CN217923763U - 一种用于海上风机水下桩基冲刷防护的固化土制备系统 - Google Patents

一种用于海上风机水下桩基冲刷防护的固化土制备系统 Download PDF

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乐绍林
曾松亭
王东
柴培宏
熊伟
陈伟
周欢
朱世峰
马小云
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Abstract

本实用新型公开了一种用于海上风机水下桩基冲刷防护的固化土制备系统，包括甲板驳船，泥浆池，渣浆泵，挖机，管路，疏浚淤泥，固化材料；其中，甲板驳船移动至海上风机水下桩基周围，泥浆池设置在甲板驳船上，用于盛放海水、疏浚淤泥和固化材料，挖机设置在甲板驳船上，用于将海水、疏浚淤泥和固化材料搅拌混合，得到固化土；管路系统一端连通于泥浆池，另一端朝向海上风机水下桩基，以将固化土输入海上风机水下桩基四周，管路连接渣浆泵。本实用新型采用船上拌和直接泵送的工艺，将流动态固化土吹填至指定部位，依靠可控的浆液流动性，自主流至需防护范围，施工便捷高效，且作业时无需靠近桩基，安全防护可靠有保障。

Description

一种用于海上风机水下桩基冲刷防护的固化土制备系统
技术领域
本实用新型涉及用于海上风机水下桩基冲刷防护领域。更具体地说，本实用新型涉及一种用于海上风机水下桩基冲刷防护的固化土制备系统。
背景技术
近年来，在“双碳”大背景下，海上风电项目大规模开始建设。海上风电桩基础是承载上部风电设备的水下构筑物，桩基的安全和稳定性直接关系到风电设备的正常运行。单桩基础是目前海上风电工程最常用的基础类型，约占到全球风电项目的70％左右。在波浪和海流的作用下，原有的海床设置海上风电基础后，基础附近水流质点的流线发生变化，流线的突变将导致海床面土颗粒受到的剪应力急剧增大，从而使基础周边海床土体产生冲刷。由于冲刷减小了桩基的入土深度，增加了结构的悬臂长度，从而降低了桩基承载力、增加了桩基倾覆力矩和风机水平位移。另一方面，基础冲刷会使风机机组结构的自振频率降低，结构疲劳应力幅值增大，应力循环次数增加，从而影响机组的疲劳寿命。同时，海上风力发电机大直径钢管桩基础在海流和波浪作用下，会在桩周局部海域引发强劲的水流或高速旋转的旋涡，这些水流或旋涡具有较高的冲刷(携带泥沙)能力，从而在局部范围内形成冲刷坑，减弱桩基础承载力，危及桩基础及上部风机安全。
目前，海上风机水下桩基冲刷防护措施和技术使用较多的主要为抛石防护和砂被防护，但效果欠佳，由于水下抛石和砂被存在空隙，在水流和潮流作用下会再次形成掏刷，防护效果差，防护生命周期短，施工成本高，且沿海地区砂石资源短缺，开山采砂势必破坏自然生态环境。
实用新型内容
为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，本实用新型的一优选实施方案提供了一种用于海上风机水下桩基冲刷防护的固化土制备系统，包括甲板驳船，泥浆池，渣浆泵，挖机，管路，疏浚淤泥，固化材料；
其中，所述甲板驳船移动至海上风机水下桩基周围，所述泥浆池设置在所述甲板驳船上，用于盛放海水、疏浚淤泥和固化材料，所述挖机设置在所述甲板驳船上，用于将海水、疏浚淤泥和固化材料搅拌混合，得到固化土；
所述管路系统一端连通于所述泥浆池，另一端朝向海上风机水下桩基，以将固化土输入海上风机水下桩基四周，所述管路连接所述渣浆泵。
根据本实用新型的一优选实施方案，所述的用于海上风机水下桩基冲刷防护的固化土制备系统中，进一步包括运输驳船，所述运输驳船上盛放所述疏浚淤泥和所述固化材料，所述挖机将所述疏浚淤泥和所述固化材料吊至所述泥浆池。
根据本实用新型的一优选实施方案，所述的用于海上风机水下桩基冲刷防护的固化土制备系统中，进一步包括清水泵，其用于将海水从大海中抽至所述泥浆池内。
根据本实用新型的一优选实施方案，所述的用于海上风机水下桩基冲刷防护的固化土制备系统中，所述泥浆池有多个。
根据本实用新型的一优选实施方案，所述的用于海上风机水下桩基冲刷防护的固化土制备系统中，所述固化材料采用袋装包装。
根据本实用新型的一优选实施方案，所述的用于海上风机水下桩基冲刷防护的固化土制备系统中，所述甲板驳船和海上风机水下桩基保持不少于4m的安全距离。
根据本实用新型的一优选实施方案，所述的用于海上风机水下桩基冲刷防护的固化土制备系统中，所述管路系统一端连通于所述泥浆池，另一端通过水下浇筑管朝向海上风机水下桩基，且所述水下浇筑管的管口位置与海床面保持不少于0.5m的高度。
根据本实用新型的一优选实施方案，所述的用于海上风机水下桩基冲刷防护的固化土制备系统中，所述泥浆池四周设置有斜支撑。
根据本实用新型的一优选实施方案，所述的用于海上风机水下桩基冲刷防护的固化土制备系统中，所述挖机有多个，与所述泥浆池一一对应。
本实用新型至少包括以下有益效果：
(1)本实用新型创造性的提出一种用于海上风机水下桩基冲刷防护的固化土制备系统，采用船上拌和直接泵送的工艺，将流动态固化土吹填至指定部位，依靠可控的浆液流动性，自主流至需防护范围，施工便捷高效，且作业时无需靠近桩基，可大大减少施工中对桩基碰撞所产生的意外损伤，安全防护可靠有保障。
(2)本实用新型创造性的提出固化土凭其自流性在桩周自然流淌，可形成大缓坡状态，不会形成掏刷。固化土硬化后可达到400kPa以上，既保证桩周不会因紊流冲击破碎，又能保障边界不会破损，保障缓坡结构持续稳定。
(3)本实用新型系统结构简单，可资源化利用航道或沉管疏浚淤泥，避免了传统防护结构的开山取石或采砂，保护生态环境，同时便于组织和施工，可有效降低生产和维护费用。
本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本实用新型中用于海上风机水下桩基冲刷防护的固化土制备系统的结构示意图。
图2为本实用新型中用于海上风机水下桩基冲刷防护的固化土制备系统的使用示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变形。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。
本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“海水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
海上风机水下桩基1P附近由于水流或旋涡的冲刷形成了冲刷坑2P，为了避免冲刷坑2P减弱桩基础承载力，危及桩基础及上部风机安全，因此需要对冲刷坑进行补填。
如图1-2所示，本实用新型的一优选实施方案提供一种用于海上风机水下桩基1P冲刷防护的固化土制备系统，包括甲板驳船100，泥浆池110，渣浆泵，挖机150，管路160，疏浚淤泥210，固化材料220；
其中，所述甲板驳船100移动至海上风机水下桩基1P周围，所述泥浆池110设置在所述甲板驳船100上，用于盛放海水、疏浚淤泥210和固化材料220，所述挖机150设置在所述甲板驳船上，用于将海水、疏浚淤泥210和固化材料220搅拌混合，得到固化土；
所述管路系统160一端连通于所述泥浆池110，另一端朝向海上风机水下桩基，以将固化土输入海上风机水下桩基四周，所述管路160连接所述渣浆泵，渣浆泵为整个输送提供动力。
所述渣浆泵为立式潜水泵，机身带有搅拌器，主要用于固化土的输送，型号和规格满足固化土泵送方量和技术需求。所有管路160上均设置有控制阀。
所述挖机150为长臂挖机，用于土料的隔船转运和固化土的拌和。挖机的数量为四个，每个泥浆池配置一个。型号和规格满足制备系统对挖机的方量和技术要求。
上述实施方案中，甲板驳船100移动至海上风机水下桩基周围，在甲板驳船100上的泥浆池110内，将海水、疏浚淤泥210和固化材料220搅拌混合，得到固化土，再将固化土投放至水下桩基四周，固化土硬化后可达到400kPa以上，既保证桩周不会因紊流冲击破碎，又能保障边界不会破损，保障缓坡结构持续稳定。
整个系统结构简单，而且整个系统可以随着风机水下桩基的位置变化而随时移动，还可以可资源化利用航道或沉管疏浚淤泥，避免了传统防护结构的开山取石或采砂，保护生态环境，同时便于组织和施工，可有效降低生产和维护费用。
另一实施方案中，进一步包括运输驳船200，所述运输驳船200上盛放所述疏浚淤泥210和所述固化材料220，所述挖机150将所述疏浚淤泥210和所述固化材料220吊至所述泥浆池110。
上述实施方案中，当需要施工时，首先利用运输驳船200将所述疏浚淤泥210和所述固化材料220运输至所述甲板驳船100附近。
另一实施方案中，进一步包括清水泵140，其用于将海水从大海中抽至所述泥浆池110内。
上述实施方案中，就地取材采用海水，不仅不需要远距离运输水，降低运输成本，而且操作更为方便，直接利用清水泵抽取即可。所述清水泵为立式潜水泵，主要用于海水的输送，按照预先设计好的配比从海中抽水到泥浆池，型号和规格满足制备系统对水量的方量和技术需求。
上述实施方案中，甲板驳船100依靠GPS定位靠近桩基，并下锚定位。疏浚淤泥210(或黏土)和固化材料220通过运输驳船200运输靠近甲板驳船100，疏浚淤泥(或黏土)210通过挖机150挖送至甲板驳船100上的泥浆池110，装至设计方量后，甲板驳船100上的清水泵140启动，往泥浆池110中抽入海水，达到设计方量后，挖机150开始利用挖斗将疏浚淤泥(或黏土)210和海水进行搅拌混合。混合均匀后，挖机150将运输驳船200上的固化材料220吊装至泥浆池110的上方，在保持悬空的状态下由人工破袋，并利用挖机150的移动，将固化材料220均匀的抛洒至泥浆池110中。固化材料220抛洒完成后，再通过挖机150将预先拌和好的泥浆和固化材料220搅拌混合，拌和均匀后，通过渣浆泵和管路160将固化土沿着风电桩基四周进行水下浇筑，直至完成冲刷坑的填筑，并达到设计标高。
所述的运输驳船主要用于疏浚淤泥(或黏土)和固化材料的运输，可以为平板驳船或是泥驳船等，大小规格满足运输需求。其中，疏浚淤泥(或黏土)散装在驳船表面，便于挖机的转运，固化材料使用吨袋装料，便于固化材料的吊装和添加。
另一实施方案中，所述泥浆池110有多个。比如，甲板驳船100上设置有四个泥浆池110，分别为1#泥浆池、2#泥浆池、3#泥浆池、4#泥浆池分别错开时间进行水下浇筑，比如当1#泥浆池110在挖机150上料时，2#和3#泥浆池110在进行固化土的搅拌，4#泥浆池110在进行固化土的水下浇筑。当4#泥浆池110在挖机150上料时，1#和2#泥浆池110在进行固化土的搅拌，3#泥浆池110在进行固化土的水下浇筑，依次类推，循环作业，既可保障固化土的搅拌时间，同时实现连续作业，保证固化土的水下连续浇筑，不产生分层情况，保障了固化土桩基防护的质量。但是泥浆池110的数量不限于此，也可以是更多。
另一实施方案中，所述固化材料采用袋装包装。
另一实施方案中，所述甲板驳船100和海上风机水下桩基保持不少于4m的安全距离，避免夹板驳船100距离水下桩基过近，造成危险。
另一实施方案中，所述管路系统160一端连通于所述泥浆池110，另一端通过水下浇筑管170朝向海上风机水下桩基，且所述水下浇筑管的管口位置与海床面保持不少于0.5m的高度，以利于固化土300在设计的防护范围内进行流动，同时防止水下固化土300的分散。
上述实施方案中，利用水下浇注管将流动态固化土吹填至指定部位，依靠可控的浆液流动性，自主流至需防护范围，施工便捷高效，且作业时无需靠近桩基，可大大减少施工中对桩基碰撞所产生的意外损伤，安全防护可靠有保障。
所述水下浇注管主要用于固化土的水下浇筑，材质为橡胶或其他类的软质管路，便于管路的起吊和移动。管路的规格和尺寸满足制备系统对管路的方量和技术要求。
根据本实用新型的一优选实施方案，所述的用于海上风机水下桩基冲刷防护的固化土制备系统中，所述泥浆池110四周设置有斜支撑。以保证泥浆池的稳定性。泥浆池应保证焊接质量完好，不发生漏浆。泥浆池110的数量设置为四个，双排并列布置在甲板驳船上，大小尺寸均一。中间留有过道，保障挖机顺利通行。
尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种用于海上风机水下桩基冲刷防护的固化土制备系统，其特征在于，包括甲板驳船，泥浆池，渣浆泵，挖机，管路，疏浚淤泥，固化材料；
其中，所述甲板驳船移动至海上风机水下桩基周围，所述泥浆池设置在所述甲板驳船上，用于盛放海水、疏浚淤泥和固化材料，所述挖机设置在所述甲板驳船上，用于将海水、疏浚淤泥和固化材料搅拌混合，得到固化土；
所述管路一端连通于所述泥浆池，另一端朝向海上风机水下桩基，以将固化土输入海上风机水下桩基四周，所述管路连接所述渣浆泵。
2.根据权利要求1所述的用于海上风机水下桩基冲刷防护的固化土制备系统，其特征在于，进一步包括运输驳船，所述运输驳船上盛放所述疏浚淤泥和所述固化材料，所述挖机将所述疏浚淤泥和所述固化材料吊至所述泥浆池。
3.根据权利要求1所述的用于海上风机水下桩基冲刷防护的固化土制备系统，其特征在于，进一步包括清水泵，其用于将海水从大海中抽至所述泥浆池内。
4.根据权利要求1所述的用于海上风机水下桩基冲刷防护的固化土制备系统，其特征在于，所述泥浆池有多个。
5.根据权利要求1所述的用于海上风机水下桩基冲刷防护的固化土制备系统，其特征在于，所述固化材料采用袋装包装。
6.根据权利要求1所述的用于海上风机水下桩基冲刷防护的固化土制备系统，其特征在于，所述甲板驳船和海上风机水下桩基保持不少于4m的安全距离。
7.根据权利要求1所述的用于海上风机水下桩基冲刷防护的固化土制备系统，其特征在于，所述管路一端连通于所述泥浆池，另一端通过水下浇筑管朝向海上风机水下桩基，且所述水下浇筑管的管口位置与海床面保持不少于0.5m的高度。
8.根据权利要求1所述的用于海上风机水下桩基冲刷防护的固化土制备系统，其特征在于，所述泥浆池四周设置有斜支撑。
9.根据权利要求4所述的用于海上风机水下桩基冲刷防护的固化土制备系统，其特征在于，所述挖机有多个，与所述泥浆池一一对应。
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