CN113718833A - 海上风电防冲刷基础 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种海上风电防冲刷基础，包括桩基础和注浆管，桩基础包括在其长度方向上相连的第一部分和第二部分，第二部分埋入海床中，海床具有海床面，第一部分位于海床面上方。注浆管与第一部分的外周面相连，注浆管从上向下延伸，注浆管的顶部设有灌浆口且其底部设有出浆口，注浆管用于向桩基础附近的海床面上浇灌防冲刷材料以保护桩基础附近的海床面。本发明具有保护桩基础周围的海床，防止桩基础因周围的海床被冲刷侵蚀而失去稳定性的优点。

Description

海上风电防冲刷基础

技术领域

本发明设计海上风电技术领域，尤其是涉及一种海上风电防冲刷基础。

背景技术

风能作为一种清无害的可再生能源，日益受到人类重视。其中相对于陆地风能而言，海上风能资源不仅具有较高的风速，而且距离海岸线较远，不受噪音限值的影响，允许机组制造更为大型化。

海上风电基础是支撑整个海上风力机的关键所在，成本约占整个海上风电投资的20％至25％，而海上风力发电机发生的事故多为桩基基础不稳造成的。由于波浪和潮流的作用，海上风电桩基基础周围的泥沙将会发生冲刷并形成冲坑，冲刷坑将会对桩基基础的稳定性产生影响。目前采用的海上风电桩基基础的防冲刷装置，主要为抛石防护法。但是抛石防护的整体性较差，运用过程中的维护费用和工作量较大。

发明内容

本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

由于海浪和潮汐的作用，在海上风电桩基础周围会发生冲刷坑的现象。冲刷现象是一个复杂的耦合过程，涉及水流、沉积物和结构的相互作用。导致冲刷的主要原因是在桩基周围产生的马蹄形漩涡，马蹄形漩涡是由于海水流动时遇到桩基础阻碍而产生的，浪流在冲向桩基础时，呈现向下的卷掘旋涡结构，旋涡结构将海床上的沉积物卷升起来，并进一步将其带远离桩基周围的地方，形成了冲刷坑，冲刷坑的形成使得桩基础深度变浅，造成筒振动频率降低，轻则造成桩基础过度疲劳，严重时则引起折断事故。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种海上风电防冲刷基础，具有保护桩基础周围的海床，防止桩基础因周围的海床被冲刷侵蚀而失去稳定性的优点。

根据本发明实施例的一种海上风电防冲刷基础，包括：桩基础，所述桩基础包括在其长度方向上相连的第一部分和第二部分，所述第二部分埋入海床中，海床具有海床面，所述第一部分位于海床面上方；注浆管，所述注浆管与所述第一部分的外周面相连，所述注浆管从上向下延伸，所述注浆管的顶部设有灌浆口且其底部设有出浆口，所述注浆管用于向所述桩基础附近的海床面上浇灌防冲刷材料以保护所述桩基础附近的海床面。

在一些实施例中，所述海上风电防冲刷基础还包括套笼，所述套笼套设所述第一部分并与所述第一部分相连，多个所述注浆管与所述套笼相连以便通过所述套笼与所述第一部分相连。

在一些实施例中，所述注浆管为多个，多个所述注浆管围绕所述第一部分间隔设置。

在一些实施例中，所述注浆管包括第一注浆管和第二注浆管，所述第一注浆管的所述出浆口与所述第一部分的外周面之间的距离小于所述第二注浆管的所述出浆口与所述第一部分的外周面之间的距离。

在一些实施例中，所述第一注浆管为多个，所述第二注浆管为多个，所述第一注浆管和所述第二注浆管在所述第一部分的周向上交替设置。

在一些实施例中，所述第一部分的外径为D，所述出浆口与所述第一部分的外周面之间的距离为0.05D-5D。

在一些实施例中，所述注浆管包括第一管段和第二管段，所述第一管段沿所述桩基础的长度方向延伸，所述第二管段与所述第一管段的底端相连并向远离所述第一部分的方向延伸。

在一些实施例中，所述第一部分的外径为D，所述出浆口在竖直方向上与海床面的距离为0.1D-5D。

在一些实施例中，所述灌浆口位于海平面的上方。

在一些实施例中，所述防冲刷材料为细石混凝土。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的海上风电防冲刷基础的示意图；

图2是根据另一实施例的海上风电防冲刷基础的示意图；

图3是图2中海上风电防冲刷基础的俯视图。

附图标记：

桩基础1；第一部分11；第二部分12；注浆管2；第一注浆管201；第二注浆管202；第一管段21；第二管段22；灌浆口23；出浆口24；套笼3；海床面4。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明的实施例提出一种海上风电防冲刷基础，包括桩基础1和注浆管2。

桩基础1包括在其长度方向上相连的第一部分11和第二部分12，第二部分12埋入海床中，海床具有海床面4，第一部分11位于海床面4上方；

具体地，桩基础1是圆柱状，桩基础1沿上下方向延伸，长度方向即为上下方向，第二部分12位于第二部分12的下端，第二部分12是桩基础1伸入海床面4下侧的部分，第一部分11是桩基础1在海平面以上的部分。

注浆管2与第一部分11的外周面相连，注浆管2从上向下延伸，注浆管2的顶部设有灌浆口23且其底部设有出浆口24，注浆管2用于向桩基础1附近的海床面4上浇灌防冲刷材料以保护桩基础1附近的海床面4。

具体地，注浆管2有多个，多个注浆管2沿着第一部分11的外周面圆周排列。注浆管2是中空的圆管，注浆管2的上端时灌浆口23，注浆管2的下端是出浆口24。由此，防冲刷材料可以从灌浆口23进入注浆管2、从出浆口24流出注浆管2。

在一些实施例中，海上风电防冲刷基础还包括套笼3，套笼3套设第一部分11并与第一部分11相连，多个注浆管2与套笼3相连以便通过套笼3与第一部分11相连。

具体地，套笼3设置在第一部分11的外周侧，套笼3沿着上下方向延伸。套笼3包括两个圆环和多个连杆，圆环沿第一部分11的外周侧延伸，两个圆环平行间隔布置；多个连杆沿上下方向延伸，多个连杆沿第一部分11的圆周等间隔布置，连杆设置在两个圆环之间，连杆的上下两端分别与两个圆环相接。由此，注浆管2的内侧与圆环的外沿相连，套笼3把出浆口24固定在第一部分11的外侧。

在一些实施例中，注浆管2为多个，多个注浆管2围绕第一部分11间隔设置。

具体地，注浆管2有四个，多个注浆管2沿第一部分11的外周侧等间隔圆周布置，即多个注浆管2沿第一部分11的中轴线圆周阵列布置。需要说明的是，多个注浆管2的位置沿第一部分11的外周侧等间隔圆周布置的同时，多个注浆管2的延伸方向也沿第一部分11的外周侧等间隔圆周布置。由此，均匀布置的多个注浆管2可以把防冲刷材料均匀地送至桩基础1的周围。

在一些实施例中，注浆管2包括第一注浆管201和第二注浆管202，第一注浆管201的出浆口24与第一部分11的外周面之间的距离小于第二注浆管202的出浆口24与第一部分11的外周面之间的距离。

具体地，如图2和图3所示，注浆管2的上半部沿竖直上下方向延伸，注浆管2的下半部向远离第一部分11的方向弯曲延伸。从而注浆管2下端的出浆口24远离第一部分11的外周面，即注浆管2下端的出浆口24与第一部分11的外周面之间有一段距离。第一注浆管201下端的出浆口24与第一部分11的外周面之间的距离小于第二注浆管202下端的出浆口24与第一部分11的外周面之间的距离。即第一注浆管201下半部弯曲的程度小于第二注浆管202下半部弯曲的程度。

在一些实施例中，第一注浆管201为多个，第二注浆管202为多个，第一注浆管201和第二注浆管202在第一部分11的周向上交替设置。

具体地，如图2所示，第一注浆管201有两个，第二注浆管202有两个。第一注浆管201和第二注浆管202在第一部分11的外周向间隔90°交替设置，即两个第一注浆管201分别设置在第一部分11的前后两侧，两个第二注浆管202分别设置在第一部分11的左右两侧。

在一些实施例中，第一部分11的外径为D，出浆口24与第一部分11的外周面之间的距离为0.05D-5D。可选地，出浆口24与第一部分11的外周面之间的距离为0.05D、1.0D、2.0D、3.0D、4.0D、5.0D中的任一值。

具体地，出浆口24与第一部分11的外周面之间的距离即为出浆口24最外端的几何中心与第一部分11的外周面之间的距离。由此，出浆口24与第一部分11的外周面之间的距离即为防冲刷材料落下时与桩基础1的距离。

在一些实施例中，注浆管2包括第一管段21和第二管段22，第一管段21沿桩基础1的长度方向延伸，第二管段22与第一管段21的底端相连并向远离第一部分11的方向延伸。

具体地，第一管段21设置在第二管段22的上端，第一管段21沿竖直上下方向延伸，第二管段22向远离第一部分11的方向弯曲翘起。由此，第二管段22可以把第一管段21中的防冲刷材料送至与桩基础1间隔一段距离的位置。

在一些实施例中，第一部分11的外径为D，出浆口24在竖直方向上与海床面的距离为0.1D-5D。可选地，出浆口24与海床面之间的距离为0.1D、1.0D、2.0D、3.0D、4.0D、5.0D中的任一值。

在一些实施例中，灌浆口23位于海平面的上方。

具体地，灌浆口23位于海上风电防冲刷基础位置最高海面位置的上侧，可以直接从灌浆口23把防冲刷材料灌入注浆管2中。

在一些实施例中，防冲刷材料为细石混凝土。

具体地，细石混凝土可以有效地减少防冲刷材料被水流卷起的概率。从而有效地保护海床和桩基础1。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种海上风电防冲刷基础，其特征在于，包括：

桩基础，所述桩基础包括在其长度方向上相连的第一部分和第二部分，所述第二部分埋入海床中，海床具有海床面，所述第一部分位于海床面上方；

注浆管，所述注浆管与所述第一部分的外周面相连，所述注浆管从上向下延伸，所述注浆管的顶部设有灌浆口且其底部设有出浆口，所述注浆管用于向所述桩基础附近的海床面上浇灌防冲刷材料以保护所述桩基础附近的海床面。

2.根据权利要求1所述的海上风电防冲刷基础，其特征在于，还包括套笼，所述套笼套设所述第一部分并与所述第一部分相连，多个所述注浆管与所述套笼相连以便通过所述套笼与所述第一部分相连。

3.根据权利要求1所述的海上风电防冲刷基础，其特征在于，所述注浆管为多个，多个所述注浆管围绕所述第一部分间隔设置。

4.根据权利要求3所述的海上风电防冲刷基础，其特征在于，所述注浆管包括第一注浆管和第二注浆管，所述第一注浆管的所述出浆口与所述第一部分的外周面之间的距离小于所述第二注浆管的所述出浆口与所述第一部分的外周面之间的距离。

5.根据权利要求2所述的海上风电防冲刷基础，其特征在于，所述第一注浆管为多个，所述第二注浆管为多个，所述第一注浆管和所述第二注浆管在所述第一部分的周向上交替设置。

6.根据权利要求1所述的海上风电防冲刷基础，其特征在于，所述第一部分的外径为D，所述出浆口与所述第一部分的外周面之间的距离为0.05D-5D。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的海上风电防冲刷基础，其特征在于，所述注浆管包括第一管段和第二管段，所述第一管段沿所述桩基础的长度方向延伸，所述第二管段与所述第一管段的底端相连并向远离所述第一部分的方向延伸。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的海上风电防冲刷基础，其特征在于，所述第一部分的外径为D，所述出浆口在竖直方向上与海床面的距离为0.1D-5D。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的海上风电防冲刷基础，其特征在于，所述灌浆口位于海平面的上方。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的海上风电防冲刷基础，其特征在于，所述防冲刷材料为细石混凝土。

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