CN114277856B - 基于马赛克水下胶结堆石的单桩基础防冲刷施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于马赛克水下胶结堆石的单桩基础防冲刷施工方法，包括以下步骤：步骤一：确定浇筑施工的范围；步骤二：将浇筑施工的范围分成多个圆形区域，多个圆形区域形成马赛克区域，将圆形区域的圆心确定为预定浇注点；步骤三：计算水下胶结料的单次浇注量，并制备水下胶结料；步骤四：在预定浇注点浇注水下胶结料，完成单点浇筑；步骤五：重复步骤四，直至所有的预定浇注点全部浇筑完成。本发明施工方法适合修复已被破坏的护底结构体及海上建筑物基础周围冲刷坑，可以有效的防止和缓解后续的冲刷破坏。

Description

基于马赛克水下胶结堆石的单桩基础防冲刷施工方法

技术领域

本发明涉及海上风电基础防冲刷方法技术领域，特别是涉及一种基于马赛克水下胶结堆石的单桩基础防冲刷施工方法。

背景技术

近年来，能源短缺、环境污染等问题越发严重，在世界范围内兴起一场开发利用再生能源的能源革命。由于我国海上风电资源丰富，同时海上风电系统具有运行效率高、输电距离短、就地消纳方便、适宜大规模开发等特点，海上风电势将成为大力发展可再生能源的必然选择。

海上风电开发的一个重要环节是选择合适的海上风电基础支撑结构，近年来，海上风电机组的主要基础形式以单桩结构为主。在海洋环境中单桩基础的局部冲刷对风机结构的稳定性有很大影响。现应用较广泛的单桩防护措施为抛填法，主要有抛填砂袋、抛填块石，但其具有施工精度差、流失量大、防护层成效效果差，维护量大等缺点。因此改善和解决上述问题，成为现在单桩防护方向的重点研究工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于马赛克水下胶结堆石的单桩基础防冲刷施工方法，以解决上述现有技术存在的问题，修复已被破坏的护底结构体及海上建筑物基础周围冲刷坑，有效的防止和缓解后续的冲刷破坏。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种基于马赛克水下胶结堆石的单桩基础防冲刷施工方法，包括以下步骤：

步骤一：确定浇筑施工的范围；

步骤二：将浇筑施工的范围分成多个圆形区域，多个圆形区域形成马赛克区域，将圆形区域的圆心确定为预定浇注点；

步骤三：计算水下胶结料的单次浇注量，并制备水下胶结料；

步骤四：在预定浇注点浇注水下胶结料，完成单点浇筑；

步骤五：重复所述步骤四，直至所有的预定浇注点全部浇筑完成。

优选的，所述步骤一中，在浇筑施工的范围进行抛石作业，形成抛石堆积体；或，

无需在浇筑施工的范围进行抛石作业。

优选的，水下胶结料包括水下不分散净浆、水下不分散砂浆和水下不分散混凝土，并直接进行单点浇筑。

优选的，制备水下保护剂稀释液，在预定浇注点处依次投放水下保护剂稀释液和水下胶结料。

优选的，投放水下保护剂稀释液20～60s后，开始浇注水下胶结料。

优选的，单点浇筑过程中，进行1～3次水下胶结料浇注。

优选的，还包括步骤六：重复所述步骤四与所述步骤五，并进行2～3次浇筑。

优选的，多个圆形区域沿同一圆心环绕形成多个环形区域，位于外侧的圆形区域与位于内侧的圆形区域相互交错排列，且相对位置为相交或相切。

优选的，浇筑施工的范围包括冲刷坑和护底结构体。

本发明公开了以下技术效果：本发明采用马赛克网格浇注方式并且通过控制水下胶结料的浇筑量，将单桩周围抛石胶结，可形成具有结构化支撑骨架的水下胶结抛石护底，具有一定强度的骨架可抵抗较大的波浪水动力条件，从而具有很好的抗冲性能；未被胶结的抛石散粒体在一定的波流条件下位置至冲刷坑内及斜坡上，能够有效抑制护底边缘冲刷坑的发展，具有良好的地基变形适应性；此外，相比于传统抛石防护方法，该方式可大大减少抛石的使用量，抛石厚度和范围可减少50％以上，具有良好的经济性。本发明施工工艺适合修复已被破坏的护底结构体及海上建筑物基础周围冲刷坑，可以有效的防止和缓解后续的冲刷破坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明护底结构体断面图；

图2为本发明护底结构体俯视图；

其中，1为单桩，2为抛石堆积体，3为马赛克区域，3-1为外圈浇筑圆形区域，3-2为内圈浇筑圆形区域，3-3为预定浇注点，4为水下保护剂投放管，4-1为水下保护剂投放管口，5为水下胶结料灌注管，5-1为水下胶结料灌注管口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种基于马赛克水下胶结堆石的单桩基础防冲刷施工方法，包括以下步骤：

步骤一：确定浇筑施工的范围，浇筑施工的范围包括冲刷坑、已破坏或未破坏的抛石护底以及其他护底结构等；在浇筑施工的范围可进行抛石作业，形成抛石堆积体2，使得抛石堆积体2覆盖的位置作为浇筑施工的范围，或者不在浇筑施工的范围进行抛石作业；

步骤二：将浇筑施工的范围分成多个圆形区域，多个圆形区域形成马赛克区域3，将圆形区域的圆心确定为预定浇注点3-3；

步骤三：计算水下胶结料的单次浇注量，并制备水下胶结料，当进行抛石作业后，根据浇注时波浪海流大小、马赛克区域3单个圆形区域及抛石的厚度确定计算水下胶结料单次浇注量，当不进行抛石作业时，根据浇注时波浪海流大小、马赛克区域3单个圆形区域确定计算水下胶结料单次浇注量；

步骤四：在预定浇注点3-3浇注水下胶结料，完成单点浇筑；

步骤五：重复步骤四，直至所有的预定浇注点3-3全部浇筑完成。

进一步优化方案，水下胶结料可以选用自护型水下胶结料，包括水下不分散净浆、水下不分散砂浆、水下不分散混凝土，并直接进行单点浇注。

进一步优化方案，水下胶结料应该配合水下保护剂使用，制备水下保护剂稀释液，在预定浇注点3-3处依次投放水下保护剂稀释液和水下胶结料，其中，投放水下保护剂稀释液20～60s后，开始浇注水下胶结料。

进一步优化方案，单点浇筑过程中，进行1～3次水下胶结料浇注。

进一步优化方案，还包括步骤六：重复所述步骤四与所述步骤五，并进行2～3次浇筑。

进一步优化方案，多个圆形区域沿同一圆心环绕形成多个环形区域，位于外侧的圆形区域与位于内侧的圆形区域相互交错排列，且相对位置为相交或相切，使其形成马赛克区域3。

实施例1

参照图1-2，本实施例中，在浇筑施工的范围进行抛石作业，其方法包括如下步骤：

步骤一：在单桩1周围进行抛石，形成厚度为0.5～2m、范围1～3倍桩径的圆台形抛石堆积体2，抛石覆盖的区域为浇筑施工的范围；作为一种可选的实施方式，在步骤一中，事先确定浇筑施工范围中浇筑点的位置(浇筑点数量为n)，制作浇筑料管固定架，下放至抛石堆积体2表面，各下料管统一上引至工作船，然后按预定次序浇筑，其中各下料管及浇筑料管固定架可以回收重复使用。

步骤二：将需要浇筑施工的范围分成多个圆形区域，多个圆形区域形成马赛克区域3，区域大小与个数根据抛石体粒径、水下胶结料流动性确定，将圆形区域的圆心确定为预定浇注点3-3；具体的，马赛克区域3包括外圈浇筑圆形区域3-1与内圈浇筑圆形区域3-2，外圈浇筑圆形区域3-1与内圈浇筑圆形区域3-2相互交错排列，相对位置可为相交或相切；并且外圈浇筑圆形区域3-1和内圈浇筑圆形区域3-2之间也可设置中圈浇筑圆形区域；

步骤三：根据浇注时波浪海流大小、马赛克区域3单个圆形区域及抛石的厚度确定计算水下胶结料单次浇注量，其中，根据抛石粒径的大小，所述水下胶结料可选择自密实混凝土、自密实砂浆和自密实净浆；

制备水下保护剂稀释液，并根据浇注时波浪海流大小和单次水下胶结料的浇筑量确定水下保护剂稀释液用量，其中，水下保护剂初始浓度2％，水下保护剂稀释液浓度建议为0.2％；

根据确定的水下胶结料浇注量和水下保护剂用量，在施工船舶上分别制备水下胶结料和水下保护剂稀释液；

步骤四：利用水下机器人将水下保护剂投放管4和水下胶结料灌注管5拖曳至预定浇注点3-3上部，随后在预定浇注点3-3上方投放水下保护剂稀释液，投放20～60s后开始浇筑水下胶结料，待单点浇筑完毕，关闭水下保护剂投放，单个预定浇注点3-3进行1～3次水下胶结料浇筑；其中，水下保护剂投放管口4-1和水下胶结料灌注管口5-1相距不应太远，水下保护剂投放管口4-1和水下胶结料灌注管口5-1的距离根据施工区域的波浪水流条件来确定；水下胶结料灌注管口5-1距抛石体高度不应大于1m；

步骤五：重复步骤四直至所有预定浇注点3-3全部浇筑完成。

步骤六：重复步骤四和步骤五进行2～3次浇筑。

实施例2

与上述实施例1的不同之处在于，施工部位无需进行抛石施工，具体的包括以下步骤：

步骤一：确定浇筑施工的范围；

步骤二：将浇筑施工的范围分成多个圆形区域，多个圆形区域形成马赛克区域3，将圆形区域的圆心确定为预定浇注点3-3；

步骤三：根据浇注时波浪海流大小、马赛克区域3单个圆形浇注区域确定计算水下胶结料单次浇注量；

制备水下保护剂稀释液，并根据浇注时波浪海流大小和单次水下胶结料的浇筑量确定水下保护剂稀释液用量；

根据确定的水下胶结料浇筑量和水下保护剂用量，在施工船舶上分别制备水下胶结料和水下保护剂稀释液；

步骤四：利用水下机器人将水下保护剂投放管4和水下胶结料灌注管5拖曳至预定浇注点3-3上部，随后在预定浇注点3-3上方投放水下保护剂稀释液，投放20～60s后开始浇筑水下胶结料，待单点浇筑完毕，关闭水下保护剂投放；

步骤五：重复步骤四直至所有预定浇注点3-3全部浇筑完成。

本发明采用马赛克网格浇注方式并且通过控制水下胶结料的浇注量，将单桩1周围抛石胶结，可形成具有结构化支撑骨架的水下胶结抛石护底，具有一定强度的骨架可抵抗较大的波浪水动力条件，从而具有很好的抗冲性能；未被胶结的抛石散粒体在一定的波流条件下位置至冲刷坑内及斜坡上，能够有效抑制护底边缘冲刷坑的发展，具有良好的地基变形适应性；此外，相比于传统抛石防护方法，该方式可大大减少抛石的使用量，抛石厚度和范围可减少50％以上，具有良好的经济性。本发明施工工艺适合修复已被破坏的护底结构体及海上建筑物基础周围冲刷坑，可以有效的防止和缓解后续的冲刷破坏。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，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。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于马赛克水下胶结堆石的单桩基础防冲刷施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：确定浇筑施工的范围；

步骤二：将浇筑施工的范围分成多个圆形区域，多个圆形区域形成马赛克区域(3)，将圆形区域的圆心确定为预定浇注点(3-3)；多个圆形区域沿同一圆心环绕形成多个环形区域，位于外侧的圆形区域与位于内侧的圆形区域相互交错排列，且相对位置为相切；

步骤三：计算水下胶结料的单次浇注量，并制备水下胶结料；

步骤四：在预定浇注点(3-3)浇注水下胶结料，完成单点浇筑；

步骤五：重复所述步骤四，直至所有的预定浇注点(3-3)全部浇筑完成；

制备水下保护剂稀释液，在预定浇注点(3-3)处依次投放水下保护剂稀释液和水下胶结料；

单点浇筑过程中，进行1～3次水下胶结料浇注；

步骤六：重复所述步骤四与所述步骤五，并进行2～3次浇筑。

2.根据权利要求1所述的基于马赛克水下胶结堆石的单桩基础防冲刷施工方法，其特征在于：所述步骤一中，在浇筑施工的范围进行抛石作业，形成抛石堆积体(2)；或，无需在浇筑施工的范围进行抛石作业。

3.根据权利要求1所述的基于马赛克水下胶结堆石的单桩基础防冲刷施工方法，其特征在于：水下胶结料包括水下不分散净浆、水下不分散砂浆和水下不分散混凝土，并直接进行单点浇筑。

4.根据权利要求1所述的基于马赛克水下胶结堆石的单桩基础防冲刷施工方法，其特征在于：投放水下保护剂稀释液20～60s后，开始浇注水下胶结料。

5.根据权利要求1所述的基于马赛克水下胶结堆石的单桩基础防冲刷施工方法，其特征在于：浇筑施工的范围包括冲刷坑和护底结构体。