CN115627805A - 一种海上风电桩基础冲刷防护施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上风电桩基础冲刷防护施工方法，包括步骤：桩基础打桩完成后，两条铺排船平行开至桩基础两侧；在两条铺排船上根据预设形状将若干个联锁排单元围绕桩基础进行铺设、拼接形成两个联锁排；两条铺排船相互靠近，将两个联锁排通过连接加强排连接，形成整体式联锁排；两条铺排船同时向外缓慢平移，将整体式联锁排沿桩基础下沉，并在水下往外平铺开。上述海上风电桩基础冲刷防护施工方法，可以在打桩后快速施工，可最小限度降低打桩后冲刷坑的形成；软体排可适应海床的变化，可防止底部被掏空的现象发生；整体式联锁排可整体入水，无需使用大型吊装工具等，施工快速简单，成本低。

Description

一种海上风电桩基础冲刷防护施工方法

技术领域

本发明涉及海上风电技术领域，特别是涉及一种海上风电桩基础冲刷防护施工方法。

背景技术

现如今，我国的经济在快速发展的过程中，我国是新能源快速发展的新时期，风能作为一种绿色环保的可再生能源具有重要的应用前景，海上风力发电的研究受到广泛关注。由于近海的水深较浅，海上风电大多采用固定式桩基础。其中，单桩基础是将一根大直径钢管桩由打桩锤垂直打入海床，桩头高出海平面，通过螺栓与风电机组塔筒相连。由于单桩基础结构简单，施工迅速，在近海风电开发中得到了大量的应用。

近海波浪和水流两种海洋动力对海洋工程影响很大，更是海上风电基础局部冲刷的主要影响因素。在波浪及海底涌流作用下，桩柱周围会形成马蹄涡，桩柱后侧形成交替的尾涡涡流，桩侧流线收紧，同时桩体前侧还会形成向下的回流，这些流场的变化使得桩体附近的泥沙输移量增加，引发冲刷。冲刷会影响风机机组的振动频率、基础的承载力以及桩基础的形变，从而影响桩的整体稳定性；此外，基础周边冲刷后海缆悬空长度大大增加，导致海缆的受力成倍增加，对弯曲限制器及海缆造成巨大风险。

目前海上风电常用的冲刷防护措施包括：在桩基础及周围抛填石料或沙袋、铺设仿生草、铺设水泥联锁排等防护方式。其中，采用抛填石料或沙袋防护，常会发生石料同单桩基础碰撞，对单桩基础造成损伤；铺设仿生草，成本较高；铺设水泥联锁排，需要将多个联锁排环绕桩基础依次铺设，相互搭接环绕桩基础一周，其施工繁琐，单个联锁排容易被海底水流冲起。

本背景技术所公开的上述信息仅仅用于增加对本申请背景技术的理解，因此，其可能包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术。

发明内容

基于上述海上风电的防冲刷方式的问题，本发明提供一种海上风电桩基础冲刷防护施工方法，可以在打桩后快速施工，可最小限度降低打桩后冲刷坑的形成；软体排可适应海床的变化，可防止底部被掏空的现象发生；整体式联锁排可整体入水，无需使用大型吊装工具等，施工快速简单，成本低。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种海上风电桩基础冲刷防护施工方法，包括桩基础冲刷防护装置，所述桩基础冲刷防护装置包括整体式联锁排，所述整体式联锁排包括两个联锁排、以及将两个联锁排连接为一体的连接加强排；所述联锁排由若干个联锁排单元连接而成；两个联锁排围绕桩基础布置，且朝向桩基础的一侧形成环形安装口；所述连接加强排压设于两个联锁排对接处的上侧，与两侧的联锁排分别连接；

所述方法包括：

桩基础打桩完成后，两条铺排船平行开至桩基础两侧；

在两条铺排船上根据预设形状将若干个联锁排单元围绕桩基础进行铺设、拼接形成两个联锁排；

两条铺排船相互靠近，将两个联锁排通过连接加强排连接，形成整体式联锁排；

两条铺排船同时向外缓慢平移，将整体式联锁排沿桩基础下沉，并在水下往外平铺开。

进一步地，所述桩基础冲刷防护装置还包括两片防护布，所述防护布压设于所述整体式联锁排的下侧；

在步骤“在两条铺排船上根据预设形状将若干个联锁排单元围绕桩基础进行铺设、拼接形成两个联锁排”之前，还包括步骤：

在两条铺排船上分别铺设防护布。

进一步地，所述桩基础冲刷防护装置还包括软体衬套，其包括套管部和与套管部底端连接的外环部，所述套管部具有套设于桩基础的内环口，所述外环部与所述防护布连接；所述软体衬套由两半部分组成，其外环部分别与两片防护布连接；

在“将两个联锁排通过连接加强排连接”的步骤之前，还包括步骤：缝合两半部分的软体衬套。

进一步地，在“两条铺排船同时向外缓慢平移，将整体式联锁排沿桩基础下沉，并在水下往外平铺开”的步骤中，整体式联锁排沿桩基础下沉时，整体式联锁排的最外侧通过两条铺排船上的牵引装置牵拉逐渐下放。

进一步地，所述桩基础冲刷防护装置还包括海缆衬垫，所述海缆衬垫铺设于所述整体式联锁排的上侧；

在“在两条铺排船上根据预设形状将若干个联锁排单元围绕桩基础进行铺设、拼接形成两个联锁排”的步骤之后，还包括步骤：

在两个联锁排上分别铺设海缆衬垫。

进一步地，在“两条铺排船平行开至桩基础两侧”的步骤之前，包括步骤：扫测桩基础四周海底，根据需要进行填平处理。

进一步地，所述填平处理采用抛填沙袋。

进一步地，在“两条铺排船同时向外缓慢平移，将整体式联锁排沿桩基础下沉，并在水下往外平铺开”的步骤之后，还包括步骤：

扫测桩基础四周海底，检测整体式联锁排是否安装到位。

进一步地，所述连接加强排通过连接绳与联锁排连接。

进一步地，所述整体式联锁排的形状为矩形或圆形。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

上述桩基础冲刷防护装置，其提供一种整体式联锁排，为软体排结构，可适应海床的变化，防止底部被掏空的现象发生；通过设置连接加强排，可以增大整体式联锁排的重量、增强整体稳固性，同时，连接加强排起到平衡两侧联锁排的作用，避免单片联锁排受海流冲击产生较大位移；此外，整体式联锁排可套设于桩基础上，整体入水，精准定位；施工方法快速简单，成本低。

上述海上风电桩基础冲刷防护施工方法，可以在打桩后快速施工，可最小限度降低打桩后冲刷坑的形成；软体排可适应海床的变化，可防止底部被掏空的现象发生；整体式联锁排可整体入水，无需使用大型吊装工具等，施工快速简单，成本低。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明中桩基础冲刷防护装置的结构示意图；

图2为本发明中桩基础冲刷防护装置的侧视图；

图3为本发明海上风电桩基础冲刷防护施工方法的流程图；

附图标记说明：

1-桩基础；

2-联锁排；

3-连接加强排；

4-防护布；

5-软体衬套；

6-海缆衬垫。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

参照图1-图3，为本发明的海上风电桩基础冲刷防护施工方法的一个实施例。

参见图1和图2，桩基础冲刷防护装置包括整体式联锁排。整体式联锁排包括两个联锁排2、以及将两个联锁排2连接为一体的连接加强排3。

联锁排2由若干个联锁排2单元连接而成。其中，联锁排2单元由若干个混凝土块通过加筋带纵横串起。

两个联锁排2围绕桩基础1布置，且朝向桩基础1的一侧形成环形安装口。

连接加强排3压设于两个联锁排2对接处的上侧，与两侧的联锁排2分别连接，组成整体式联锁排。连接加强排3也是由若干个混凝土块通过加筋带纵横串起。两个联锁排2之间可以紧邻设置，连接加强排3压设于两个联锁排2上。连接加强排3通过丙纶绳等连接绳与联锁排2连接。在另外的实施例中，两个联锁排2也可以间隔设置，由于连接加强排3为软体排，铺设于海底时，可以向下凹陷压设于两个联锁排2之间的海床上，防止海水对两个联锁排2之间的海床冲刷。

连接加强排3不仅可以将两个联锁排2连接为一个整体，提高整体式联锁排的连接整体性和可靠性，而且通过压设于联锁排2之上，可以增大整体式联锁排的重量、增强整体稳固性，同时，连接加强排3起到平衡两侧联锁排2的作用，避免单片联锁排受海流冲击产生较大位移。

上述的整体式联锁排，其为软体排结构，可适应海床的变化，防止底部被掏空的现象发生；通过设置连接加强排，可以增大整体式联锁排的重量、增强整体稳固性，同时，连接加强排起到平衡两侧联锁排的作用，避免单片联锁排受海流冲击产生较大位移；此外，整体式联锁排可套设于桩基础上，整体入水，精准定位，施工方法快速简单，成本低。

如图3所示，海上风电桩基础冲刷防护施工方法包括：

S10，桩基础打桩完成后，两条铺排船平行开至桩基础两侧；

S20，在两条铺排船上根据预设形状将若干个联锁排单元围绕桩基础进行铺设、拼接形成两个联锁排；

S30，两条铺排船相互靠近，将两个联锁排通过连接加强排连接，形成整体式联锁排；

S40，两条铺排船同时向外缓慢平移，将整体式联锁排沿桩基础下沉，并在水下往外平铺开。

上述的海上风电桩基础冲刷防护施工方法， 可以在打桩后快速施工，可最小限度降低打桩后冲刷坑的形成；软体排可适应海床的变化，可防止底部被掏空的现象发生；整体式联锁排可整体入水，无需使用大型吊装工具等，施工快速简单，成本低。

进一步地，桩基础冲刷防护装置还包括两片防护布4，防护布压4设于整体式联锁排的下侧。防护布4具有反滤作用，阻止土粒流失。防护布4可以为复合土工布，该复合土工布共分两层，包括机织布层和无纺布层。复合土工布表面缝制有丙纶材质的加筋带，纵横布置，可与联锁排单元上的加筋带通过绑扎固定连接。

在步骤S20，铺设联锁排单元之前，还包括步骤：在两条铺排船上分别铺设防护布。

进一步地，桩基础冲刷防护装置还包括软体衬套5。软体衬套5整体为喇叭口形状。具体地，软体衬套5为两半式，其顶部的内环口紧贴桩基础套设于桩基础上，其底部的外环口与防护布连接。在本实施例中，两防护布4提前与软体衬套5的两半部分缝制连接为一体。

软体衬套5用于封闭桩基础根部和整体式联锁排之间的空隙，隔绝海流对桩基础四周海床的冲刷，防止泥沙流失。软体衬套的材质可以为复合土工布，该复合土工布共分三层，中间层为无纺布，里外层为机织布。

在步骤S30，将两个联锁排通过连接加强排连接形成整体式联锁排之前，还包括步骤：缝合两半式的软体衬套。

进一步地，桩基础冲刷防护装置还包括海缆衬垫6，海缆衬垫6铺设于整体式联锁排的上侧。海缆衬垫6为软体材料，可以防止海底电缆与联锁排直接接触，可避免海缆、弯曲限制器在摆动过程中磨损。海缆衬垫6也可以通过加筋带等与整体式联锁排固定。

在步骤S20，将若干个联锁排单元围绕桩基础进行铺设、拼接形成两个联锁排之后，还包括步骤：在两个联锁排上分别铺设海缆衬垫。

在步骤S10，两条铺排船平行开至桩基础两侧之前，还包括步骤：扫测桩基础四周海底，根据需要进行填平处理。填平处理可采用抛填沙袋等方式。

在步骤S40，将整体式联锁排沿桩基础下沉，并在水下往外平铺开之后，还包括步骤：扫测桩基础四周海底，检测整体式联锁排是否安装到位。

在本实施例中，整体式联锁排沿桩基础下沉时，整体式联锁排的最外侧通过两条铺排船上的牵引装置牵拉逐渐下放。牵引装置包括滚筒以及缠绕于滚筒上的绳子。铺排船上的滚筒通过绳子和整体式联锁排最外侧相连接，在整体式联锁排下水的过程中，不停地通过滚筒下方绳子，同时配合锚机的操作让整体式联锁排铺设到位。

在本实施例中，联锁排单元由运排船运送，运排船同铺排船一起进入作业区域，联锁排单元由运排船吊装至铺排船上进行铺设并连接。施工的最佳时间为高平潮及低平潮间前后两小时，应避免在极端气温条件下施工。

整体式联锁排的形状可以为矩形、圆形、椭圆等形状或根据设计需要的其他形状。本实施例中，整体式联锁排优选为矩形形状。

综上，本发明的海上风电桩基础冲刷防护施工方法，具体包括以下步骤：

1、桩基础打桩完成后，扫测桩基础四周海底，根据需要进行填平处理；

2、两条铺排船平行开至桩基础两侧，运排船运输联锁排单元至作业区域；

3、在两条铺排船上分别铺设防护布；

5、在两条铺排船上根据预设形状将若干个联锁排单元围绕桩基础进行铺设、拼接形成两个联锁排，并将联锁排与防护布连接；

7、在两个联锁排上分别铺设海缆衬垫；

8、两条铺排船相互靠近，缝合两半式的软体衬套，使软体衬套套设在桩基础上；

9、将两个联锁排通过连接加强排连接，形成整体式联锁排；

10、两条铺排船同时向外缓慢平移，将整体式联锁排沿桩基础下沉，并在水下往外平铺开；

11、扫测桩基础四周海底，检测整体式联锁排是否安装到位。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种海上风电桩基础冲刷防护施工方法，其特征在于，包括桩基础冲刷防护装置，所述桩基础冲刷防护装置包括整体式联锁排，所述整体式联锁排包括两个联锁排、以及将两个联锁排连接为一体的连接加强排；所述联锁排由若干个联锁排单元连接而成；两个联锁排围绕桩基础布置，且朝向桩基础的一侧形成环形安装口；所述连接加强排压设于两个联锁排对接处的上侧，与两侧的联锁排分别连接；

所述方法包括：

桩基础打桩完成后，两条铺排船平行开至桩基础两侧；

在两条铺排船上根据预设形状将若干个联锁排单元围绕桩基础进行铺设、拼接形成两个联锁排；

两条铺排船相互靠近，将两个联锁排通过连接加强排连接，形成整体式联锁排；

两条铺排船同时向外缓慢平移，将整体式联锁排沿桩基础下沉，并在水下往外平铺开。

2.根据权利要求1所述的海上风电桩基础冲刷防护施工方法，其特征在于，所述桩基础冲刷防护装置还包括两防护布，所述防护布压设于所述整体式联锁排的下侧；

在步骤“在两条铺排船上根据预设形状将若干个联锁排单元围绕桩基础进行铺设、拼接形成两个联锁排”之前，还包括步骤：

在两条铺排船上分别铺设防护布。

3.根据权利要求2所述的海上风电桩基础冲刷防护施工方法，其特征在于，所述桩基础冲刷防护装置还包括软体衬套，所述软体衬套为两半式，其顶部的内环口紧贴桩基础套设于桩基础上，其底部外环口与所述防护布连接；

在“将两个联锁排通过连接加强排连接”的步骤之前，还包括步骤：缝合两半式的软体衬套。

4.根据权利要求1所述的海上风电桩基础冲刷防护施工方法，其特征在于，在“两条铺排船同时向外缓慢平移，将整体式联锁排沿桩基础下沉，并在水下往外平铺开”的步骤中，整体式联锁排沿桩基础下沉时，整体式联锁排的最外侧通过两条铺排船上的牵引装置牵拉逐渐下放。

5.根据权利要求1所述的海上风电桩基础冲刷防护施工方法，其特征在于，所述桩基础冲刷防护装置还包括海缆衬垫，所述海缆衬垫铺设于所述整体式联锁排的上侧；

在“在两条铺排船上根据预设形状将若干个联锁排单元围绕桩基础进行铺设、拼接形成两个联锁排”的步骤之后，还包括步骤：

在两个联锁排上分别铺设海缆衬垫。

6.根据权利要求1所述的海上风电桩基础冲刷防护施工方法，其特征在于，在“两条铺排船平行开至桩基础两侧”的步骤之前，包括步骤：扫测桩基础四周海底，根据需要进行填平处理。

7.根据权利要求6所述的海上风电桩基础冲刷防护施工方法，其特征在于，所述填平处理采用抛填沙袋。

8.根据权利要求1所述的海上风电桩基础冲刷防护施工方法，其特征在于，在“两条铺排船同时向外缓慢平移，将整体式联锁排沿桩基础下沉，并在水下往外平铺开”的步骤之后，还包括步骤：

扫测桩基础四周海底，检测整体式联锁排是否安装到位。

9.根据权利要求1所述的海上风电桩基础冲刷防护施工方法，其特征在于，所述连接加强排通过连接绳与联锁排连接。

10.根据权利要求1所述的海上风电桩基础冲刷防护施工方法，其特征在于，所述整体式联锁排的形状为矩形或圆形。

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