CN113718866A - 海上风电基础和海上风电加固方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种海上风电基础和海上风电加固方法，海上风电基础包括桩基础和导管，桩基础的一部分埋入海床中。导管设在桩基础的外壁面上且沿桩基础的长度方向延伸，导管的一部分位于海床上方且设有灌浆口，导管的另一部分埋入海床中且设有注浆口，导管用于向海床内注入海床加固材料以加固桩基础附近的海床。本申请的海上风电基础具有结构强度高等优点。

Description

海上风电基础和海上风电加固方法

技术领域

本申请设计海上风电技术领域，尤其是涉及一种海上风电基础和海上风电加固方法。

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％，对海上风电基础一般要求20年以上的使用寿命。但是，我国沿海海域海床表层大多是由冲刷形成的淤泥质软土海床，覆盖层上方为3-15m的淤泥层，淤泥层由淤泥和淤泥质粉质粘土构成，工程力学性质差。因此我国目前海上风电基础普遍选用多桩基础，通过增加桩入土深度来提高桩基的承载力，此举不但提高了基础工程造价，也增加了施工难度。

发明内容

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施工简单、成本低廉的海上风电基础。

本发明的实施例提出一种步骤简单、施工劳动强度小的海上风电加固方法。

根据本发明实施例的海上风电基础包括：桩基础，所述桩基础的一部分埋入海床中；导管，所述导管设在所述桩基础的外壁面上且沿所述桩基础的长度方向延伸，所述导管的一部分位于海床上方且设有灌浆口，所述导管的另一部分埋入所述海床中且设有注浆口，所述导管用于向海床内注入海床加固材料以加固所述桩基础附近的海床。

根据本发明实施例的海上风电基础，通过导管的设置，从而可对淤泥层进行加固处理，从而提高了淤泥层的力学性能，提高了桩基础的承载能力和使用寿命。

在一些实施例中，所述导管的所述注浆口为多个，至少一部分所述注浆口沿所述导管的长度方向间隔设置。

在一些实施例中，所述桩基础的外径为D，最靠近所述海床的海床面的所述注浆口与所述海床面之间的距离为0.1D-5.0D，最远离所述海床的海床面的所述注浆口与所述海床面之间的距离为1.0D-50.0D。

在一些实施例中，在所述导管的长度方向上相邻的两个所述注浆口之间的间距向远离所述海床的海床面的方向增大。

在一些实施例中，所述导管为多个，多个所述导管围绕所述桩基础间隔设置。

在一些实施例中，所述桩基础具有朝向潮流方向的正面、与所述正面相对的反面以及两个侧面，分布在所述正面和所述反面上的所述导管的密度大于分布在所述侧面上的导管的密度。

在一些实施例中，所述桩基础的外径为D，所述导管的位于所述海床上方的部分的长度为0.101D-20.0D。

在一些实施例中，所述导管设有2-100个所述注浆口。

根据本发明实施例的海上风电加固方法，所述海上风电加固方法利用上述实施例中任一项所述的海上风电基础进行加固，所述加固方法包括：步骤1：通过所述导管向海床内注入水泥浆以加固所述桩基础附近的海床。

在一些实施例中，所述海上风电加固方法还包括：步骤2：水泥浆注入完毕后，向所述导管内注入空气或水以清洗所述导管内部通道；步骤3：待海床软化时，重复步骤1。

附图说明

图1是根据本发明实施例的海上风电基础的结构示意图。

图2是图1中A的局部放大图。

图3是根据本发明实施例的海上风电基础的安装示意图。

附图标记：

海上风电基础100；

桩基础1；导管2；灌浆口21；注浆口22；海床面3。

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。

下面参考附图描述根据本发明实施例的海上风电基础。

如图1-3所示，根据本发明实施例的海上风电基础包括桩基础1和导管2。

桩基础1的一部分埋入海床中。具体地，如图3所示，桩基础1向下埋入海床中，桩基础1的一部分位于海床面3上方。

导管2设在桩基础1的外壁面上且沿桩基础1的长度方向(如图1和3所示，上下方向)延伸，导管2的一部分位于海床上方且设有灌浆口21，导管2的另一部分埋入海床中且设有注浆口22，导管2用于向海床内注入海床加固材料以加固桩基础1附近的海床。具体地，如图1-3所示，导管2是中空结构，导管2沿上下方向延伸，导管2的上端为灌浆口21且位于海床面3上方，通过灌浆口21与外部灌浆设备相连，导管2的下端为注浆口22且埋在海床面3内，灌浆口21和注浆口22之间彼此连通。由此，加固材料从灌浆口21流入导管2，再通过导管2的注浆口22灌入的海床面3内的淤泥层中。

根据本发明实施例的海上风电基础100，通过导管2设在桩基础1的外壁面上，从而可通过导管2对桩基础1附近的海床面3通入加固材料，加固了淤泥层，提高了淤泥层的力学性能，减小了施工难度，另外导管2也可起到打散”潮流，局部改变潮流的流速和方向，使潮流的能量在一定程度上得以消散，减小了桩基础1对潮流的止挡阻力，桩基础1前方不会产生较大的马蹄形漩涡，从而在源头上抑制了马蹄型漩涡的形成，延长了桩基础1的使用寿命。也就是说，导管2的设置起到了消能减冲的效果，抑制了桩基础1附近马蹄形漩涡的形成，有效地保护桩基础1周围的土体，避免冲刷坑的形成。

在一些实施例中，导管2的注浆口22为多个，至少一部分注浆口22沿导管2的长度方向间隔设置。具体地，如图1-3所示，导管2的注浆口22为多个，多个注浆口22沿上下方向间隔设在导管2上，多个注浆口22一方面可以增加海床加固材料流出导管2的流量，另一方面均匀布置的注浆口22使海床加固材料更均匀地流入海床中。

在一些实施例中，桩基础1的外径为D，最靠近海床的海床面3的注浆口22与海床面3之间的距离为0.1D-5.0D，最远离海床的海床面3的注浆口22与海床面3之间的距离为1.0D-50.0D具体地，如图1-3所示，位于导管2最上方的注浆口22与海床面3之间的距离为0.1D-5.0D，位于导管2最下方的注浆口22与海床面3之间的距离为1.0D-50.0D。

由于，越靠近海床面3的淤泥层松散，远离海床面3的淤泥层扎实，因此，在一些实施例中，在导管2的长度方向上相邻的两个注浆口22之间的间距向远离海床的海床面3的方向增大。具体地，如图1-3所示，在上下方向上相邻的两个注浆口22之间的距离在从上到下逐渐增大，由此，增大了靠近海床面3的淤泥层中加固材料的用量，使得靠近海床面3的淤泥层扎实，减小了远离海床面3淤泥层中加固材料的用量，从而使得加固材料在淤泥层分布更加合理。

在一些实施例中，导管2为多个，多个导管2围绕桩基础1间隔设置。具体地，如图1-3所示，多个导管2沿桩基础1的周向间隔设置，在圆周方向上相邻的两个导管2之间的间隔相等。由此，加固材料可以更均匀地流入桩基础1周围的海床中。

在相关技术中，桩基础1布置在浅水区域，浅水区域中，涨潮和退潮时，潮流主要沿着与海岸线近似垂直的方向靠近海岸线或者远离海岸线，所以桩基础1面向海岸线的一面和背对海岸线的一面是潮流主要冲击的地方。在桩基础1的这两个地方，承受潮流的冲击力较大，旋涡造成的冲刷坑的数量较多也较大。桩基础1的其余两个侧面的延伸方向与潮流方向一致，潮流对桩基础1剩下两个侧面主要是摩擦力和较小的冲击力。

因此，在一些实施例中，桩基础1具有朝向潮流方向的正面、与正面相对的反面以及两个侧面，分布在正面和反面上的导管2的密度大于分布在侧面上的导管2的密度。具体地，定义桩基础1外周面朝向潮流方向为正面，背离潮流方向为侧面，以及与正面和背面相连的面为侧面(例如：潮流呈东西流动，南北流动的潮流很少出现，桩基础1的东面为正面，桩基础1的西面为背面，或桩基础1的西面为正面，桩基础1的东面为背面，桩基础1的南北两面为侧面)，正面和背面设置导管2的数量大于两侧面设置的导管2的数量，且位于正面和背面的相邻的两个导管2之间的距离小于位于两侧面的相邻的两个导管2之间的距离，由此，防止桩基础1的正面和背面受到潮流的冲击较大，从而防止桩基础1倾斜。

在一些实施例中，导管2的位于海床上方的部分的长度为0.101D-20.0D具体地，导管2的位于海床上方的部分的长度大于20.0D,增大了导管2的成本，导管2的位于海床上方的部分的长度小于0.101D时，导管2伸出海床面3的部分过短，不易将容易被海床面3上的泥沙堵塞。

在一些实施例中，导管2设有2-100个注浆口22。由此，根据本发明实施例的导管2设有2-100个注浆口22，使得导管2的注浆口22设置的更加合理。可选地，导管2设50-100个注浆口22。

根据本发明实施例的海上风电加固方法，加固方法利用上述实施例中任一项的海上风电基础进行加固，加固方法包括：

步骤1：通过导管2向海床内注入水泥浆以加固桩基础1附近的海床。

根据本发明实施例的海上风电加固方法，通过步骤1提高了桩基础1周围淤泥层的力学性能，从而提高了桩基础1的承载能力，减小了基础工程造价和施工难度。

在一些实施例中，海上风电加固方法还包括：步骤2：水泥浆注入完毕后，向导管2内注入空气或水以清洗导管2内部通道。步骤3：待海床软化时，重复步骤1。由此，防止导管2堵塞，可通过导管2反复对海床面3内的淤泥层注入水泥浆，提高了导管2的注入效率。

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)

1.一种海上风电基础，其特征在于，包括：

桩基础，所述桩基础的一部分埋入海床中；

导管，所述导管设在所述桩基础的外壁面上且沿所述桩基础的长度方向延伸，所述导管的一部分位于海床上方且设有灌浆口，所述导管的另一部分埋入所述海床中且设有注浆口，所述导管用于向海床内注入海床加固材料以加固所述桩基础附近的海床。

2.根据权利要求1所述的海上风电基础，其特征在于，所述导管的所述注浆口为多个，至少一部分所述注浆口沿所述导管的长度方向间隔设置。

3.根据权利要求2所述的海上风电基础，其特征在于，所述桩基础的外径为D，最靠近所述海床的海床面的所述注浆口与所述海床面之间的距离为0.1D-5.0D，最远离所述海床的海床面的所述注浆口与所述海床面之间的距离为1.0D-50.0D。

4.根据权利要求2或3所述的海上风电基础，其特征在于，在所述导管的长度方向上相邻的两个所述注浆口之间的间距向远离所述海床的海床面的方向增大。

5.根据权利要求1所述的海上风电基础，其特征在于，所述导管为多个，多个所述导管围绕所述桩基础间隔设置。

6.根据权利要求5所述的海上风电基础，其特征在于，所述桩基础具有朝向潮流方向的正面、与所述正面相对的反面以及两个侧面，分布在所述正面和所述反面上的所述导管的密度大于分布在所述侧面上的导管的密度。

7.根据权利要求1所述的海上风电基础，其特征在于，所述桩基础的外径为D，所述导管的位于所述海床上方的部分的长度为0.101D-20.0D。

8.根据权利要求1所述的海上风电基础，其特征在于，所述导管设有2-100个所述注浆口。

9.一种海上风电加固方法，其特征在于，所述海上风电加固方法利用权利要求1-8中任一项所述的海上风电基础进行加固，所述加固方法包括：

步骤1：通过所述导管向海床内注入水泥浆以加固所述桩基础附近的海床。

10.根据权利要求9所述的海上风电加固方法，其特征在于，还包括：

步骤2：水泥浆注入完毕后，向所述导管内注入空气或水以清洗所述导管内部通道；

步骤3：待海床软化时，重复步骤1。

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