CN112523266A - 一种装配式海上风电基础防冲刷消能结构及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装配式海上风电基础防冲刷消能结构，设有环绕在单桩基础周围的中心护筒以及扣套在中心护筒外侧的环形球面顶板，环形球面顶板的球心在结构下方，在中心护筒内侧设有护垫，环形球面顶板和中心护筒上端固定、下端通过环形底板连接，在由它们构成的消能腔室内设有径向隔板和周向隔板，在周向隔板、径向隔板和环形球面顶板上均设有消能孔，在环形球面顶板上固定有消能块；该消能结构是采用至少两瓣装配单元拼接而成的，装配单元采用钢混结构，两侧各设有一个径向隔板，顶部球面板上连接有吊环。本发明还公开了上述消能结构的安装方法。本发明的消能结构能够有效保护海上风电基础周围的土体，并且安装简便，造价低。

Description

一种装配式海上风电基础防冲刷消能结构及其安装方法

技术领域

本发明涉及海洋工程领域，特别涉及一种装配式海上风电基础防冲刷消能结构及其安装方法。

背景技术

风能作为一种清洁的可再生能源，具有相当广阔的应用前景。经过几十年的发展，陆地风能和海上风能的应用开发都取得了令人瞩目的成就。其中，海上风电有其独特的优势。将风电场建在海上，可利用海上得天独厚的广阔空间和风力资源，实现规模化效益，降低风力发电的成本。海上风电基础结构有单桩基础、高桩承台基础、导管架基础、三脚架基础、筒形基础及浮式基础等，其中单桩基础因结构简单等优点是应用最为广泛的基础形式。单桩基础在工程应用中面临的主要问题是解决冲刷对其造成的不利影响。

单桩基础周围土体在波浪和海流作用下发生冲刷，将极大削弱桩基的水平承载能力。特别是对初始埋深相对较浅的桩基，冲刷引起的水平承载弱化效应尤为显著。冲刷使得桩基埋深减小，同时水平荷载作用力臂增加(即相对于桩土界面处的弯矩荷载增大)，进而影响桩基变形和桩土间作用力的分布。除此之外，冲刷将造成更大面积的桩基暴露在海水环境中，增大腐蚀发生的机会，而腐蚀是加速风机基础老龄失效的另一主要原因。

目前，风机基础防冲刷主要采取三种方式。第一种为传统的抛石结构，该方法施工简单，但常常由于抛石级配不良导致防冲效果欠佳；第二种为砂被、砂袋，砂被、砂袋的耐久性较差；第三种为淤泥固化，其通过改变淤泥性质达到防冲刷目的，但该方式将会杀死底栖生物，破坏环境，而且其耐久性也有待工程检验。

为此，有必要发明一种海上风电基础防冲刷消能装置，使其既能长时间有效保护海上风电基础周围的土体，又能保证经济性和安装便利性。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种装配式海上风电基础防冲刷消能结构及其安装方法，该结构可有效保护海上风电基础周围的土体，并且安装简便，造价低。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的一个技术方案是：一种装配式海上风电基础防冲刷消能结构，该消能结构设有环绕在单桩基础周围的中心护筒以及扣套在所述中心护筒外侧的环形球面顶板，所述环形顶部球面板的球心在该消能结构的下方，在所述中心护筒内侧设有护垫，所述环形球面顶板和所述中心护筒上端固定、下端通过环形底板连接，在由所述环形底板、所述环形球面顶板和所述中心护筒构成的消能腔室内设有径向隔板和周向隔板，在所述周向隔板、所述径向隔板和所述环形球面顶板上均设有消能孔，在所述环形球面顶板上固定有消能块；该消能结构是采用至少两瓣沿周向均分的装配单元拼接而成的，所述装配单元采用钢混结构，在所述装配单元的两侧各设有一个所述径向隔板，在所述装配单元的顶部球面板上连接有吊环。

所述环形球面顶板的上端切线方向水平，下端与海底夹角120°～150°。

所述环形球面顶板的下端外径为2～5倍桩基直径，垂向高度为2～5米。

所述消能块为边长为0.1～0.3米的正方体钢筋混凝土块。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的另一个技术方案是：一种上述装配式海上风电基础防冲刷消能结构的安装方法，装配单元在陆地完成预制，通过船舶运输至风机现场；通过在单桩基础周围设置消能结构的区域铺设碎石找平海底面，采用海上起重设备吊装装配单元完成拼装，然后在环形球面顶板的下端外侧铺设碎石护脚。

本发明具有的优点和积极效果是：通过设置消能腔室，并在消能腔室内设置带有消能孔的周向隔板和径向隔板并结合环形球面顶板上的消能块与消能孔来进行波浪能量的消散，能够有效保护桩基周围土体，避免冲刷。通过采用装配单元进行吊装拼接的结构，现场施工方便，效率高，能够节约工时，降低成本；装配单元在陆地完成预制，制作方便，效率高，便于保证质量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的中部纵剖示意图；

图4为本发明的装配单元去掉底板后的仰视图；

图5为本发明的装配单元的俯视图。

图中：1、环形球面顶板，2、消能孔，3、消能块，4、吊环，5、径向隔板，6、周向隔板，7、中心护筒，8、护垫，9、环形底板，10、单桩基础。

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：

请参阅图1～图5，一种装配式海上风电基础防冲刷消能结构，该消能结构设有环绕在单桩基础周围的中心护筒7以及扣套在所述中心护筒7外侧的环形球面顶板1，所述环形顶部球面板1的球心在该消能结构的下方，在所述中心护筒7的内侧设有护垫8，护垫8通常采用采用橡胶板制作，用于保护桩基10不受消能结构碰撞。所述环形球面顶板1和所述中心护筒7上端固定、下端通过环形底板9连接，在由所述环形底板9、所述环形球面顶板1和所述中心护筒7构成的消能腔室内设有径向隔板5和周向隔板6，在所述周向隔板6、所述径向隔板5和所述环形球面顶板1上均设有消能孔2，在所述环形球面顶板1上固定有消能块3。

上述消能结构是采用至少两瓣沿周向均分的装配单元拼接而成的，所述装配单元采用钢混结构，在所述装配单元的两侧各设有一个所述径向隔板5，便于相邻的两个所述装配单元进行连接，在所述装配单元的球面顶板上连接有吊环4。

上述装配单元的个数应根据现场消能结构的尺寸、起重设备的起重能力等因素确定。

在本实施例中，推荐所述环形球面顶板1的上端切线方向水平，下端与海底夹角120°～150°。推荐所述环形球面顶板1的下端外径为2～5倍桩基直径，垂向高度为2～5米。推荐所述消能块3为边长为0.1～0.3米的正方体钢筋混凝土块。所述消能孔2为半径是0.1～0.2米的圆孔。所述周向隔板6、所述径向隔板5、所述环形球面顶板1、所述径向隔板5和所述周向隔板6以及护垫8厚度为0.1～0.2米。

上述装配式海上风电基础防冲刷消能结构的安装方法：装配单元在陆地完成预制，然后通过船舶运输至风机现场；通过在单桩基础10的周围设置消能结构的区域铺设碎石找平海底面，采用海上起重设备吊装装配单元完成拼装，然后在环形球面顶板1的下端外侧铺设碎石护脚。

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的情况下，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 (5)

1.一种装配式海上风电基础防冲刷消能结构，其特征在于，该消能结构设有环绕在单桩基础周围的中心护筒以及扣套在所述中心护筒外侧的环形顶部球面板，所述环形顶部球面板的球心在该消能结构的下方，在所述中心护筒内侧设有护垫，所述环形顶部球面板和所述中心护筒上端固定、下端通过环形底板连接，在由所述环形底板、所述环形顶部球面板和所述中心护筒构成的消能腔室内设有径向隔板和周向隔板，在所述周向隔板、所述径向隔板和所述环形顶部球面板上均设有消能孔，在所述环形顶部球面板上固定有消能块；

该消能结构是采用至少两瓣沿周向均分的装配单元拼接而成的，所述装配单元采用钢混结构，在所述装配单元的两侧各设有一个所述径向隔板，在所述装配单元的球面顶板上连接有吊环。

2.根据权利要求1所述的装配式海上风电基础防冲刷消能结构，其特征在于，所述环形顶部球面板的上端切线方向水平，下端与海底夹角120°～150°。

3.根据权利要求1所述的装配式海上风电基础防冲刷消能结构，其特征在于，所述环形顶部球面板的下端外径为2～5倍桩基直径，垂向高度为2～5米。

4.根据权利要求1所述的装配式海上风电基础防冲刷消能结构，其特征在于，所述消能块为边长为0.1～0.3米的正方体钢筋混凝土块。

5.一种如权利要求1所述的装配式海上风电基础防冲刷消能结构的安装方法，其特征在于，装配单元在陆地完成预制，通过船舶运输至风机现场；通过在桩基周围设置消能结构的区域铺设碎石找平海底面，采用海上起重设备吊装装配单元完成拼装，然后在在环形顶部球面板的下端外侧铺设碎石护脚。

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