于支撐海上建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明示范實(shí)施例的海上風(fēng)電支撐平臺(tái)的施工安裝方法的示意圖；圖8是本發(fā)明示范實(shí)施例的海上風(fēng)電支撐平臺(tái)的施工安裝方法的示意圖；圖9是本發(fā)明示范實(shí)施例的海上風(fēng)電支撐平臺(tái)的施工安裝方法的示意圖；圖10是本發(fā)明示范實(shí)施例的海上風(fēng)電支撐平臺(tái)的施工安裝方法的示意圖；圖1lA是本發(fā)明示范實(shí)施例的海上風(fēng)電支撐平臺(tái)的施工安裝方法的示意圖；圖1lB是圖1lA中A區(qū)的放大示意圖；圖12A是本發(fā)明示范實(shí)施例的海上風(fēng)電支撐平臺(tái)的施工安裝方法的示意圖；圖12B是圖12A中B區(qū)的放大示意圖；圖13示出了三浮筒浮力支撐固定平臺(tái)的建造方法和順序；圖14示出了三浮筒浮力支撐固定平臺(tái)的建造方法和順序；圖15示出了三浮筒浮力支撐固定平臺(tái)的建造方法和順序；圖16示出了三浮筒浮力支撐固定平臺(tái)的建造方法和順序；圖17示出了三浮筒浮力支撐固定平臺(tái)的建造方法和順序。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。在依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的浮力支撐固定平臺(tái)10(以下簡(jiǎn)稱為平臺(tái)10)中，包括至少三個(gè)垂直布置的且具有錐形底部14的衛(wèi)星浮力筒1，通過混凝土固定支撐在海床上，其中衛(wèi)星浮力筒I為空心柱體(例如圓柱體、四面柱體、六面柱體等等。)；以及還包括連接結(jié)構(gòu)，用以相互連接衛(wèi)星浮力筒I ;其中，平臺(tái)上支撐有海上風(fēng)機(jī)和/或橋梁和/或海洋建筑物。當(dāng)平臺(tái)10上支撐有海上風(fēng)機(jī)時(shí)，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的平臺(tái)10的平面為多邊形且包含三角形劃分單元。該平臺(tái)10包括至少三個(gè)垂直布置的且具有錐形底部14的衛(wèi)星浮力筒1、一個(gè)中心支撐桿件、框架結(jié)構(gòu)以及鋼拉索13。具體而言，連接結(jié)構(gòu)為鋼拉索13，中心支撐桿件和框架結(jié)構(gòu)為可選結(jié)構(gòu)設(shè)置。其中，衛(wèi)星浮力筒I通過混凝土固定支撐在海床上，并位于平臺(tái)10的節(jié)點(diǎn)(即 平臺(tái)10的多邊形的節(jié)點(diǎn))處。中心支撐桿件位于平臺(tái)10的平面重心處?？蚣芙Y(jié)構(gòu)用于分別連接衛(wèi)星浮力筒I與中心支撐桿件，而鋼拉索13 (連接結(jié)構(gòu))用于相互連接上述各個(gè)衛(wèi)星浮力筒I。中心支撐桿件和衛(wèi)星浮力筒I的至少一個(gè)上支撐有風(fēng)機(jī)(水平軸風(fēng)機(jī)或垂直軸風(fēng)機(jī))。具體而言，圖1和2中示出的平臺(tái)10的平面為三角形，包含多個(gè)三角形劃分單元。例如，三個(gè)衛(wèi)星浮力筒I構(gòu)成的三角形劃分單元，以及兩個(gè)衛(wèi)星浮力筒I和一個(gè)中心支撐桿件構(gòu)成的三角形劃分單元。因?yàn)榫哂卸鄠€(gè)三角形劃分單元，因此平臺(tái)10的結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定。圖1和2僅用作舉例，并不是對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的平臺(tái)10的限制，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的平臺(tái)10的平面還可以正方形，其四個(gè)節(jié)點(diǎn)處分別設(shè)有衛(wèi)星浮力筒1，并在該四邊形的平面重心處設(shè)有一個(gè)中心支撐桿件。當(dāng)然，平臺(tái)10也可以是五邊形、六邊形等多邊形。另外，圖中示出了海平面8作為參考。具體而言，三個(gè)衛(wèi)星浮力 筒I的直徑為12米，高度為9米，分別設(shè)置在邊長(zhǎng)為40米等邊三角形的平臺(tái)10的節(jié)點(diǎn)處。衛(wèi)星浮力筒I的壁厚在底部為0.35米到0.4米。頂板厚度為0.35米到0.5米，以及底板為0.35米到0.6米。中心浮筒9的直徑為10米、高度為12米、壁厚為0.35米到0.4米、以及頂板為0.5米和底板為0.4米到0.60米。平臺(tái)10中的衛(wèi)星浮力筒I為空心柱體，例如圓柱體、四面柱體、六面柱體等等。衛(wèi)星浮力筒I的底部設(shè)有錐形底部14，該錐形底部14的最底點(diǎn)指向海床。為了更加穩(wěn)定地支撐衛(wèi)星浮力筒1，該錐形底部14的底面直徑可優(yōu)選大于衛(wèi)星浮力筒I的截面直徑。衛(wèi)星浮力筒I可為鋼浮筒，也可以為混凝土制成的空心柱體。例如，衛(wèi)星浮力筒I可由預(yù)應(yīng)力混凝土和預(yù)應(yīng)力輕質(zhì)混凝土和預(yù)應(yīng)力纖維混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土和鋼-混凝土組合材料中的一種制成。可在衛(wèi)星浮力筒I上可安裝垂直軸風(fēng)機(jī)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，如圖3所示，衛(wèi)星浮力筒I內(nèi)設(shè)有泵壓系統(tǒng)，該泵壓系統(tǒng)包括水泵70、以及壓力管16。混凝土泵和水泥沙漿泵則為外置。其中，壓力管16的一端開口與水泵、混凝土泵中的一個(gè)連接，另一端開口穿過衛(wèi)星浮力筒I的錐形底部14的最底點(diǎn)與外界相通，用以將分別從水泵、混凝土泵輸出的水或混凝土壓至外界。水泥沙漿則由另外一套壓力管65泵壓出錐形底部14。具體而言，工作中，當(dāng)壓力管16與水泵連接時(shí)，從水泵壓出的高壓水將通過壓力管16并從壓力管16位于錐形底部14的最底點(diǎn)處的開口泵壓到外界(海中)。管道66用作檢測(cè)混凝土。其中，圖中還示出了連梁預(yù)應(yīng)力錨固端13、浮筒出入口 38、浮筒加勁環(huán)27、氣室28、水泵41、另一壓力管42、檢測(cè)管43以及氣管44。為了進(jìn)一步增加穩(wěn)定性，衛(wèi)星浮力筒I內(nèi)還可充有水或沙，當(dāng)然，填充物不僅限于水或沙，可以是任意的比重較大的物質(zhì)，從而可以壓重平臺(tái)10。中心支撐桿件設(shè)置在平臺(tái)10的平面重心處，可在中心支撐桿件上安裝水平軸風(fēng)機(jī)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，可將中心支撐桿件設(shè)為中心浮筒9。垂直布置的中心浮筒9的結(jié)構(gòu)與衛(wèi)星浮力筒I的結(jié)構(gòu)類似，為空心柱體，例如圓柱體、四面柱體、六面柱體等等。中心浮筒9可為鋼浮筒，也可以為混凝土制成的空心柱體。例如，中心浮筒9可由預(yù)應(yīng)力混凝土和預(yù)應(yīng)力輕質(zhì)混凝土和預(yù)應(yīng)力纖維混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土和鋼-混凝土組合材料中的一種制成。通常，可設(shè)置中心浮筒9的橫截面大于衛(wèi)星浮力筒I的橫截面。如圖1和2所示，中心浮筒9不是固定支撐在海床上，而是半潛懸浮在海面上。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，可將中心支撐桿件設(shè)為中心支撐板。該支撐板為平板結(jié)構(gòu)，水平軸風(fēng)機(jī)可安裝到該支撐板上。優(yōu)選地，該中心支撐板可由預(yù)應(yīng)力混凝土和預(yù)應(yīng)力輕質(zhì)混凝土和預(yù)應(yīng)力纖維混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土和鋼-混凝土組合材料中的一種制成。因?yàn)轱L(fēng)機(jī)的重量相對(duì)較輕，中心浮筒9懸浮在海上。當(dāng)浮力支撐固定平臺(tái)上支撐的是重量相對(duì)較重的橋梁時(shí)，中心支撐桿件為中心浮力筒，該中心浮力筒通過混凝土固定支撐在海床上?；蛉鐖D5所示，橋墩31通過承臺(tái)32將荷載分配到衛(wèi)星浮力筒?？蚣芙Y(jié)構(gòu)用于連接衛(wèi)星浮力筒I和中心支撐桿件，例如，當(dāng)浮力支撐固定平臺(tái)上支撐的是風(fēng)機(jī)時(shí)，框架結(jié)構(gòu)包括從下部連接衛(wèi)星浮力筒I與中心支撐桿件的下連接梁2以及對(duì)角連接衛(wèi)星浮力筒I與中心支撐桿件的斜撐4，也可選擇地包括從上部連接衛(wèi)星浮力筒I與中心支撐桿件的上連接梁3。當(dāng)浮力支撐固定平臺(tái)上支撐的是橋梁時(shí)，框架結(jié)構(gòu)包括從上部連接衛(wèi)星浮力筒I與中心支撐桿件的上連接梁3、從下部連接衛(wèi)星浮力筒I與中心支撐桿件的下連接梁2以及對(duì)角連接衛(wèi)星浮力筒I與中心支撐桿件的斜撐4。上連接梁3、下連接梁2和斜撐4中的至少一部分可由預(yù)應(yīng)力混凝土和預(yù)應(yīng)力輕質(zhì)混凝土和預(yù)應(yīng)力纖維混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土和鋼-混凝土組合材料中的一種制成?？稍O(shè)置上連接梁3和/或下連接梁2為空心梁，使得維修人員可在上連接梁中行走。在本發(fā)明的實(shí)施例中，采用鋼拉索13從多邊形平臺(tái)10的側(cè)面連接相鄰的衛(wèi)星浮力筒I。圖4示出依據(jù)本發(fā)明示范實(shí)施例的平臺(tái)10。該平臺(tái)10的平面為四邊形(正方形)，包括一個(gè)中心浮筒9 (中心支撐桿件)和四個(gè)衛(wèi)星浮力筒、分別連接中心浮筒9和四個(gè)衛(wèi)星浮力筒I的四個(gè)框架結(jié)構(gòu)以及連接每?jī)蓚€(gè)相鄰衛(wèi)星浮力筒I的鋼拉索13。其中，四個(gè)衛(wèi)星浮力筒I通過混凝土固定支撐在海床上，中心浮筒9半潛懸浮在海面上。該平臺(tái)10用于水深30米的海域。在本示范實(shí)施例中，中心浮筒9的直徑為10米、高度為25米、壁厚為0.35米到0.4米、以及頂板為0.5米和底板為0.4米到0.60米。另有10米高的混凝土塔20澆注在中心浮筒9上，用于通過錨桿23與風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)塔5連接，從而穩(wěn)定地支撐風(fēng)機(jī)。對(duì)于5MW的水平軸風(fēng)機(jī)5 ( 安裝在中心浮筒9上)，其重量超過200噸以及轉(zhuǎn)子的直徑為120米，此時(shí)鋼塔的高度為90米。與鋼塔一起，風(fēng)機(jī)的總重量將在700噸到1000噸之間。四個(gè)衛(wèi)星浮力筒I的直徑為12米，高度為14米，分別設(shè)置在38米X 38米的矩形的節(jié)點(diǎn)處。衛(wèi)星浮力筒I的壁厚在其底部為0.35米到0.4米。頂板厚度為0.35米到0.5米，以及底板為0.35米到0.6米。中心浮筒9與衛(wèi)星浮力筒I之間的對(duì)角長(zhǎng)度為26.5米。預(yù)應(yīng)力(輕質(zhì))混凝土框架用于連接中心浮筒9與衛(wèi)星浮力筒I。斜撐4、上連接梁3和下連接梁2為3.5米X3米的空心部件，使得維修人員可在上連接梁空心部件的空心區(qū)域內(nèi)活動(dòng)。另外，當(dāng)平臺(tái)10在海上浮運(yùn)需要提供額外浮力時(shí)，空心部件的空心區(qū)間可以容納空氣以提供額外的浮力。而平臺(tái)10固定安裝好后，為了抵抗風(fēng)力產(chǎn)生的向上拔力，可在空心部件中填充比重較大的物質(zhì)，例如水和/或沙和/或混凝土等以增加自重。從以上可以看出，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的海上風(fēng)電平臺(tái)10的設(shè)計(jì)是針對(duì)風(fēng)力產(chǎn)生的彎矩對(duì)平臺(tái)10基座所產(chǎn)生的上升拔力。對(duì)用于安裝5MW水平軸風(fēng)機(jī)的四邊形平臺(tái)10，如果在水深30米處使用，其尺寸為38米X38米。其中，為了防止在風(fēng)力的作用下發(fā)生傾覆或松動(dòng)，在固定好的平臺(tái)10的衛(wèi)星浮力筒I中填充比重較大的物質(zhì)，例如混凝土，來抵消風(fēng)力作用下所產(chǎn)生的向上拔力。另外基座錐體14能傳遞水平荷載至混凝土基床17再以基床17與海床6之間的摩阻力傳至海床。如果在水深50米處使用，其尺寸增加到50米X 50米。在該示范實(shí)施例中，上述的四邊形平臺(tái)10還可支撐海洋建筑結(jié)構(gòu)或水中建筑結(jié)構(gòu)。其中，中心浮筒9的直徑為10米、高度為20米、壁厚為0.35米到0.4米、以及頂板為0.5米和底板為0.4米到0.60米。四個(gè)衛(wèi)星浮力筒I的直徑為10米，高度為20米，分別設(shè)置在50米X 50米的矩形的節(jié)點(diǎn)處。浮力筒的壁厚在底部為0.35米到0.4米，頂板厚度為0.35米到0.5米，以及底板為0.35米到0.6米。在本發(fā)明的實(shí)施例中，平臺(tái)10上還可支撐橋梁，例如如圖5所示，衛(wèi)星浮力筒I對(duì)稱布置，既可以軸對(duì)稱，也可以是鏡面對(duì)稱。例如，圖5中6個(gè)衛(wèi)星浮力筒I鏡面對(duì)稱排布，當(dāng)然，也可以3個(gè)或6個(gè)衛(wèi)星浮力筒I軸對(duì)稱排布，使得受力均勻。多個(gè)衛(wèi)星浮力筒I上共同支撐有樁承臺(tái)32，該樁承臺(tái)32上支撐有橋梁的橋墩，從而平臺(tái)10可以支撐橋梁，衛(wèi)星浮力筒I直徑為5米、高度為30米、壁厚為0.4米，水深25米。在本發(fā)明的實(shí)施例中，平臺(tái)10上還可支撐海洋建筑物，例如如圖6所示，平臺(tái)10為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，衛(wèi)星浮力筒I分別設(shè)置在網(wǎng)格的格點(diǎn)上；平臺(tái)10上支撐有海洋建筑物。為了使平臺(tái)10更加穩(wěn)固，可在連接衛(wèi)星浮力筒I的連接結(jié)構(gòu)之間進(jìn)一步設(shè)置次梁35。支撐海洋建筑結(jié)構(gòu)或水中建筑結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力(輕質(zhì))混凝土浮力支撐固定平臺(tái)，基本模塊為四個(gè)浮力圓筒和連接四個(gè)浮力圓筒的格子梁框架結(jié)構(gòu)，格子梁為30米X 30米，可增加浮力圓筒和連接浮力圓筒的格子梁，形成2個(gè)或多個(gè)30米X 30米浮力圓筒格子梁體系的海洋建筑結(jié)構(gòu)或水中建筑結(jié)構(gòu)的浮力支撐固定平臺(tái)。水深30米。浮力圓筒直徑為8米、高度為30米、空心圓筒壁厚為0.4米到0.5米、以及頂板為
0.5米和底板為0.4米到0.60米。浮力圓筒底部的錐體基礎(chǔ)直徑為10米、高度為4米，格子梁的空心頂梁和空心底梁均為3米寬X4米高及壁厚0.35米至0.5米。支承樓板的空心格子次梁為1.5米寬X 2米高及壁厚0.25米。海洋建筑結(jié)構(gòu)或水中建筑結(jié)構(gòu)共有八層，每層凈高3米。其它建筑結(jié)構(gòu)桿件(支承樓板的空心格子次梁等)按相關(guān)規(guī)范設(shè)計(jì)?？蛇x擇的連接浮力圓筒頂部和水上建筑結(jié)構(gòu)的多密封空心箱體作為水下建筑結(jié)構(gòu)，能提供額外的浮力。海洋建筑結(jié)構(gòu)或水中建筑結(jié)構(gòu)及浮力支撐結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和施工及安裝中應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化模塊化建設(shè)，從而有效降低成本。在對(duì)依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的海上風(fēng)電支撐平臺(tái)10進(jìn)行施工安裝時(shí)，首先在船塢或港口例如以節(jié)段預(yù)制“濕法”制作上述依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的海上風(fēng)電支撐平臺(tái)10。因此這種新穎的方法稱為預(yù)應(yīng)力(輕質(zhì))混凝土浮力固定平臺(tái)節(jié)段施工“濕法”。隨后對(duì)制作完成的海上風(fēng)電支撐平臺(tái)10進(jìn)行浮力筒基礎(chǔ)工程施工安裝，下面將按步驟描述該浮力筒基礎(chǔ)工程施工安裝方法和預(yù)應(yīng)力(輕質(zhì))混凝土浮力固定平臺(tái)節(jié)段施工“濕法”。S101、如圖5所示，在安裝點(diǎn)處與上述平臺(tái)10的衛(wèi)星浮力筒I對(duì)應(yīng)的位置處，采用挖泥船分別開挖海床軟土至海床的持力層6，用以形成尺寸大于衛(wèi)星浮力筒I的錐形底部14的凹槽15。在開挖之前優(yōu)選預(yù)先對(duì)海床進(jìn)行探測(cè)，確定其軟土層7的厚度。或者可根據(jù)開挖出的物質(zhì)判斷是否已經(jīng)開挖到持力層6。為了防止軟土坍塌，還可在緊貼所述凹槽15的內(nèi)壁上設(shè)置鋼板環(huán)18。環(huán)內(nèi)可設(shè)置鋼筋。S102、從海上拖運(yùn)海上風(fēng)電支撐平臺(tái)10至安裝點(diǎn)處，調(diào)節(jié)平臺(tái)10以使所述衛(wèi)星浮力筒I與所述凹槽15上下一一對(duì)應(yīng)。
S103、如圖6所示，下沉平臺(tái)10到海床面上訪附近，并在凹槽15內(nèi)、衛(wèi)星浮力筒I的錐形底部14的最底點(diǎn)與持力層6之間澆注形成預(yù)設(shè)厚度的混凝土層17。如果此時(shí)凹槽15內(nèi)設(shè)有鋼板環(huán)18，則在鋼板環(huán)18內(nèi)、衛(wèi)星浮力筒I的錐形底部14的最底點(diǎn)與持力層6之間澆注形成預(yù)設(shè)厚度的混凝土層17。S104、如圖7和8所示，在該混凝土層17完全凝固之前，繼續(xù)下沉平臺(tái)10，以使錐形底部14完全陷入混凝土層17，保持水平與位置到混凝土凝固再上升平臺(tái)10以脫離混凝土層17。當(dāng)該混凝土層17完全凝固之后，混凝土層17中將形成與錐形底部14對(duì)應(yīng)的錐形凹槽，而且該錐形凹槽能與錐形底部14較好地契合。S105、如圖9A和9B所示，在混凝土層17達(dá)到預(yù)設(shè)強(qiáng)度之后再次下沉所述平臺(tái)10，以在錐形底部14與錐形凹槽之間形成狹縫11。S106、如圖1OA和IOB所示，通過壓漿填滿上述狹縫11，形成填滿的狹縫12，并將平臺(tái)10略為下降至所述平臺(tái)10開始支撐在混凝土層17上，待壓槳達(dá)至預(yù)設(shè)強(qiáng)度后將所述平臺(tái)10完全支撐在混凝土層17上，從而將衛(wèi)星浮力筒I固定在海床上，即將平臺(tái)10固定在海床上。至此，已經(jīng)完成了平臺(tái)10的安裝。S107、在平臺(tái)10的中心支撐桿件上安裝水平軸風(fēng)機(jī)，以及在至少一個(gè)衛(wèi)星浮力筒I上安裝垂直軸風(fēng)機(jī)。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，平臺(tái)10的施工安裝方法包括以下步驟:S201、浮運(yùn)海上風(fēng)電支撐平臺(tái)10至安裝點(diǎn)處；S202、下沉平臺(tái)10至海床上方，并啟動(dòng)衛(wèi)星浮力筒I中的水泵，以通過壓力管16位于衛(wèi)星浮力筒I的錐形底部14的最底點(diǎn)處的開口泵壓出水，從而在錐形底部14的下方?jīng)_刷海床軟土至海床的持力層6，用以形成尺寸大于錐形底部14的凹槽15 ;在該步驟中，可優(yōu)選預(yù)先對(duì)海床進(jìn)行探測(cè) ，確定其軟土層7的厚度；或者可根據(jù)開挖出的物質(zhì)判斷是否已經(jīng)開挖到持力層6 ；S203、啟動(dòng)外置的混凝土泵，以通過壓力管16位于衛(wèi)星浮力筒I的錐形底部14的最底點(diǎn)處的開口泵壓出混凝土，從而在衛(wèi)星浮力筒I的錐形底部14的最底點(diǎn)與持力層6之間澆注形成預(yù)設(shè)高度的混凝土層17 ；S204、在混凝土層17完全凝固之前繼續(xù)下沉平臺(tái)10，以使錐形底部14完全陷入混凝土層17，保持水平與位置到混凝土凝固再上升平臺(tái)10以在混凝土層17中形成錐形凹槽；S205、在混凝土層17達(dá)到預(yù)設(shè)硬度之后下沉平臺(tái)10，以在錐形底部14與錐形凹槽之間形成狹縫11;以及S206、啟動(dòng)衛(wèi)星浮力筒I中的水泥砂漿泵，以通過壓力管16位于衛(wèi)星浮力筒I的錐形底部14的最底點(diǎn)處的開口泵壓出水泥砂漿來壓漿填滿狹縫11，形成填滿的狹縫12，并將平臺(tái)10略為下降至所述平臺(tái)10開始支撐在混凝土層17上，待壓槳達(dá)至預(yù)設(shè)強(qiáng)度后將所述平臺(tái)10完全支撐在混凝土層17上，從而將衛(wèi)星浮力筒I以及平臺(tái)10固定在海床上；S207、在平臺(tái)10的中心支撐桿件上安裝水平軸風(fēng)機(jī)，以及在至少一個(gè)衛(wèi)星浮力筒I上安裝垂海上風(fēng)機(jī)和/或橋梁和/或海上建筑物。在上述兩種施工安裝方法中，可在衛(wèi)星浮力筒I固定在海床上之后，在衛(wèi)星浮力筒I中填充水或沙或混凝土以壓重衛(wèi)星浮力筒I。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，施工安裝方法進(jìn)一步包括采用節(jié)段預(yù)制施工法制作平臺(tái)10。構(gòu)建的開始為澆注這些預(yù)應(yīng)力(輕質(zhì))混凝土平臺(tái)10。可以常規(guī)方式在干塢上的陸上條件下實(shí)施澆注。不是在干塢完成，而是在船塢或港口側(cè)節(jié)段預(yù)制方法建造該平臺(tái)，因此這種新穎的方法稱為預(yù)應(yīng)力(輕質(zhì))混凝土平臺(tái)節(jié)段施工“濕法”。具體而言，如圖13-17所示，施工安裝方法中可采用節(jié)段預(yù)制施工法制作預(yù)應(yīng)力混凝土或預(yù)應(yīng)力輕質(zhì)混凝土或預(yù)應(yīng)力纖維混凝土平臺(tái)10，包括:在預(yù)制場(chǎng)或工廠內(nèi)使用節(jié)段預(yù)制方法匹配澆注組成衛(wèi)星浮力筒I的衛(wèi)星浮力筒節(jié)段53 ；連接各衛(wèi)星浮力筒I的連接結(jié)構(gòu)分成連接結(jié)構(gòu)節(jié)段56 ；在預(yù)制場(chǎng)或工廠內(nèi)使用節(jié)段預(yù)制方法匹配澆注連接結(jié)構(gòu)節(jié)段，使用預(yù)應(yīng)力逐個(gè)連接結(jié)構(gòu)節(jié)段以拼裝連接結(jié)構(gòu)節(jié)段，從而完成整個(gè)預(yù)制拼裝連接結(jié)構(gòu)57 ；在港口側(cè)的海上插打引導(dǎo)樁51，每個(gè)衛(wèi)星浮力筒I對(duì)應(yīng)設(shè)置至少三根引導(dǎo)樁51，從而能夠在港口側(cè)的海上支撐定位鋼桁架52以進(jìn)行衛(wèi)星浮力筒I的安裝；將預(yù)制衛(wèi)星浮力筒節(jié)段53運(yùn)輸至港口側(cè)；使用預(yù)應(yīng)力拼裝衛(wèi)星浮力筒節(jié)段53，以完成整個(gè)衛(wèi)星浮力筒I的預(yù)制拼裝(圖17中標(biāo)號(hào)58代表拼裝完成后的衛(wèi)星浮力筒)；通過浮吊(例如采用吊索55)將完成的整個(gè)預(yù)制拼裝衛(wèi)星浮力筒吊至引導(dǎo)樁51的位置處，并下降定位鋼桁架52以固定在引導(dǎo)樁51上；調(diào)節(jié)衛(wèi)星浮力筒I的水平和位置，并采用定位鋼桁架進(jìn)行固定，使連接結(jié)構(gòu)能在陸上條件安裝；將整個(gè)預(yù)制拼裝連接結(jié)構(gòu)57運(yùn)輸至港口側(cè)；采用浮吊，將整個(gè)預(yù)制拼裝連接結(jié)構(gòu)57下降到與各衛(wèi)星浮力筒I對(duì)應(yīng)的接頭位置處，以及通過預(yù)應(yīng)力和錨具連接和固定接頭；重復(fù)以上步驟到完成平臺(tái)的節(jié)段施工法；移除鎖定設(shè)備并移除定位鋼桁架52，平臺(tái)自由后即可拖至海上安裝海域進(jìn)行平臺(tái)的基礎(chǔ)工程施工安裝。另外，在海上浮力支撐固定平臺(tái)的施工安裝方法中，可采用工廠預(yù)制工地整體拼接制作鋼平臺(tái)10，包括:支撐海上風(fēng)機(jī)和/或橋梁和/或海洋建筑結(jié)構(gòu)的鋼平臺(tái)施工采用工廠預(yù)制，在港口附近工地拼接成整個(gè)鋼平臺(tái)，通過浮吊將完成的整個(gè)鋼平臺(tái)整體吊至水中，或利用滑道將平臺(tái)下滑至海上。將懸浮鋼平臺(tái)拖至海上安裝海域進(jìn)行鋼平臺(tái)各浮力筒的基礎(chǔ)工程施工。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估依據(jù)事故的結(jié)果對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分類。以海上風(fēng)電場(chǎng)為例，第一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)是浮力支撐固定平臺(tái)與船發(fā)生撞擊。第二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)是在惡劣天氣下，風(fēng)機(jī)葉片和塔被損壞。其它的風(fēng)險(xiǎn)是對(duì)航海、航運(yùn)以及漁業(yè)的影響，后二者可采用常規(guī)方法進(jìn)行處理。對(duì)于第一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，可在風(fēng)機(jī)周圍設(shè)置足夠多的警告提醒，應(yīng)當(dāng)將風(fēng)機(jī)刷成明亮的顏色來警示船只。類似的事故還可能由失去動(dòng)力的 漂浮的船只所導(dǎo)致，因此需要將浮力支撐固定平臺(tái)設(shè)計(jì)成能抵御船只的撞擊，使其只能產(chǎn)生局部損害。社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益
本浮力支撐固定平臺(tái)技術(shù)(水深約10米至50米)和我們的海上風(fēng)電和海洋能預(yù)應(yīng)力輕質(zhì)混凝土浮式平臺(tái)技術(shù)(水深約20米至500米)能擴(kuò)展應(yīng)用在海上太陽能，海洋能，海洋生物能等海上綠色能源，海洋牧場(chǎng)，海洋生物，海水淡化等海洋資源，海洋農(nóng)業(yè),海洋城市，海洋旅游，海島房地產(chǎn)，該技術(shù)對(duì)開發(fā)海洋綠色能源和資源及海島經(jīng)濟(jì)具有重大經(jīng)濟(jì)效益和戰(zhàn)略意義。應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于 本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種支撐海上風(fēng)機(jī)、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)，其特征在于，所述浮力支撐固定平臺(tái)(10)包括 至少三個(gè)垂直布置的且具有錐形底部(14)的衛(wèi)星浮力筒(1)，通過混凝土固定支撐在海床上，其中所述衛(wèi)星浮力筒(1)為空心柱體；以及 連接結(jié)構(gòu)，用以相互連接所述衛(wèi)星浮力筒(1);其中， 所述平臺(tái)(10)上支撐有海上風(fēng)機(jī)和/或橋梁和/或海洋建筑物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支撐海上風(fēng)機(jī)、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)，其特征在于，所述浮力支撐固定平臺(tái)(10)的平面為三角形或四邊形或多邊形且包含三角形劃分單元，其中， 所述衛(wèi)星浮力筒(1)分別設(shè)于所述平面為三角形或四邊形或多邊形的節(jié)點(diǎn)處，且至少一個(gè)所述衛(wèi)星浮力筒(1)上支撐海上風(fēng)機(jī)； 所述連接結(jié)構(gòu)為鋼拉索(13)或空心桿件，用以相互連接所述衛(wèi)星浮力筒(I)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的支撐海上風(fēng)機(jī)、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)，其特征在于， 所述平臺(tái)(10)進(jìn)一步包括中心支撐桿件(9)和框架結(jié)構(gòu)，所述框架結(jié)構(gòu)用以連接所述衛(wèi)星浮力筒(1)與所述中心支撐桿件(9);所述中心支撐桿件(9)位于所述平臺(tái)(10)的平面重心處，且支撐海上風(fēng)機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的支撐海上風(fēng)機(jī)、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)，其特征在于，所述中心支撐桿件為垂直布置的半潛式懸浮的中心浮筒(9)或通過水下混凝土固定支撐在海床上的中心浮力筒；其中，所述中心浮筒(9)或中心浮力筒均為空心柱體。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的支撐海上風(fēng)機(jī)、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)，其特征在于，所述框架結(jié)構(gòu)包括從下部連接所述衛(wèi)星浮力筒(1)與所述中心支撐桿件的下連接梁(2)以及對(duì)角連接所述衛(wèi)星浮力筒(1)與所述中心支撐桿件的斜撐(4)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支撐海上風(fēng)機(jī)、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)，其特征在于，所述衛(wèi)星浮力筒(1)對(duì)稱布置，且所述衛(wèi)星浮力筒(I)上共同支撐有樁承臺(tái)(32)，所述樁承臺(tái)(32)上支撐橋梁的橋墩。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的支撐海上風(fēng)機(jī)、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)，其特征在于，所述平臺(tái)(10)為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，所述衛(wèi)星浮力筒(I)分別設(shè)置在所述網(wǎng)格的格點(diǎn)上；所述平臺(tái)(10)上支撐海洋建筑物。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的支撐海上風(fēng)機(jī)、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)，其特征在于，所述平臺(tái)(10)包括多個(gè)正方形子平臺(tái)，各正方形子平臺(tái)由連接結(jié)構(gòu)連接，所述衛(wèi)星浮力筒(I)分別設(shè)置在所述正方形子平臺(tái)的節(jié)點(diǎn)上；所述平臺(tái)(10)上支撐專供乘客上下、貨物裝卸的人工碼頭建筑物。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的支撐海上風(fēng)機(jī)、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)，其特征在于，所述平臺(tái)(10)分為為一個(gè)或多個(gè)平臺(tái)，多個(gè)平臺(tái)時(shí)各平臺(tái)由框架結(jié)構(gòu)連接，所述衛(wèi)星浮力圓筒(I)分別設(shè)置在所述一個(gè)至多個(gè)平臺(tái)的節(jié)點(diǎn)上；所述平臺(tái)(10)上支撐人工建造的人工島及其島上建筑物。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的支撐海上風(fēng)機(jī)、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)，其特征在于，所述衛(wèi)星浮力筒(I)和/或連接結(jié)構(gòu)和/或框架結(jié)構(gòu)由鋼或預(yù)應(yīng)力混凝土或預(yù)應(yīng)力輕質(zhì)混凝土或預(yù)應(yīng)力纖維混凝土或預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土或鋼-混凝土組合材料制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的支撐海上風(fēng)機(jī)、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)，其特征在于，所述衛(wèi)星浮力筒(I)內(nèi)設(shè)有泵壓系統(tǒng)，所述泵壓系統(tǒng)包括設(shè)置在所述衛(wèi)星浮力筒(I)內(nèi)部的水泵和多根壓力管(16)以及設(shè)置在外部的混凝土泵和水泥沙漿泵；其中，所述多根壓力管(16)各自的一端開口分別與所述水泵、混凝土泵和所述水泥沙漿泵連接，另一端開口穿過所述衛(wèi)星浮力筒(I)的錐形底部(14)的最底點(diǎn)與外界相通，用以將分別從所述水泵、混凝土泵或水泥沙漿泵輸出的水、混凝土或水泥沙漿擠壓至外界。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的支撐海上風(fēng)機(jī)、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)，其特征在于，所述衛(wèi)星浮力筒(I)內(nèi)灌沙或灌水，用以增加所述平臺(tái)(10)的自重，從而抵抗風(fēng)荷載引起的上拔力。
13.—種海上浮力支撐固定平臺(tái)的施工安裝方法，其特征在于，所述施工安裝方法用于權(quán)利要求I至10中任一項(xiàng)所述的支撐海上風(fēng)機(jī)、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)，包括以下步驟 在安裝點(diǎn)與所述平臺(tái)(10)的衛(wèi)星浮力筒(I)對(duì)應(yīng)的位置處分別開挖海床軟土(7)至所述海床的持力層￠)，用以形成尺寸大于所述衛(wèi)星浮力筒(I)的錐形底部(14)的凹槽(15)； 拖運(yùn)所述平臺(tái)(10)至所述安裝點(diǎn)處，調(diào)節(jié)所述平臺(tái)(10)以使所述衛(wèi)星浮力筒(I)與所述凹槽(15)--對(duì)應(yīng)； 下沉所述平臺(tái)(10)，并在所述凹槽(15)內(nèi)、所述衛(wèi)星浮力筒(I)的錐形底部(14)的最底點(diǎn)與所述持力層(6)之間澆注形成預(yù)設(shè)厚度的混凝土層(17)； 在所述混凝土層(17)完全凝固之前繼續(xù)下沉所述平臺(tái)(10)，以使所述錐形底部(14)完全嵌入所述混凝土層(17)，保持水平及至所述混凝土層(17)中形成與所述錐形底部(14)對(duì)應(yīng)的錐形凹槽，最后上升所述平臺(tái)(10)； 在所述混凝土層(17)達(dá)到預(yù)設(shè)強(qiáng)度之后下沉所述平臺(tái)(10)，以在所述錐形底部(14)與所述錐形凹槽之間形成狹縫(11);以及 壓漿填滿所述狹縫(11)，并將平臺(tái)略為下降至所述平臺(tái)(10)開始支撐在混凝土層(17)上，待壓槳達(dá)至預(yù)設(shè)強(qiáng)度后將所述平臺(tái)(10)完全支撐在混凝土層(17)上，從而將所述衛(wèi)星浮力筒(I)以及所述平臺(tái)(10)固定在所述海床上； 在所述平臺(tái)(10)上安裝海上風(fēng)機(jī)和/或橋梁和/或海洋建筑物。
14.一種海上浮力支撐固定平臺(tái)的施工安裝方法，其特征在于，所述方法用于權(quán)利要求11所述的平臺(tái)(10)，包括以下步驟 拖運(yùn)所述平臺(tái)(10)至安裝點(diǎn)處； 下沉所述平臺(tái)(10)至海床上方，并啟動(dòng)衛(wèi)星浮力筒(I)中的水泵，以通過壓力管(16)位于衛(wèi)星浮力筒(I)的錐形底部(14)的最底點(diǎn)處的開口泵壓出水，從而在所述錐形底部(14)的下方?jīng)_刷海床軟土(7)至所述海床的持力層￠)，用以形成尺寸大于所述錐形底部(14)的凹槽(15);啟動(dòng)外置的混凝土泵，以通過壓力管(16)位于衛(wèi)星浮力筒(I)的錐形底部(14)的最底點(diǎn)處的開口泵壓出混凝土，從而在所述凹槽(15)內(nèi)、所述衛(wèi)星浮力筒(I)的錐形底部(14)的最底點(diǎn)與所述持力層(6)之間澆注形成預(yù)設(shè)厚度的混凝土層(17)； 在所述混凝土層(17)完全凝固之前繼續(xù)下沉所述平臺(tái)(10)，以使所述錐形底部(14)完全嵌入所述混凝土層(17)，保持水平及至所述混凝土層(17)中形成與所述錐形底部(14)對(duì)應(yīng)的錐形凹槽，最后上升所述平臺(tái)(10)； 在所述混凝土層(17)達(dá)到預(yù)設(shè)強(qiáng)度之后下沉所述平臺(tái)(10)，以在所述錐形底部(14)與所述錐形凹槽之間形成狹縫(11);以及(CW:strength)壓漿填滿所述狹縫(11)，并將平臺(tái)略為下降至所述平臺(tái)(10)開始支撐在混凝土層(17)上，待壓槳達(dá)至預(yù)設(shè)強(qiáng)度后將所述平臺(tái)(10)完全支撐在混凝土層(17)上，從而將所述衛(wèi)星浮力筒(I)以及所述平臺(tái)(10)固定在所述海床上； 在所述平臺(tái)(10)上安裝海上風(fēng)機(jī)和/或橋梁和/或海洋建筑物。
15.一種海上浮力支撐固定平臺(tái)的施工安裝方法，其特征在于，所述施工安裝方法用于權(quán)利要求11所述的支撐海上風(fēng)機(jī)、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)，包括以下步驟:在安裝點(diǎn)與所述平臺(tái)(10)的衛(wèi)星浮力筒(I)對(duì)應(yīng)的位置處分別開挖海床軟土(7)至所述海床的持力層￠)，用以形成尺寸大于所述衛(wèi)星浮力筒(I)的錐形底部(14)的凹槽(15)； 拖運(yùn)所述平臺(tái)(10)至所述安裝點(diǎn)處，調(diào)節(jié)所述平臺(tái)(10)以使所述衛(wèi)星浮力筒(I)與所述凹槽(15)--對(duì)應(yīng)； 啟動(dòng)外置的混凝土泵，以通過壓力管(16)位于衛(wèi)星浮力筒(I)的錐形底部(14)的最底點(diǎn)處的開口泵壓出混凝土，從而在所述凹槽(15)內(nèi)、所述衛(wèi)星浮力筒(I)的錐形底部(14)的最底點(diǎn)與所述持力層(6)之間澆注形成預(yù)設(shè)厚度的混凝土層(17)； 在所述混凝土層(17)完全凝固之前繼續(xù)下沉所述平臺(tái)(10)，以使所述錐形底部(14)完全嵌入所述混凝土層(17)，保持水平及至所述混凝土層(17)中形成與所述錐形底部(14)對(duì)應(yīng)的錐形凹槽，最后上升所述平臺(tái)(10)； 在所述混凝土層(17)達(dá)到預(yù)設(shè)強(qiáng)度之后下沉所述平臺(tái)(10)，以在所述錐形底部(14)與所述錐形凹槽之間形成狹縫(11);以及壓漿填滿所述狹縫(11)，并將平臺(tái)略為下降至所述平臺(tái)(10)開始支撐在混凝土層(17)上，待壓槳達(dá)至預(yù)設(shè)強(qiáng)度后將所述平臺(tái)(10)完全支撐在混凝土層(17)上，從而將所述衛(wèi)星浮力筒(I)以及所述平臺(tái)(10)固定在所述海床上； 在所述平臺(tái)(10)上安裝海上風(fēng)機(jī)和/或橋梁和/或海洋建筑物。
16.根據(jù)權(quán)利要求13-15任一項(xiàng)所述的海上浮力支撐固定平臺(tái)的施工安裝方法，其特征在于， 在所述衛(wèi)星浮力筒(I)固定在所述海床上之后，在所述衛(wèi)星浮力筒(I)中填充水或沙以壓重所述衛(wèi)星浮力筒(I)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13-15任一項(xiàng)所述的海上浮力支撐平臺(tái)的施工安裝方法，其特征在于，所述施工安裝方法進(jìn)一步包括在緊貼所述凹槽(15)的內(nèi)壁上設(shè)置鋼板環(huán)(18)，并在所述鋼板環(huán)(18)內(nèi)部設(shè)置鋼筋，從而在所述凹槽(15)內(nèi)、所述衛(wèi)星浮力筒(I)的錐形底部(14)的最底點(diǎn)與所述持力層(6)之間澆注形成預(yù)設(shè)厚度的混凝土層(17)，用以防止所述凹槽(15)側(cè)海床軟土(7)的坍塌。
18.根據(jù)權(quán)利要求13-15任一項(xiàng)所述的海上浮力支撐固定平臺(tái)的施工安裝方法，其特征在于，所述施工安裝方法進(jìn)一步包括采用節(jié)段預(yù)制施工法制作所述預(yù)應(yīng)力混凝土或預(yù)應(yīng)力輕質(zhì)混凝土或預(yù)應(yīng)力纖維混凝土平臺(tái)(10)，包括: 在預(yù)制場(chǎng)或工廠內(nèi)使用節(jié)段預(yù)制方法匹配澆注組成衛(wèi)星浮力筒(I)的衛(wèi)星浮力筒節(jié)段(53)； 連接各衛(wèi)星浮力筒(I)的連接結(jié)構(gòu)分成連接結(jié)構(gòu)節(jié)段(56)； 在預(yù)制場(chǎng)或工廠內(nèi)使用節(jié)段預(yù)制方法匹配澆注所述連接結(jié)構(gòu)節(jié)段，使用預(yù)應(yīng)力逐個(gè)連接結(jié)構(gòu)節(jié)段以拼裝連接結(jié)構(gòu)節(jié)段，從而完成整個(gè)預(yù)制拼裝連接結(jié)構(gòu)(57)； 在港口側(cè)的海上插打引導(dǎo)樁(51)，每個(gè)所述衛(wèi)星浮力筒(I)對(duì)應(yīng)設(shè)置至少三根引導(dǎo)樁(51)，從而能夠在港口側(cè)的海上支撐定位鋼桁架(52)以進(jìn)行衛(wèi)星浮力筒(I)的安裝； 將所述預(yù)制衛(wèi)星浮力筒節(jié)段(53)運(yùn)輸至所述港口側(cè)； 使用預(yù)應(yīng)力拼裝衛(wèi)星浮力筒節(jié)段(53)，以完成整個(gè)衛(wèi)星浮力筒(I)的預(yù)制拼裝； 通過浮吊將所述完成的整個(gè)預(yù)制拼裝衛(wèi)星浮力筒吊至引導(dǎo)樁(51)的位置處，并下降所述定位鋼桁架(52)以固定在所述引導(dǎo)樁(51)上； 調(diào)節(jié)所述衛(wèi)星浮力筒(I)的水平和位置，并采用所述定位鋼桁架進(jìn)行固定，使連接結(jié)構(gòu)能在陸上條件安裝； 將所述整個(gè)預(yù) 制拼裝連接結(jié)構(gòu)(57)運(yùn)輸至所述港口側(cè)； 采用浮吊，將所述整個(gè)預(yù)制拼裝連接結(jié)構(gòu)(57)下降到與各衛(wèi)星浮力筒(I)對(duì)應(yīng)的接頭位置處，以及通過預(yù)應(yīng)力和錨具連接和固定接頭； 重復(fù)以上步驟到完成平臺(tái)的節(jié)段施工法； 移除鎖定設(shè)備并移除所述定位鋼桁架(52)，平臺(tái)自由后即可拖至海上安裝海域進(jìn)行平臺(tái)的基礎(chǔ)工程施工安裝。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種海上風(fēng)電、橋梁、海洋建筑物的浮力支撐固定平臺(tái)及其施工安裝方法。該浮力支撐固定平臺(tái)包括至少三個(gè)空心圓柱體浮力筒和一個(gè)可選擇空心浮筒，通過橫向框架結(jié)構(gòu)連接各浮力筒和浮筒以形成平面為三角形或四邊形或多邊形的浮力支撐結(jié)構(gòu)，以及由海床水底混凝土支承的浮力筒底部基礎(chǔ)。浮力筒的浮力抵消部分水工建筑物的重量提高了基礎(chǔ)承載能力，浮力筒嵌入到海床提高了平臺(tái)水平抗力和穩(wěn)定性，并對(duì)很深的軟土可選擇軟土加固。嵌入到海床的浮力支撐固定平臺(tái)安裝方法是本發(fā)明獨(dú)有的發(fā)明和重點(diǎn)。本發(fā)明應(yīng)用于水深約10米至30米至部分海域可達(dá)50米的海上風(fēng)電等海洋綠色能源和橋梁及海洋建筑結(jié)構(gòu)，潛在經(jīng)濟(jì)效益巨大。
文檔編號(hào)E02B17/00GK103255752SQ20121003480
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2012年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月16日
發(fā)明者黃燦光, 陳立強(qiáng) 申請(qǐng)人:珠海強(qiáng)光海洋工程有限公司