CN115538495B - 一种海上风电多边形基础防冲刷系统施工方法 - Google Patents

一种海上风电多边形基础防冲刷系统施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种海上风电多边形基础防冲刷系统施工方法，该系统铺设于海上风电地基上，包括柔性缓流结构、水硬材料护底、格构齿柱以及砂肋压载。所述柔性缓流结构铺设于砂肋压载上，砂肋压载的底部设有格构齿柱，格构齿柱通过水硬材料护底与海上风电地基进行一体化连接。防冲刷模式采用柔性缓流结构、水硬材料护底、格构齿柱、砂肋压载的组合方式。将柔性缓流结构技术和压载结构联合使用，是一种经济有效的抵抗海上风电基础冲刷的技术手段。柔性缓流结构可根据流速，水深等不同影响因素进行设计计算并提出合理的布置方案，柔性缓流结构为特殊处理的聚乙烯轻薄结构，材质技术指标要求，密度比水小、具备抗摩性，抗紫外线老化，具有一定刚性。

Description

一种海上风电多边形基础防冲刷系统施工方法
技术领域
本发明涉及一种针对海上风电的基础保护技术，尤其涉及一种海上风电多边形基础防冲刷系统施工方法，属于海上风电基础防护技术领域。
背景技术
现有的基础防冲刷方案施工完成后，对基础的有效保护仅能持续一两年甚至几个月，对风机基础形成严重的安全隐患。常用的冲刷防护措施主要用于桥梁工程，以及航道边坡防护等港口航道工程中，其特点是来流方向较为单一，水深较浅，波浪作用不明显。海上风电工程一般位于近海区域，水深在30米以内，受到波浪作用影响较大，来流方向复杂，且近海表层土以淤泥质黏土为主，流塑状，强度较低。基于以上特点，采用柔性挡水材料减少流速的技术和压载护底结构联合使用的方法，弥补柔性挡水结构在平台桩脚处的治理效果不理想的现象，应用到海上风电桩基抗冲刷工程。抗冲刷护底结构设计与上部流速密切相关，流速的降低可使护底结构的造价大大降低。
“柔性挡水结构与压载护底”的结合是一种经济有效的抵抗海上风电桩基础冲刷的技术手段，拟对防护措施进行充分的适应性分析，以达到保护海上风电筒型基础的目的。
发明内容
本发明的技术目的在于：由于缓流结构的压载固定结构在软土地区无法提供足够压载与抗拔力，抵抗海流的冲击与拍击，以及针对在软土海域用缓流结构防止结构物与海床接触面处的冲刷治理效果不是很理想问题。
本发明采用的技术方案为一种海上风电多边形基础防冲刷系统，该系统铺设于海上风电地基上，包括柔性缓流结构、水硬材料护底、格构齿柱以及砂肋压载。所述柔性缓流结构铺设于砂肋压载上，砂肋压载的底部设有格构齿柱，格构齿柱通过水硬材料护底与海上风电地基进行一体化连接。
所述的柔性缓流结构包括柔性支挡3；水硬材料护底包括土工织布与水硬性材料4；格构齿柱包括齿柱1；所述土工织布与水硬性材料4的土工织布为复合土工布，所述土工织布与水硬性材料4的水硬性材料为水硬性干粉末。
所述砂肋压载包括砂肋2和压载格栅5，压载格栅5分为上下两层，下层的压载格栅5平铺于海床上；所述下层的压载格栅5底部设有多个间隔布设的齿柱1，齿柱1与海床为嵌入式连接；各个下层的压载格栅5的齿柱1表面间填充有水硬性干粉末；下层的压载格栅5上铺设双层复合土工布，双层复合土工布间亦填充一定厚度的水硬性干粉末，水硬性干粉末浸水凝固后密度大于水。上层的压载格栅5压设于双层复合土工布上，上下两层压载格栅5之间通过连接装置6连接。
进一步地，所述压载格栅5的顶部设有多个间隔布设的砂肋2，相邻砂肋2之间设有柔性支挡3。
进一步地，所述的砂肋2为半圆结构。
进一步地，所述的柔性支挡3为柔性缓流带，柔性缓流带与双层复合土工布连接，柔性缓流带的下部伸出一定长度，埋置于齿柱1处的水硬性粉末中。
进一步地，所述的压载格栅5与砂肋2之间连接处设有加筋肋，加筋肋的强度大于施工作业最大拉力。加筋肋上设有柔性支挡3连接口，以便于柔性支挡3植入双层复合土工布中。
进一步地，所述的柔性支挡3的特点在于能够对海流产生粘滞阻尼作用，有效降低周围海流流速，减缓其对海上风电基础周边海床面护底结构的冲刷；水硬性材料护底由土工织布与水硬性材料4构成，特点是水硬性材料遇水前是粉状，易运输、形状可塑，遇水时会发生反应，强度逐步上升；格构齿柱为齿柱1，作用是可以将整个系统牢牢固定在海底；砂肋压载由压载格栅5、半圆砂肋2组成，其作用在于增强防冲刷系统结构的整体稳定性。
进一步地，压载格栅5铺设在海上风电基础的软土地区上，压载格栅5的上部铺设有双层基底布，双层基底布间填充有一定厚度的水硬性干粉末；各个压载格栅5的格栅交叉条带上设有连接装置6，连接装置6采用耐腐蚀、抗拉、抗压的平锥头铆钉、开口不锈钢铆钉或封闭型抽芯铆钉等铆钉，由铆钉枪将相邻的压载格栅5上下穿透并钉紧。
进一步地，所述的水硬性干粉末包括水泥、石膏、粉煤灰、矿渣等粉末，以及其复合粉末。
进一步地，所述的砂肋2上设有充砂口，充砂口通过随时调整砂肋2中的充砂量来改变海上风电多边形基础防冲刷系统的压载力，以保证不同水流强度情况下的压载稳定。
进一步地，所述的海上风电多边形基础防冲刷系统的形状与海上风电多边形基础的形状相同，且覆盖海上风电多边形基础。
与现有技术相比较，本系统的防冲刷模式采用了柔性缓流结构、水硬材料护底、格构齿柱、砂肋压载的组合方式。其优势在于砂肋压载不仅阻止了原有土颗粒的流失，还弥补了柔性缓流带底部抗掀动能力差、不稳定的缺点；柔性缓流带在压载上部作为缓流结构延缓水流冲击，降低水流及泥沙速度，水中悬浮的泥沙在自身重力的作用下沉降下来不断堆积，淤积在砂肋压载上，保护筒形基础免受侵蚀破坏，随时间推移防护效果不仅不会降低，甚至会有所增强，是可成长性质的一体化新型防冲刷措施。
将柔性缓流结构技术和压载结构联合使用，是一种经济有效的抵抗海上风电基础冲刷的技术手段。与传统混凝土联锁块软体排相比，造价相应降低，因此在技术上、经济对比上具有可行性。
柔性缓流结构可根据流速，水深等不同影响因素进行设计计算并提出合理的布置方案，柔性缓流结构为特殊处理的聚乙烯轻薄结构，材质技术指标要求，密度比水小、具备抗摩性，抗紫外线老化，具有一定刚性。
附图说明
图1是海上风电多边形基础防冲刷系统的断面结构示意图。
图2是压载格栅的连接装置示意图。
图3是不同形状基础防冲结构布置图。
图中：1、齿柱，2、砂肋，3、柔性支挡，4、土工织布与水硬性材料，5、压载格栅，6、连接装置。
具体施工方式
以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
本发明采用的技术方案在于设计了一种海上风电多边形基础防冲刷系统，该系统有三个防护要点，1)所述系统需要和海底有较好的贴合度，防止海流冲刷到护底结构下部，将结构整体掀起；2)所述系统需要有一定的压载力，防止海浪拍击掀起；3)所属系统有缓流作用，柔性缓流物具有减缓流速的作用，不仅减缓水平向流速，也能减缓水锤的作用力。
结构设计要求如下：
1)结构稳定，主要为水流作用下排体稳定性要求；
2)排体护底功能要求；
3)方便施工要求。
为满足以上三个需求，设计采用下部保砂基布，上部新型抗老化绒毛复合土工布，中间充填砂以提供足够的稳定重量的设计方案。
具体实施时步骤如下：
1)压载格栅5分为上下两层，首先于海上风电基础的软土地基上铺设一层底部带有齿柱1的压载格栅5。齿柱1内填充有水硬性材料粉末；压载格栅5上铺设双层基底布，双层基底布间填充有一定厚度的水硬性干粉末，水硬性干粉末浸水凝固后密度大于水。
2)上层压载格栅5覆盖于双层基底布，在上下两层压载格栅5的格栅交叉条带上采取连接装置6连接，连接装置6采用铆钉，穿透上下层的压载格栅5的基底部，并钉紧。
3)压载格栅5与砂肋2之间连接处设加筋肋，将柔性缓流带根部通过加筋肋带上的柔性缓流带连接口，穿透复合土工布，埋置于齿柱1的水硬性粉末中。
4)按照工程压载稳定需要，向砂肋2的充砂口内填充砂。
所述的肋部设计为大直径半圆型结构。
1)复合土工布采用双层550g/m2丙纶长丝机织透水毯，透水毯内填充水硬性材料粉末，透水毯的上下面用两层锁扣住的格栅夹持，格栅空格尺寸20-30cm，格栅一面带齿柱，长度20-30cm，齿柱中空并填充水硬材料。其作用是阻止水流对河床掏刷，设计为平面更有利于贴合地面，实现护滩功能。复合土工布上设有多个连接用的卡扣。
2)大直径半圆结构的设计提供足够的稳定重量，同时有利于施工单位进行充灌作业。
3)柔性支挡连接于复合土工布的卡扣上。

Claims (5)

1.一种海上风电多边形基础防冲刷系统施工方法，实现该施工方法的系统铺设于海上风电地基上，包括柔性缓流结构、水硬材料护底、格构齿柱以及砂肋压载；所述柔性缓流结构铺设于砂肋压载上，砂肋压载的底部设有格构齿柱，格构齿柱通过水硬材料护底与海上风电地基进行一体化连接；所述的柔性缓流结构包括柔性支挡(3)；水硬材料护底包括土工织布与水硬性材料(4)；格构齿柱包括齿柱(1)；所述土工织布与水硬性材料(4)的土工织布为复合土工布，所述土工织布与水硬性材料(4)的水硬性材料为水硬性干粉末；所述砂肋压载包括砂肋(2)和压载格栅(5)，压载格栅(5)分为上下两层，下层的压载格栅(5)平铺于海床上；所述下层的压载格栅(5)底部设有多个间隔布设的齿柱(1)，齿柱(1)与海床为嵌入式连接；各个下层的压载格栅(5)的齿柱(1)表面间填充有水硬性干粉末；下层的压载格栅(5)上铺设双层复合土工布，双层复合土工布间亦填充一定厚度的水硬性干粉末，水硬性干粉末浸水凝固后密度大于水；上层的压载格栅(5)压设于双层复合土工布上，上下两层压载格栅(5)之间通过连接装置(6)连接；
所述压载格栅(5)的顶部设有多个间隔布设的砂肋(2)，相邻砂肋(2)之间设有柔性支挡(3)；所述的柔性支挡(3)为柔性缓流带，柔性缓流带与双层复合土工布连接，柔性缓流带的下部伸出一定长度，埋置于齿柱(1)处的水硬性粉末中；压载格栅(5)铺设在海上风电基础的软土地区上，压载格栅(5)的上部铺设有双层基底布，双层基底布间填充有一定厚度的水硬性干粉末；各个压载格栅(5)的格栅交叉条带上设有连接装置(6)，连接装置(6)采用耐腐蚀、抗拉、抗压的平锥头铆钉、开口不锈钢铆钉或封闭型抽芯铆钉，由铆钉枪将相邻的压载格栅(5)上下穿透并钉紧；所述的水硬性干粉末包括水泥、石膏、粉煤灰或矿渣，以及其复合粉末；
其特征在于：具体实施时步骤如下，
1)压载格栅(5)分为上下两层，首先于海上风电基础的软土地基上铺设一层底部带有齿柱(1)的压载格栅(5)；齿柱(1)内填充有水硬性材料粉末；压载格栅(5)上铺设双层基底布，双层基底布间填充有一定厚度的水硬性干粉末，水硬性干粉末浸水凝固后密度大于水；
2)上层压载格栅(5)覆盖于双层基底布，在上下两层压载格栅(5)的格栅交叉条带上采取连接装置(6)连接，连接装置(6)采用铆钉，穿透上下层的压载格栅(5)的基底部，并钉紧；
3)压载格栅(5)与砂肋(2)之间连接处设加筋肋，将柔性缓流带根部通过加筋肋带上的柔性缓流带连接口，穿透复合土工布，埋置于齿柱(1)的水硬性粉末中；
4)按照工程压载稳定需要，向砂肋(2)的充砂口内填充砂；
3)柔性支挡连接于复合土工布的卡扣上。
2.根据权利要求1所述的一种海上风电多边形基础防冲刷系统施工方法，其特征在于，所述的砂肋(2)为半圆结构。
3.根据权利要求1所述的一种海上风电多边形基础防冲刷系统施工方法，其特征在于，所述的压载格栅(5)与砂肋(2)之间连接处设有加筋肋，加筋肋的强度大于施工作业最大拉力；加筋肋上设有柔性支挡(3)连接口，柔性支挡(3)植入双层复合土工布中。
4.根据权利要求1所述的一种海上风电多边形基础防冲刷系统施工方法，其特征在于，所述的砂肋(2)上设有充砂口，充砂口通过随时调整砂肋(2)中的充砂量来改变海上风电多边形基础防冲刷系统的压载力。
5.根据权利要求1所述的一种海上风电多边形基础防冲刷系统施工方法，其特征在于，所述的海上风电多边形基础防冲刷系统的形状与海上风电多边形基础的形状相同，且覆盖海上风电多边形基础。
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Assignee: Dalian yuanbohai Ocean Engineering Co.,Ltd.

Assignor: HEBEI University OF ENGINEERING

Contract record no.: X2023990000721

Denomination of invention: A construction method for anti erosion system of offshore wind power polygonal foundation

Granted publication date: 20230502

License type: Exclusive License

Record date: 20230718