CN113914354A - 海床加固装置和海床加固方法 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种海床加固装置和海床加固方法。海床加固装置包括支撑座和导管，支撑座为环型且具有中部通孔，支撑座的底部与海床面相抵。导管的一部分贯穿支撑座向下插入海床中且导管与支撑座相连，导管的位于海床上方的部分设有灌浆口，导管的插入海床中的部分设有注浆口，导管用于向海床内注入海床加固材料以加固海床。本申请提出的海床加固装置和海床加固方法能够加固桩基础周围的海床，具有在不加深桩基础的同时加固桩基础的优点。

Description

海床加固装置和海床加固方法

技术领域

本申请设计海上风电技术领域，尤其是涉及一种海床加固装置和海床加固方法。

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海床加固装置。该装置能够加固桩基础周围的海床，具有在不加深桩基础的同时加固桩基础的优点。

本发明实施例还提出一种海床加固方法。

根据本发明实施例的一种海床加固装置，包括支撑座，所述支撑座为环型且具有中部通孔，所述支撑座的底部与海床面相抵；导管，所述导管的一部分贯穿所述支撑座向下插入海床中且所述导管与所述支撑座相连，所述导管的位于所述海床上方的部分设有灌浆口，所述导管的插入所述海床中的部分设有注浆口，所述导管用于向所述海床内注入海床加固材料以加固海床。

在一些实施例中，所述支撑座为支撑板，所述支撑板沿所述海床面延伸，所述灌浆口位于所述支撑板的上方。

在一些实施例中，所述支撑板为圆形，所述中部通孔为圆形且其与所述支撑板同轴。

在一些实施例中，所述支撑板由多个扇形的子支撑板拼接而成，多个所述子支撑板沿所述中部通孔的周向依次排布且相连。

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，所述导管为多个，多个所述导管围绕所述中部通孔间隔设置。

在一些实施例中，所述中部通孔为圆形，多个所述导管分为若干组，每组导管中包括若干所述导管，每组导管中的若干所述导管沿所述中部通孔的周向间隔设置，若干组导管在所述中部通孔的径向上间隔设置。

在一些实施例中，多个所述导管中远离所述中部通孔的一部分埋入所述海床中的深度大于靠近所述中部通孔的另一部分埋入所述海床中的深度。

根据本发明实施例的海床加固方法包括上述任一实施例的海床加固装置，所述加固方法包括：

步骤1：将所述海床加固装置设在海床上，使所述支撑座的底部与海床面相抵，所述导管的一部分向下插入海床中；

步骤2：通过所述导管向海床内注入水泥浆以加固海床。

在一些实施例中，所述的海床加固方法还包括：

步骤3：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。

附图说明

图1是根据本发明实施例的海床加固装置的上侧的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的海床加固装置的下侧的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的海床加固装置的局部剖视图；

图4是根据本发明实施例的海床加固装置的导管的示意图。

附图标记：

支撑座1；子支撑板11；

导管2；灌浆口21；注浆口22。

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至图4所示，本发明的实施例提出一种海床加固装置，包括支撑座1和导管2。

支撑座1为环型且具有中部通孔，支撑座1的底部与海床面相抵。

具体地，支撑座1是环形平板，可以理解的是，中部通孔是圆形，支撑座1的外沿是与中部通孔同心的圆形。支撑座1大体沿水平方向布置，支撑座1的下端面大体与海床面接触。由此，一方面桩基础可以从支撑座1的中部通孔中穿过，从而使支撑座1环绕在桩基础的外周侧；另一方面支撑座1的下端面与海床面接触，从而支撑座1的上端面在海床面的上侧，便于操作人员在支撑座1的上端面进行操作。

导管2的一部分贯穿支撑座1向下插入海床中且导管2与支撑座1相连，导管2的位于海床上方的部分设有灌浆口21，导管2的插入海床中的部分设有注浆口22，导管2用于向海床内注入海床加固材料以加固海床。

具体地，导管2沿上下方向延伸，导管2是竖直的圆管，导管2的下端设置有圆锥形封口、导管2的上端开口，圆锥形封口的尖部竖直向下。导管2上端的开口即为灌浆口21，注浆口22即为导管2外周侧设置的多个圆形通孔。由此，一方面导管2下端的圆锥形结构便于导管2向下插入海床中，另一方面灌浆口21和注浆口22连通，使从灌浆口21流入的海床加固材料能从注浆口22流出。

在一些实施例中，支撑座1为支撑板，支撑板沿海床面延伸，灌浆口21位于支撑板的上方。

具体地，支撑板是圆环状平板，导管2沿竖直方向贯穿支撑板，由于灌浆口21位于导管2的上端，从而灌浆口21位于支撑板的上侧。由此，在向导管2中浇灌海床加固材料时，可以直接从支撑板上侧的灌浆口21注入。

在一些实施例中，支撑板为圆形，中部通孔为圆形且其与支撑板同轴。

具体地，支撑板是圆环状平板，支撑板的内沿是圆形且支撑板的外沿是圆形，支撑板的内沿和外沿的圆心重合。由此，支撑板沿圆周方向各处的宽度相同，从而布置的导管2数也相同，使导管2的分布均匀。

在一些实施例中，支撑板由多个扇形的子支撑板11拼接而成，多个子支撑板11沿中部通孔的周向依次排布且相连。

具体地，支撑板由六个扇形的子支撑板11组成，子支撑板11在竖直方向的投影可视为环形的一部分，子支撑板11具有内弧边、外弧边和，内弧边和外弧边的圆心相同且内弧边的半径小于外弧边的半径，子支撑板11还包括两段沿外弧边半径方向布置的直边。可以理解的是，因为直边的长度是外弧边半径与内弧边半径的差，所以两段直边的长度相同。相邻的两个子支撑板11的直边相互重合，从而多个子支撑板11沿圆周方向相连布置。由此，多个子支撑板11组合成支撑板，便于支撑板的运输和安装。

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，注浆口22是设置在导管2侧面沿外周侧布置的圆形通孔。注浆口22有多列，多列注浆口22沿导管2的外周壁布置，每列注浆口22包括多个沿竖直方向间隔布置的注浆口22。由此，一方面多列注浆口22可以同时向导管2的周侧注入海床加固材料，另一方面沿竖直方向布置的注浆口22可以向不同深度的海床中同时注入海床加固材料。

在一些实施例中，导管2为多个，多个导管2围绕中部通孔间隔设置。

具体地，导管2沿着中部通孔的外周侧间隔布置，且沿中部通孔的周向相邻的两个导管2的间隔相同。由此，等间隔圆周布置的导管2可以把海床加固材料均匀地注入到桩基础周围的海床中。

在一些实施例中，中部通孔为圆形，多个导管2分为若干组，每组导管2中包括若干导管2，每组导管2中的若干导管2沿中部通孔的周向间隔设置，若干组导管2在中部通孔的径向上间隔设置。

具体地，导管2分为三组，每组导管2包括多个沿中部通孔的周侧等间隔布置的多个导管2，每组导管2中的导管2数量相同。三组导管2都沿着中部通孔的周侧布置且三组导管2与中部通孔之间的距离不同。需要说明的是，最外侧的一组导管2与中间的一组导管2之间的距离和中间的一组导管2与最内侧一组导管2之间的距离相同。由此，多组导管2从靠近桩基础的位置向远离桩基础的位置等间隔布置，最靠近桩基础的一组导管2之间的距离相近，使靠近桩基础的海床在加固后的强度更高。

在一些实施例中，多个导管2中远离中部通孔的一部分埋入海床中的深度大于靠近中部通孔的另一部分埋入海床中的深度。

具体地，导管2埋入海床中的深度即为导管2下端距海床面的距离，靠近中部通孔的导管2的深度较小，远离中部通孔的导管2的深度较大。由此，在对桩基础周围的海床固化后，桩基础周围海床边缘部分的厚度较大，从而提高了桩基础周围海床外侧的刚度。

本发明还提出包括上述任一实施例的海床加固装置的一种海床加固方法，加固方法包括：

步骤1：将海床加固装置设在海床上，使支撑座1的底部与海床面相抵，导管2的一部分向下插入海床中；

具体地，首先把桩基础插入海床中，子支撑板11沿着桩基础的周侧布置在海床上，然后把子支撑板11相互连接并固定、形成完整的支撑板，然后把导管2从支撑板的上侧向下穿过支撑板插入海床中。由此，可以先确定桩基础的位置，然后再对桩基础周围的海床进行加固。

在其它实施例中，首先把子支撑板11拼装成完整的支撑板，然后把支撑板放置在桩基础的预设位置周侧，即中部通孔的水平位置与桩基础的水平位置相同。由此，先把子支撑板11拼装好再沉入海床面上，在水面上拼装支撑板更容易，降低了拼装支撑板时的操作难度。

步骤2：通过导管2向海床内注入水泥浆以加固海床。

具体地，向灌浆口21中注入水泥浆，由于灌浆口21与注浆口22连通，所以水泥浆会经过注浆口22进入海床中，对海床进行固化。

在一些实施例中，的海床加固方法还包括：

步骤3：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。

具体地，在向海床中注入定量的水泥浆后，通过灌浆口21向导管2中注入定量的水。由此，向导管2中注入的水经过注浆口22流出，在流动的过程中把导管2中的水泥浆携带出，避免遗留在导管2中的水泥浆在导管2中固化。

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)

1.一种海床加固装置，其特征在于，包括：

支撑座，所述支撑座为环型且具有中部通孔，所述支撑座的底部与海床面相抵；

导管，所述导管的一部分贯穿所述支撑座向下插入海床中且所述导管与所述支撑座相连，所述导管的位于所述海床上方的部分设有灌浆口，所述导管的插入所述海床中的部分设有注浆口，所述导管用于向所述海床内注入海床加固材料以加固海床。

2.根据权利要求1所述的海床加固装置，其特征在于，所述支撑座为支撑板，所述支撑板沿所述海床面延伸，所述灌浆口位于所述支撑板的上方。

3.根据权利要求2所述的海床加固装置，其特征在于，所述支撑板为圆形，所述中部通孔为圆形且其与所述支撑板同轴。

4.根据权利要求3所述的海床加固装置，其特征在于，所述支撑板由多个扇形的子支撑板拼接而成，多个所述子支撑板沿所述中部通孔的周向依次排布且相连。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的海床加固装置，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。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的海床加固装置，其特征在于，所述导管为多个，多个所述导管围绕所述中部通孔间隔设置。

7.根据权利要求6所述的海上风电加固装置，其特征在于，所述中部通孔为圆形，多个所述导管分为若干组，每组导管中包括若干所述导管，每组导管中的若干所述导管沿所述中部通孔的周向间隔设置，若干组导管在所述中部通孔的径向上间隔设置。

8.根据权利要求6所述的海上风电加固装置，其特征在于，多个所述导管中远离所述中部通孔的一部分埋入所述海床中的深度大于靠近所述中部通孔的另一部分埋入所述海床中的深度。

9.一种海床加固方法，其特征在于，所述海床加固方法利用权利要求1-8中任一项所述的海床加固装置对海床进行加固，所述加固方法包括：

步骤1：将所述海床加固装置设在海床上，使所述支撑座的底部与海床面相抵，所述导管的一部分向下插入海床中；

步骤2：通过所述导管向海床内注入水泥浆以加固海床。

10.根据权利要求9所述的海床加固方法，其特征在于，还包括：

步骤3：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。

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