CN110886310B - 基于海上风电方筒型基础的直线分区机械破排土下沉装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于海上风电方筒型基础的直线分区机械破排土下沉装置，在方筒型基础的四条边壁上均设置有一组下沉装置单体，每组所述下沉装置单体包括直线分区破土槽、链条和破土板，所述直线分区破土槽设置在方筒型基础的边壁底部；所述链条绕所述方筒型基础的边壁四周布置，并能在电机的驱动下沿所述方筒型基础的边壁四周转动；位于所述方筒型基础的边壁底部的所述链条设置在所述直线分区破土槽内；所述破土板设置在所述链条上，并沿所述链条长度方向间隔布置。本发明效控制了破土导致的扰动土体范围，分区控制保证了下沉过程中对水平度的控制，通过机械方式带走扰动破碎的土体，从而有效保证了方型基础快速有效安全的沉放作业。
Description
技术领域
本发明涉及海上风电基础安装、风能工程、新能源，特别涉及一种基于海上风电方筒型基础的直线分区机械破排土下沉装置，实现厚壁混凝土复合筒型基础快速高效的安装。
背景技术
随着全球能源、气候、环境等问题的日益突出，可再生能源受到各国的普遍关注。与传统化石燃料相比，风能使用清洁，成本较低，具有开发范围广，安全、能源永不耗竭等优势。相比于陆上风电，海上风电具有风速大、湍流度低、不占耕地等优势。目前，我国海上风电基础多采用桩基础或复合桩基础，其设计简单，安装工艺成熟，但受横向荷载(风、浪、流)的水平形变较大。宽浅式筒型基础的出现，为海上风机基础的设计提供了新的方向，该基础可有效抵抗海上风机受到的较大横向荷载，且其结构简单、成本较低、施工便捷快速。
近年来，随着海上复合筒型风机基础及风机一步式安装技术的成功运用，大大减少海上风电基础的建造和施工成本，适用于我国部分具有合适水深和地质条件的区域，有较好的工程应用前景。目前，设计安装的复合型筒型基础由混凝土过渡段、圆形钢筒和钢制分仓板组成。为了进一步降低筒型基础的成本，在保证设计强度要求的前提下，可以用混凝土制筒替代钢筒。由于混凝土的刚度小于钢，为了达到相对应的设计要求，需要更厚混凝土壁(约0.4m)，这也为后期的下沉安装提出了更高的要求。筒壁的增厚势必会增加下沉过程中的端阻力，无法保证快速有效的下沉作业，一定程度上削弱一步式安装技术的优越性。现有的钢混复合筒型基础底部破土装置结合开槽破土和高压喷射破土，分区联合破土，有效地解决了海底不同部位地质结构差异带来的沉降中水平度失衡问题，但在圆筒弧形的厚壁上进行分区，机械破土的效率受环形轨道的约束，不如方筒型基础的边壁直线轨道的破土效率高。同时，海底土质多为淤泥质黏土，水力冲排很难带走破碎的黏土，这将严重影响下沉效率；而过大的冲水压力会扩大扰动土体的区域范围，不利于筒型基础运行期的稳定。
为此，本发明提出一种基于海上风电方筒型基础的直线分区机械破排土下沉装置，该装置利用机械分区破土、排土，保证了水平度的控制同时，使风机基础快速有效安全地沉放到位。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在的问题，提出一种基于海上风电方筒型基础安装的直线分区机械破排土下沉装置，有效控制了破土导致的扰动土体范围，分区控制保证了下沉过程中对水平度的控制，通过机械方式带走扰动破碎的土体，从而有效保证了方型基础快速有效安全的沉放作业。
本发明所采用的技术方案是：一种基于海上风电方筒型基础的直线分区机械破排土下沉装置，在方筒型基础的四条边壁上均设置有一组下沉装置单体，每组所述下沉装置单体包括：
直线分区破土槽，所述直线分区破土槽设置在方筒型基础的边壁底部；
链条，所述链条绕所述方筒型基础的边壁四周布置，并能在电机的驱动下沿所述方筒型基础的边壁四周转动；位于所述方筒型基础的边壁底部的所述链条设置在所述直线分区破土槽内；以及，
破土板，所述破土板设置在所述链条上，并沿所述链条长度方向间隔布置。
进一步地，所述直线分区破土槽包括：
一对截面为长方形的长方形板，所述长方形板沿所述方筒型基础的边壁底部长度方向布置；一对所述长方形板在所述方筒型基础的边壁底部厚度方向上对称布置，且，布置在所述方筒型基础的边壁底部边缘处；以及，
一对截面为直角三角形的三角形板，所述三角形板沿所述方筒型基础的边壁底部长度方向布置；一对所述三角形板在所述方筒型基础的边壁底部厚度方向上对称布置，且，布置在所述方筒型基础的边壁底部边缘处；所述三角形板的其中一条直角边紧贴所述长方形板的短边布置，另一条直角边沿所述长方形板的长边方向布置，且，一对所述三角形板斜边相对布置并在相对布置的所述三角形板之间形成破排土舱室，位于所述方筒型基础的边壁底部的所述链条和所述破土板设置在所述破排土舱室内。
进一步地，所述链条设置有两条，每条所述链条均由所述直线分区破土槽两端的导向轮固定。
进一步地，所述电机安装在所述方筒型基础的表面。
本发明的有益效果是：本发明一种基于海上风电方筒型基础安装的直线分区机械破排土下沉装置，相比于现有的机械-水力联合开槽装置，更适合方筒型基础的破土下沉，直线分区相比于圆环分区的破土槽，使机械破土效率大为提升，简化了机械装置的设计；集破土、排土功能于一身的机械破土装置，充分考虑因土自身的物理性质引起的破碎后的海底黏土很难以“水力输送”的形式排离破土区域而导致下沉后期破土效率下降现象的发生，同时，机械排土相比于“水力输送”，可以更加精准有效地控制破土量和方筒型基础的下沉量，可以使基础安装达到更高的水平精度，有效解决了方筒型基础下沉过程中因海底土质差异引起的不均匀下沉影响水平精度的问题；机械破土，相比于高压水力破土，一定程度上减少了海底扰动区范围，有利于后期方筒型基础的安全稳定。
附图说明
图1为一种基于海上风电方筒型基础的直线分区机械破排土下沉装置纵剖面结构示意图。
图2为加装该直线分区机械破排土下沉装置的方筒型基础结构纵剖面结构示意图。
图3为加装该直线分区机械破排土下沉装置的方筒型基础结构横剖面结构示意图。
附图标注：1、直线分区破土槽；2、分区隔断；3、链条；4、导向轮；5、电机；6、破土板；7、方筒型基础；8、破排土舱室；9、过渡段。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
如附图1至图3所示，一种基于海上风电方筒型基础的直线分区机械破排土下沉装置，方筒型基础7由分区隔断2分隔成四条相互垂直的边壁，在方筒型基础7的四条边壁上均设置有一组下沉装置单体，每组所述下沉装置单体均包括直线分区破土槽1，链条3、导向轮4、电机5和破土板6。
所述直线分区破土槽1设置在方筒型基础7的边壁底部。所述直线分区破土槽1包括一对截面为长方形的长方形板和一对截面为直角三角形的三角形板。所述长方形板的长方形截面厚3～6cm，高12～18cm；所述长方形板沿所述方筒型基础7的边壁底部长度方向布置；一对所述长方形板在所述方筒型基础7的边壁底部厚度方向上对称布置，且，布置在所述方筒型基础7的边壁底部边缘处。所述三角形板的直角三角形截面的斜边长15～20cm，高10～15cm；所述三角形板沿所述方筒型基础7的边壁底部长度方向布置；一对所述三角形板在所述方筒型基础7的边壁底部厚度方向上对称布置，且，布置在所述方筒型基础7的边壁底部边缘处；所述三角形板的其中一条直角边紧贴所述长方形板的短边布置，另一条直角边沿所述长方形板的长边方向布置，且，一对所述三角形板斜边相对布置并在相对布置的所述三角形板之间形成同于布置所述链条3与破土板6的破排土舱室8。
所述链条3设置有两条，每条所述链条3绕所述方筒型基础7的边壁四周布置，且，每条所述链条3均由所述直线分区破土槽1两端的导向轮4固定。所述链条3能在电机5的驱动下沿所述方筒型基础7的边壁四周转动，所述电机5安装在所述方筒型基础7的表面。
所述破土板6设置在所述链条3上，并沿所述链条3长度方向间隔布置，布置间距为8～15cm。所述破土板6为长12～18cm、宽4～6cm、厚0.5～2cm的钢板。位于所述方筒型基础7的边壁底部的所述链条3和所述破土板6设置在所述直线分区破土槽1的所述破排土舱室8内。所述破土板6随所述方筒型基础7的下沉进行破土，由于黏土的粘滞性，土随所述破土板6提升至所述方筒型基础7的表面，黏土在重力作用下自行脱落，粘连的残余黏土进行冲水辅助脱落。
本实施例中，所述方筒型基础7外边长35m，顶盖厚1m，壁厚0.4m，壁高10m；过渡段9顶部外径7m，底部外径26m，高20m，壁厚0.6m。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种基于海上风电方筒型基础的直线分区机械破排土下沉装置，其特征在于，在方筒型基础（7）的四条边壁上均设置有一组下沉装置单体，每组所述下沉装置单体包括：
直线分区破土槽（1），所述直线分区破土槽（1）设置在方筒型基础（7）的边壁底部；
链条（3），所述链条（3）绕所述方筒型基础（7）的边壁四周布置，并能在电机（5）的驱动下沿所述方筒型基础（7）的边壁四周转动；位于所述方筒型基础（7）的边壁底部的所述链条（3）设置在所述直线分区破土槽（1）内；以及，
破土板（6），所述破土板（6）设置在所述链条（3）上，并沿所述链条（3）长度方向间隔布置；
其中，所述直线分区破土槽（1）包括：
一对截面为长方形的长方形板，所述长方形板沿所述方筒型基础（7）的边壁底部长度方向布置；一对所述长方形板在所述方筒型基础（7）的边壁底部厚度方向上对称布置，且，布置在所述方筒型基础（7）的边壁底部边缘处；以及，
一对截面为直角三角形的三角形板，所述三角形板沿所述方筒型基础（7）的边壁底部长度方向布置；一对所述三角形板在所述方筒型基础（7）的边壁底部厚度方向上对称布置，且，布置在所述方筒型基础（7）的边壁底部边缘处；所述三角形板的其中一条直角边紧贴所述长方形板的短边布置，另一条直角边沿所述长方形板的长边方向布置，且，一对所述三角形板斜边相对布置并在相对布置的所述三角形板之间形成破排土舱室（8），位于所述方筒型基础（7）的边壁底部的所述链条（3）和所述破土板（6）设置在所述破排土舱室（8）内；
其中，所述电机（5）安装在所述方筒型基础（7）的表面。
2.根据权利要求1所述的一种基于海上风电方筒型基础的直线分区机械破排土下沉装置，其特征在于，所述链条（3）设置有两条，每条所述链条（3）均由所述直线分区破土槽（1）两端的导向轮（4）固定。
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