一种深海浮式平台定位钢缆连接防滑脱装置及其施工方法与流程

1.本发明涉及海上浮式平台定位中钢缆连接施工技术领域，尤其是涉及一种深海浮式平台定位钢缆连接防滑脱装置及其施工方法。


背景技术：

2.目前，桥梁建设从跨河、跨江迈向跨海，跨海桥梁的建设，既可以充分促进沿海经济的发展，也是国家海洋战略安全的需要。近年来，跨海大桥建设技术迎来了井喷式的发展，国内先后建成了东海、杭州湾、胶州湾、和舟山连岛等10多个跨海大桥工程，桥址选择也逐渐由海况较好的近海向海况更加复杂的深远海发展。
3.目前国内跨海大桥的建设主要是先通过施工栈桥作为通道及施工平台的方式进行，在近海，覆盖层较厚区域，管桩插打难度较小，且管桩侧摩阻力较大，支撑能力满足要求；尽管方案在优化，在原来通过逐根插打管桩、桩与桩之间焊接连接系形成“板凳结构”的基础上，优化为导管架结构；但是在水深且无覆盖层的裸岩区，栈桥及导管架施工难度极大，故创新性的提出了一种“自浮式钢桁架钻孔平台”，这种平台在工厂整体加工制造，平台底部设置浮箱结构，可为平台提供自浮能力，采用自浮+拖轮动力组合的形式整体浮运至桥址，依托浮式平台施工钢锚桩，再利用钢锚桩采用多组连续千斤顶将钢桁架平台整体提升至设计标高，并将钢锚桩与钢桁架固结，完成体系转换，形成大型“板凳式”钻孔平台结构，进行钻孔桩施工。
4.这种平台在浮运至桥址时处于浮式状态，通过混凝土重力锚、钢缆、以及平台顶部的收缆系统定位，使其具备施工钢锚桩的条件。收缆系统由850t重力锚、115mm钢缆、560t连续千斤顶、钢绞线等组成。重力锚由钢筋混凝土制成，每根115mm钢缆由一个闭式索节、一个开式索节和115mm钢丝绳组成组成，其中重力锚在下放时已与一段钢缆的开式索节连接，该段钢缆称为锚碇端钢缆，锚碇端钢缆闭式索节通过浮筒提供浮力防止其沉入海底，方便后续与平台端钢缆连接。
5.考虑到经济性原则，锚碇端钢缆与平台端钢缆连接摒弃专门的海上线缆连接机，而是采用抛锚艇完成，但抛锚艇卷扬机容绳量小，且钢缆滑脱的风险较大。


技术实现要素：

6.本发明的第一个目的在于提供一种深海浮式平台定位钢缆连接防滑脱装置，该装置防滑脱效果好、容绳量大，能降低钢缆连接滑脱风险，提高钢缆连接效率，解决了钢缆连接过程抛锚艇卷扬机容绳量小、钢缆滑脱的风险大的问题。
7.本发明的第二个目的在于提供一种深海浮式平台定位钢缆连接防滑脱装置的施工方法。
8.本发明的第一个目的是这样实现的：
9.一种深海浮式平台定位钢缆连接防滑脱装置，特征是：包括支撑架、中轴、卷筒、铰座、转盘，其中：四根支撑架的底部呈矩形固定在抛锚艇甲板上，用于给中轴及卷筒提供支
撑力，左侧相邻两根支撑架1的顶部均斜向上制成三角结构架体后固定在左侧的托板的底部，右侧相邻两根支撑架1的顶部均斜向上制成三角结构架体后固定在右侧的托板的底部，在相邻两根支撑架的底部之间设有提高支撑架整体刚度的水平连接杆；在左侧的托板和右侧的托板上各设有一个带轴承的中轴托架，中轴的左右两端横架在左右两个对称的中轴托架上实现转动，卷筒通过内加劲杆与中轴连接；带动卷筒及中轴转动的转盘由圈杆及若干根径向杆组成，若干根径向杆的底部均匀固定在中轴靠近支撑架内侧的一端外壁上，若干根径向杆的顶部均匀固定在圈杆的内壁上；两块分区板分别垂直固定在卷筒的外侧壁上，将卷筒的外侧壁从左至右划分为卷筒i区、卷筒ii区和卷筒iii区，铰座固定在卷筒右端的卷筒iii区的外侧壁上，平台端钢缆的一端通过闭式索节固定在铰座上。
10.左侧相邻两根支撑架和右侧相邻两根支撑架均由hw300
×
300型钢制成三角结构架体。
11.卷筒采用φ1200
×
14钢管制作。
12.中轴采用φ203
×
16mm无缝钢管制作。
13.铰座采用钢板制作成双吊耳形式，通过销轴连接，起到固定钢缆的作用。
14.内加劲杆、圈杆、径向杆均为槽钢。
15.本发明的第二个目的是这样实现的：
16.一种深海浮式平台定位钢缆连接防滑脱装置的施工方法,特征是：具体步骤如下：
17.步骤一、开启抛锚艇卷扬机，使抛锚艇卷扬机处于放绳状态，牵引抛锚艇卷扬机的钢丝绳从卷筒i区的底部穿过，打捎固定在卷筒i区并转动卷筒，使得抛锚艇卷扬机的钢丝绳缠绕在卷筒i区；抛锚艇卷扬机放绳时应存留3～5圈钢丝绳，防止滑脱；
18.步骤二、将平台端钢缆的闭式索节从卷筒ii区的底部穿过，并绕过分区板固定在卷筒iii区的铰座上；
19.注意事项：抛锚艇卷扬机的钢丝绳从卷筒i区的底部穿过打捎固定并缠绕在卷筒i区，平台端钢缆一端的闭式索节从卷筒ii区底部穿过，绕过分区板固定在卷筒iii区的铰座上；从底部穿过可有效避免钢缆滑脱的风险；
20.步骤三、开启抛锚艇卷扬机，使抛锚艇卷扬机处于收绳状态，由于抛锚艇卷扬机的钢丝绳缠绕在卷筒i区，抛锚艇卷扬机收绳时会带动卷筒自转，使得平台端钢缆缠绕在卷筒ii区，平台端钢缆缠绕时应预留5～8m在抛锚艇甲板上，方便下一步与锚碇端钢缆连接；
21.步骤四、将已抛设的锚碇端钢缆一端的闭式索节牵引至抛锚艇甲板，并与抛锚艇甲板上的平台端钢缆另一端的开式索节连接；
22.步骤五、锚碇端钢缆和平台端钢缆两段钢缆连接完成后合并成一条完整的钢缆，抛锚艇缓慢向浮式平台位移，钢缆通过自重向海里滑动，抛锚艇卷扬机同步缓慢放绳，以控制钢缆的滑动速度，避免钢缆的滑动速度较大导致失控；
23.步骤六、抛锚艇位移至浮式平台位置，通过浮式平台顶部的既有卷扬机及履带吊起吊牵引钢缆进入转向座的马口，继续牵引钢缆穿过反力座的过缆孔，到达收缆系统的接头位置，将平台端钢缆与平台顶部的收缆系统接头连接；
24.步骤七、重复以上步骤，完成所有钢缆的连接施工；通过浮式平台顶部收缆系统的收放调整浮式平台位置，实现浮式平台的精确定位。
25.本发明的优点：
26.1、通过该装置的转换作用，增大了容绳量；
27.2、通过铰座对平台端钢缆的闭式索节的固定，起到防滑脱作用；
28.3、该防滑脱装置可重复使用，经济性高；
29.4、通过利用抛锚艇卷扬机，提高了作业效率；
30.5、适用性广、安全性可靠、施工效率高；
31.本发明可适用于各类钢缆连接作业，且能起到很好的防滑脱作用。
附图说明
32.图1是本发明的平面布置图；
33.图2是本发明的立面布置图；
34.图3是本发明的侧面布置图；
35.图4是支撑架立面示意图；
36.图5是转盘立面示意图；
37.图6是该防滑脱装置在抛锚艇甲板上的布置图。
具体实施方式
38.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
39.一种深海浮式平台定位钢缆连接防滑脱装置，包括支撑架1、中轴4、卷筒6、铰座10、转盘12，其中：
40.四根支撑架1的底部呈矩形固定在抛锚艇甲板上，用于给中轴4及卷筒6提供支撑力，左侧相邻两根支撑架1的顶部均斜向上制成三角结构架体后固定在左侧的托3板的底部，右侧相邻两根支撑架1的顶部均斜向上制成三角结构架体后固定在右侧的托板3的底部，在相邻两根支撑架1的底部之间设有提高支撑架整体刚度的水平连接杆2；在左侧的托板3和右侧的托板3上各设有一个带轴承的中轴托架5，中轴4的左右两端横架在左右两个对称的中轴托架5上实现转动，卷筒6通过内加劲杆7与中轴4连接；带动卷筒6及中轴4转动的转盘12由圈杆8及若干根径向杆9组成，若干根径向杆9的底部均匀固定在中轴4靠近支撑架1内侧的一端外壁上，若干根径向杆9的顶部均匀固定在圈杆8的内壁上；两块分区板11分别垂直固定在卷筒6的外侧壁上，将卷筒6的外侧壁从左至右划分为卷筒i区、卷筒ii区和卷筒iii区，铰座10固定在卷筒6右端的卷筒iii区的外侧壁上，平台端钢缆的一端通过闭式索节固定在铰座10上。
41.卷筒采用φ1200
×
14钢管制作。
42.中轴采用φ203
×
16mm无缝钢管制作。
43.左侧相邻两根支撑架1和右侧相邻两根支撑架1均由hw300
×
300型钢制成三角结构架体。
44.铰座10采用钢板制作成双吊耳形式，通过销轴连接，起到固定钢缆的作用。
45.内加劲杆7、圈杆8、径向杆9均为槽钢。
46.一种深海浮式平台定位钢缆连接防滑脱装置的施工方法,具体步骤如下：
47.步骤一、开启抛锚艇卷扬机，使抛锚艇卷扬机处于放绳状态，牵引抛锚艇卷扬机的钢丝绳从卷筒i区的底部穿过，打捎固定在卷筒i区并转动卷筒，使得抛锚艇卷扬机的钢丝绳缠绕在卷筒i区；抛锚艇卷扬机放绳时应存留3～5圈钢丝绳，防止滑脱；
48.步骤二、将平台端钢缆的闭式索节从卷筒ii区的底部穿过，并绕过分区板11固定在卷筒iii区的铰座10上；
49.注意事项：抛锚艇卷扬机的钢丝绳从卷筒i区的底部穿过打捎固定并缠绕在卷筒i区，平台端钢缆一端的闭式索节从卷筒ii区底部穿过，绕过分区板11固定在卷筒iii区的铰座10上；从底部穿过可有效避免钢缆滑脱的风险；
50.步骤三、开启抛锚艇卷扬机，使抛锚艇卷扬机处于收绳状态，由于抛锚艇卷扬机的钢丝绳缠绕在卷筒i区，抛锚艇卷扬机收绳时会带动卷筒自转，使得平台端钢缆缠绕在卷筒ii区，平台端钢缆缠绕时应预留5～8m在抛锚艇甲板上，方便下一步与锚碇端钢缆连接；
51.步骤四、将已抛设的锚碇端钢缆一端的闭式索节牵引至抛锚艇甲板，并与抛锚艇甲板上的平台端钢缆另一端的开式索节连接；
52.步骤五、锚碇端钢缆和平台端钢缆两段钢缆连接完成后合并成一条完整的钢缆，抛锚艇缓慢向浮式平台位移，钢缆通过自重向海里滑动，抛锚艇卷扬机同步缓慢放绳，以控制钢缆的滑动速度，避免钢缆的滑动速度较大导致失控；
53.步骤六、抛锚艇位移至浮式平台位置，通过浮式平台顶部的既有卷扬机及履带吊起吊牵引钢缆进入转向座的马口，继续牵引钢缆穿过反力座的过缆孔，到达收缆系统的接头位置，将平台端钢缆与平台顶部的收缆系统接头连接；
54.步骤七、重复以上步骤，完成所有钢缆的连接施工；通过浮式平台顶部收缆系统的收放调整浮式平台位置，实现浮式平台的精确定位。
55.虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

技术特征：
1.一种深海浮式平台定位钢缆连接防滑脱装置，其特征在于：包括支撑架、中轴、卷筒、铰座、转盘，其中：四根支撑架的底部呈矩形固定在抛锚艇甲板上，用于给中轴及卷筒提供支撑力，左侧相邻两根支撑架1的顶部均斜向上制成三角结构架体后固定在左侧的托板的底部，右侧相邻两根支撑架1的顶部均斜向上制成三角结构架体后固定在右侧的托板的底部，在相邻两根支撑架的底部之间设有提高支撑架整体刚度的水平连接杆；在左侧的托板和右侧的托板上各设有一个带轴承的中轴托架，中轴的左右两端横架在左右两个对称的中轴托架上实现转动，卷筒通过内加劲杆与中轴连接；带动卷筒及中轴转动的转盘由圈杆及若干根径向杆组成，若干根径向杆的底部均匀固定在中轴靠近支撑架内侧的一端外壁上，若干根径向杆的顶部均匀固定在圈杆的内壁上；两块分区板分别垂直固定在卷筒的外侧壁上，将卷筒的外侧壁从左至右划分为卷筒i区、卷筒ii区和卷筒iii区，铰座固定在卷筒右端的卷筒iii区的外侧壁上，平台端钢缆的一端通过闭式索节固定在铰座上。2.根据权利要求1所述的深海浮式平台定位钢缆连接防滑脱装置，其特征在于：左侧相邻两根支撑架1和右侧相邻两根支撑架1均由hw300
×
300型钢制成三角结构架体。3.根据权利要求1所述的深海浮式平台定位钢缆连接防滑脱装置，其特征在于：卷筒采用φ1200
×
14钢管制作。4.根据权利要求1所述的深海浮式平台定位钢缆连接防滑脱装置，其特征在于：中轴采用φ203
×
16mm无缝钢管制作。5.根据权利要求1所述的深海浮式平台定位钢缆连接防滑脱装置，其特征在于：铰座采用钢板制作成双吊耳形式，通过销轴连接，起到固定钢缆的作用。6.根据权利要求1所述的深海浮式平台定位钢缆连接防滑脱装置，其特征在于：内加劲杆、圈杆、径向杆均为槽钢。7.一种深海浮式平台定位钢缆连接防滑脱装置的施工方法,其特征在于：具体步骤如下：步骤一、开启抛锚艇卷扬机，使抛锚艇卷扬机处于放绳状态，牵引抛锚艇卷扬机的钢丝绳从卷筒i区的底部穿过，打捎固定在卷筒i区并转动卷筒，使得抛锚艇卷扬机的钢丝绳缠绕在卷筒i区；抛锚艇卷扬机放绳时应存留3～5圈钢丝绳，防止滑脱；步骤二、将平台端钢缆的闭式索节从卷筒ii区的底部穿过，并绕过分区板固定在卷筒iii区的铰座上；注意事项：抛锚艇卷扬机的钢丝绳从卷筒i区的底部穿过打捎固定并缠绕在卷筒i区，平台端钢缆一端的闭式索节从卷筒ii区底部穿过，绕过分区板固定在卷筒iii区的铰座上；从底部穿过可有效避免钢缆滑脱的风险；步骤三、开启抛锚艇卷扬机，使抛锚艇卷扬机处于收绳状态，由于抛锚艇卷扬机的钢丝绳缠绕在卷筒i区，抛锚艇卷扬机收绳时会带动卷筒自转，使得平台端钢缆缠绕在卷筒ii区，平台端钢缆缠绕时应预留5～8m在抛锚艇甲板上，方便下一步与锚碇端钢缆连接；步骤四、将已抛设的锚碇端钢缆一端的闭式索节牵引至抛锚艇甲板，并与抛锚艇甲板上的平台端钢缆另一端的开式索节连接；步骤五、锚碇端钢缆和平台端钢缆两段钢缆连接完成后合并成一条完整的钢缆，抛锚艇缓慢向浮式平台位移，钢缆通过自重向海里滑动，抛锚艇卷扬机同步缓慢放绳，以控制钢缆的滑动速度，避免钢缆的滑动速度较大导致失控；
步骤六、抛锚艇位移至浮式平台位置，通过浮式平台顶部的既有卷扬机及履带吊起吊牵引钢缆进入转向座的马口，继续牵引钢缆穿过反力座的过缆孔，到达收缆系统的接头位置，将平台端钢缆与平台顶部的收缆系统接头连接；步骤七、重复以上步骤，完成所有钢缆的连接施工；通过浮式平台顶部收缆系统的收放调整浮式平台位置，实现浮式平台的精确定位。

技术总结
本发明公开了一种深海浮式平台定位钢缆连接防滑脱装置及其施工方法，该防滑脱装置包括支撑架、中轴、卷筒、铰座、转盘；两块分区板分别垂直固定在卷筒的外侧壁上，将卷筒的外侧壁从左至右划分为卷筒I区、卷筒II区和卷筒III区，铰座固定在卷筒右端的卷筒III区的外侧壁上，平台端钢缆的一端通过闭式索节固定在铰座上。该防滑脱装置的防滑脱效果好、容绳量大，能降低钢缆连接滑脱风险，提高钢缆连接效率，解决了钢缆连接过程抛锚艇卷扬机容绳量小、钢缆滑脱的风险大的问题。本发明适用性广、安全性可靠、施工效率高，可适用于各类钢缆连接作业，且能起到很好的防滑脱作用。且能起到很好的防滑脱作用。且能起到很好的防滑脱作用。


技术研发人员：妥鹏 彭颇 李亚东 曾高 叶绍其 彭博 吴强 焦小军 陈建军 刘洋 朱建阳 袁杰 邓艺翔 谢彬彬 董思远 钱林林
受保护的技术使用者：中铁大桥局集团第五工程有限公司
技术研发日：2023.06.16
技术公布日：2023/9/16