CN116791658A - 一种海上风电单桩基础及施工方法 - Google Patents

Abstract

一种海上风电单桩基础及施工方法，海上风电单桩基础包括漂浮式卡槽、水泥土伸缩管、加固结构，水泥土伸缩管的一端与漂浮式卡槽连接，水泥土伸缩管的另一端与加固结构连接，加固结构包括内套管、肋板、钢筋网，肋板环形阵列在内套管的外壁且向外辐射设置，钢筋网环形绕设在内套管的外壁；施工方法为：陆上焊接组装加固结构，将水泥土伸缩管、漂浮式卡槽、加固结构连接在一起；单桩基础沉桩；水泥土伸缩管与施工船固化土吹填管连接；漂浮式卡槽、加固结构沿着单桩基础桩顶下沉到位，固化土吹填；将施工船固化土吹填管断开；将漂浮式卡槽上的水泥土伸缩管沿着水平滑道滑移，带动水泥土伸缩管底部接头沿着肋板的水平滑道移动，直至脱离。

Description

一种海上风电单桩基础及施工方法

技术领域

本发明涉及海上风电技术领域，具体涉及一种海上风电单桩基础及施工方法。

背景技术

海上风电单桩基础因其承载力高、沉降均匀、施工方便，是海上风电应用较为广泛的一种结构形式；单桩的布设破坏了砂床附近原本波流冲刷平衡的状态，引起桩周地基土体局部冲刷，严重威胁海上风电机组的正常运行；

单桩防冲刷措施主要包括抛石、砂被、固化土和仿生草等，固化土冲刷防护具有抗冲刷能力强、与桩基贴合性好、结构整体性好、施工便捷、高效安全、可靠性、水稳定性及耐久性好等优点，在淤泥质海床冲刷防护优势明显；然而对于表层淤泥软土层厚，砂土层较薄或无砂土层，浅表软弱土力学性质差的场址，采用单桩基础将会使得钢结构用量较大；

基于以上工程现状，在原有防冲刷结构上推陈出新，在保证防冲刷效果的同时，如能与单桩基础加固措施相结合，对于海上风电降本增效具有重要的意义；

公开号CN218492549U，公开一种海上风电单桩基础，通过设置破土箱、破土钉以及横插组件，破土钉能够使该桩体更加轻松的插入海床的土体内，在插入至一定深度时，横插固定组件伸出，水平插入至土体内，从而能够使该单桩能够牢固的安装在海床上，提高了该单桩的稳定性和水平刚度；

公开号CN218437164U，公开一种海上风电单桩基础防冲刷结构，当海水冲过来时，透水孔使海水受到缓冲，会顺着透水孔渗入碎石中，再由碎石将海水分散，支撑套管内部有支撑锥环支撑着钢管单桩，使钢管单桩保持竖直不受影响，由于混凝土底板的阻隔，使海水从基坑外侧渗出，从而能够有效避免单桩基础裸露出海床，使单桩基础更加的稳定，确保海上风电机组的安全运行；

公开号CN114606985B，公开一种海上风电单桩基础的防冲刷装置，防冲刷装置套设于钢管桩外部，包括外环架、可伸缩套管以及土工布，伸缩头管与伸缩尾管通过水密软管伸缩连接固定，土工布内侧与相邻伸缩头管固定连接，土工布外侧与相邻伸缩尾管固定连接，土工布上固定卡接有数个均匀分布的仿生草组；实现对海上风电单桩基础四周的防冲刷以及冲刷消能作用；

公开号CN218233551U，公开一种海上风电单桩基础防冲刷结构，包括砂袋、砂被和防冲刷组件，砂袋用于环绕固定单桩，砂被铺设于砂袋上，防冲刷组件设于砂被上以固定砂被和砂袋；能够对砂袋和砂被进行固定，避免砂袋和砂被海流冲刷，提升砂袋和砂被的抗冲刷能力，提高单桩的固定效果；

公开号CN219011322U，公开一种海上风电单桩基础的防冲刷结构，包括依次铺设在单桩基础的外围海床上的砂被和减速促淤构件；所述砂被呈圆环形，且砂被的铺设宽度为桩径的0.5～2倍；所述减速促淤构件也铺设成圆环形，并同心地铺设在砂被的外围，该减速促淤构件的铺设宽度为桩径的0.5～3倍；

公开号CN219330425U，公开一种可养殖海洋甲壳类生物的风电单桩基础防冲刷结构，结构功能多样化，结构实现了风力发电机基础防护的同时，可以养殖虾蟹类生物，结构模拟了虾蟹类生物的栖息场景，装备处于海底、存在供虾蟹类生物藏匿的洞穴；

上述现有技术，无法在保证单桩基础防冲刷效果的同时，起到加固基础的效果，仍然需要改进，以克服上述技术缺陷。

发明内容

有鉴于此，面对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种海上风电单桩基础用于防护风电单桩的海底土层及结构，延缓水流冲击并保护设备的基础，增加安全性和寿命，改善承载力。

本申请旨在解决背景技术中的问题之一。

本发明所采用的技术方案为，为实现上述目的及其他相关目的，提供如下技术方案：

一种海上风电单桩基础，包括漂浮式卡槽、水泥土伸缩管、加固结构，水泥土伸缩管的一端与漂浮式卡槽连接，水泥土伸缩管的另一端与加固结构连接，加固结构包括内套管、肋板、钢筋网，肋板环形阵列在内套管的外壁且向外辐射设置，钢筋网环形绕设在内套管的外壁。

本申请提供的一种技术方案，还具有以下技术特征：

优选的，漂浮式卡槽为一圆形环，漂浮式卡槽通过圆形环套设在单桩管的外壁，漂浮式卡槽的圆形环上环向布置四个水平滑道。

优选的，水平滑道、漂浮式卡槽的交点处布置水泥土伸缩管。

优选的，内套管的内径大于单桩管的外径。

优选的，内套管上环向均匀布置四个开孔，每个开孔位置均向外设置一对肋板，每对肋板的端部固定连接在一起。

优选的，每对肋板的端部由竖向板连接。

优选的，肋板上设置钢筋网的安装孔，肋板上设置流动孔，流动孔位于钢筋网的上方。

优选的，每对肋板的内侧设置水平向滑轨，水泥土伸缩管的底部设置接头，接头上设置有凹槽配套水平向滑轨。

优选的，肋板的水平向滑轨高程大于水泥土吹填高程。

优选的，钢筋网为两层，流动孔为四个，沿肋板的中部均匀布置。

一种海上风电单桩基础施工方法，包括如下步骤：

步骤一，陆上焊接组装加固结构，将水泥土伸缩管的一端与漂浮式卡槽连接，另一端与加固结构肋板卡槽连接；

步骤二，单桩基础沉桩；

步骤三，漂浮式卡槽上的水泥土伸缩管与施工船固化土吹填管连接；

步骤四，漂浮式卡槽及加固结构内套管沿着单桩基础桩顶下沉到位；

步骤五，固化土吹填；

步骤六，待固化土吹填至设计标高后，将施工船固化土吹填管与水泥土伸缩管断开；

步骤七，将漂浮式卡槽上的水泥土伸缩管沿着水平滑道滑移，带动水泥土伸缩管底部接头沿着水平向滑轨移动，直至脱离水平向滑轨；

步骤八，将水泥土伸缩管和漂浮式卡槽起吊至施工船上供下一个单桩基础使用。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明固化土有双重作用，一方面起到冲刷防护的效果，另一方面利用固化土的流动性及后期强度，采用将单桩基础加固结构与桩基相连，增强单桩基础的水平承载力、优化单桩基础工程量、减少施工工序、节约施工成本；

2、本发明的加固结构可在陆上整体规模化组装完成，节省海上作业时间；

3、本发明的水泥土伸缩管和漂浮式卡槽可重复利用，节约成本；

4、加固结构肋板一方面提高了结构的水平承载力，另一方面可固定水泥土伸缩管，起到了定位作用；

5、加固结构肋板及内套管设置开孔，可实现水泥土的均匀流动，保障水泥土防冲刷施工质量；

6、本发明施工方式避免了船机环绕单桩基础重复定位，一次定位即可完整个水泥土吹填工序。

7、用固化土的流动新把周边的钢材和结构融为一体，增加侧向承载力，节省钢材，风电桩的直径可以缩小。

附图说明

图1为本发明的一种海上风电单桩基础的漂浮式卡槽立体图；

图2为本发明的一种海上风电单桩基础的底部结构立体图；

图3为本发明的一种海上风电单桩基础的加固结构立体图；

图4为本发明的一种海上风电单桩基础的水泥土伸缩管底部连接示意图；

图5为本发明的一种海上风电单桩基础的水泥土伸缩管底部连接拆分图；

图中：

1、漂浮式卡槽

2、水泥土伸缩管

3、加固结构

4、内套管

5、肋板

6、钢筋网

7、水平滑道

8、单桩管

10、竖向板

11、水平向滑轨

12、接头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“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。

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；可以是机械连接，也可以是电连接；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。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。

此外，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。

如图1-5，一种海上风电单桩基础，包括漂浮式卡槽1、水泥土伸缩管2、加固结构3，水泥土伸缩管2的一端与漂浮式卡槽1连接，水泥土伸缩管2的另一端与加固结构3连接，加固结构3包括内套管4、肋板5、钢筋网6，肋板5环形阵列在内套管4的外壁且向外辐射设置，钢筋网6环形绕设在内套管4的外壁。

本申请实施时，特点如下：通过漂浮式卡槽1、水泥土伸缩管2、加固结构3固定在单桩管8上，利用钢筋网6减少水流冲击，从而减缓对设备的冲击，利用肋板5来吸能减缓水流冲击，而且肋板5上设置流动孔，从而减少水流对设备冲击，起到了防护单桩，减缓冲刷的目的。

具体的，漂浮式卡槽1为一圆形环，漂浮式卡槽1通过圆形环套设在单桩管8的外壁，漂浮式卡槽1的圆形环上环向布置四个水平滑道7。

具体的，水平滑道7、漂浮式卡槽1的交点处布置水泥土伸缩管2。

具体的，内套管4的内径大于单桩管8的外径。

具体的，内套管4上环向均匀布置四个开孔，每个开孔位置均向外设置一对肋板5，每对肋板5的端部固定连接在一起。

具体的，每对肋板5的端部由竖向板10连接。

具体的，肋板5上设置钢筋网6的安装孔，肋板5上设置流动孔，流动孔位于钢筋网6的上方。

具体的，每对肋板5的内侧设置水平向滑轨11，水泥土伸缩管2的底部设置接头12，接头12上设置有凹槽配套水平向滑轨11。

具体的，肋板5的水平向滑轨11高程大于水泥土吹填高程。

具体的，钢筋网6为两层，流动孔为四个，沿肋板5的中部均匀布置。

如图1-5，一种海上风电单桩基础施工方法，包括如下步骤：

步骤一，陆上焊接组装加固结构3，将水泥土伸缩管2的一端与漂浮式卡槽1连接，另一端与加固结构3肋板5卡槽连接；

步骤二，单桩基础沉桩；

步骤三，漂浮式卡槽1上的水泥土伸缩管2与施工船固化土吹填管连接；

步骤四，漂浮式卡槽1及加固结构3内套管4沿着单桩基础桩顶下沉到位；

步骤五，固化土吹填；

步骤六，待固化土吹填至设计标高后，将施工船固化土吹填管与水泥土伸缩管2断开；

步骤七，将漂浮式卡槽1上的水泥土伸缩管2沿着水平滑道7滑移，带动水泥土伸缩管2底部接头12沿着水平向滑轨11移动，直至脱离水平向滑轨11；

步骤八，将水泥土伸缩管2和漂浮式卡槽1起吊至施工船上供下一个单桩基础使用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种海上风电单桩基础，其特征在于，包括漂浮式卡槽（1）、水泥土伸缩管（2）、加固结构（3），水泥土伸缩管（2）的一端与漂浮式卡槽（1）连接，水泥土伸缩管（2）的另一端与加固结构（3）连接，加固结构（3）包括内套管（4）、肋板（5）、钢筋网（6），肋板（5）环形阵列在内套管（4）的外壁且向外辐射设置，钢筋网（6）环形绕设在内套管（4）的外壁；

漂浮式卡槽（1）为一圆形环，漂浮式卡槽（1）通过圆形环套设在单桩管（8）的外壁，漂浮式卡槽（1）的圆形环上环向布置四个水平滑道（7）；

水平滑道（7）、漂浮式卡槽（1）的交点处布置水泥土伸缩管（2）；

如权利要求1所述的一种海上风电单桩基础，其特征在于，内套管（4）上环向均匀布置四个开孔，每个开孔位置均向外设置一对肋板（5），每对肋板（5）的端部固定连接在一起；

每对肋板（5）的内侧设置水平向滑轨（11），水泥土伸缩管（2）的底部设置接头（12），接头（12）上设置有凹槽配套水平向滑轨（11）。

2.如权利要求1所述的一种海上风电单桩基础，其特征在于，每对肋板（5）的端部由竖向板（10）连接。

3.如权利要求1所述的一种海上风电单桩基础，其特征在于，肋板（5）上设置钢筋网（6）的安装孔，肋板（5）上设置流动孔，流动孔位于钢筋网（6）的上方。

4.如权利要求1所述的一种海上风电单桩基础，其特征在于，肋板（5）的水平向滑轨（11）高程大于水泥土吹填高程。

5.如权利要求3所述的一种海上风电单桩基础，其特征在于，内套管（4）的内径大于单桩管（8）的外径；钢筋网（6）为两层；流动孔为四个，沿肋板（5）的中部均匀布置。

6.一种海上风电单桩基础施工方法，其特征在于，采用权利要求1-5任一项所述的一种海上风电单桩基础，包括如下步骤：

步骤一，陆上焊接组装加固结构（3），将水泥土伸缩管（2）的一端与漂浮式卡槽（1）连接，另一端与加固结构（3）肋板（5）卡槽连接；

步骤二，单桩基础沉桩；

步骤三，漂浮式卡槽（1）上的水泥土伸缩管（2）与施工船固化土吹填管连接；

步骤四，漂浮式卡槽（1）及加固结构（3）内套管（4）沿着单桩基础桩顶下沉到位；

步骤五，固化土吹填；

步骤六，待固化土吹填至设计标高后，将施工船固化土吹填管与水泥土伸缩管（2）断开；

步骤七，将漂浮式卡槽（1）上的水泥土伸缩管（2）沿着水平滑道（7）滑移，带动水泥土伸缩管（2）底部接头（12）沿着水平向滑轨（11）移动，直至脱离水平向滑轨（11）；

步骤八，将水泥土伸缩管（2）和漂浮式卡槽（1）起吊至施工船上供下一个单桩基础使用。