CN220284921U - 海上风电桩桶复合基础桩桶间冲吸式清淤装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种海上风电桩桶复合基础桩桶间冲吸式清淤装置，包括吸泥装置、高压水枪冲刷装置和钻进装置；吸泥装置包括吸泥泵、吸泥软管、橡胶吸嘴和吸泥钢管；高压水枪冲刷装置包括高压水泵、高压水管和高压喷嘴；钻进装置包括电机、转轴、钻头和保护套；该装置通过在吸泥装置、高压水枪冲刷装置和钻进装置的相互配合下，有效解决了桶形基础桩桶间清淤困难问题，能够实现将淤泥打散且不会造成淤泥二次重新吸附在桩桶间，不仅大幅节省灌浆施工成本，且能够有效加快效率，缩短工期，加快推广应用桩桶复合基础在海上风电基础型式中的应用。

Description

海上风电桩桶复合基础桩桶间冲吸式清淤装置

技术领域

本实用新型涉及海上风电桩基础灌浆施工技术领域，特别涉及一种海上风电桩桶复合基础桩桶间冲吸式清淤装置。

背景技术

在海上风电施工项目中，基础施工是必不可少的关键工序，桩基础的稳定对海上风电项目后续的风机安装及风场运维，风场寿命有着重要的关系，而在一些上层地质层较软弱且持力层局部有暗礁、岩层分布的风场，单桩基础底端进入此持力层中需先进行嵌岩，然后进行锤击沉桩，施工成本太高；假如单桩基础底端不进入此地层，单凭上部深厚淤泥质土体抗力，基础的桩身承载力又不满足风机机型的设计要求，此时桶形基础的运用不仅可以避免单桩基础进入岩层，还能保证风机基础的桩身承载力，且桶形基础的贯入能很好的解决单桩桩周的冲刷问题，降低成本。但桶形基础贯入后为使桶形基础与单桩基础形成整体，需将桶形基础与单桩基础之间淤泥清除并将清除后的空间采用高强度灌浆料使之形成有效连接。目前桩桶间清淤采用气举清淤管，利用高压水枪将桩桶间淤泥冲散后采用负压将淤泥清理出去。考虑此类方法受涌浪以及潮流影响较大，且海底土质为淤泥等流塑性较大的土质时难以一次清理彻底，淤泥易二次吸附在桩桶间，从而导致多次清淤，增加了灌浆成本，延长了工期。因此，基于上述现存的技术问题，有必要设计一种用于海上风电桩桶复合基础桩桶间冲吸式清淤设备。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种解决上述技术问题的海上风电桩桶复合基础桩桶间冲吸式清淤装置。

为此，本实用新型技术方案如下：

一种海上风电桩桶复合基础桩桶间冲吸式清淤装置，包括吸泥装置、高压水枪冲刷装置和钻进装置；其中，

吸泥装置包括吸泥泵、吸泥软管、橡胶吸嘴和吸泥钢管；吸泥泵的进泥端通过吸泥软管与吸泥钢管顶端连接并形成连通；吸泥钢管的底端侧壁上开设有与吸泥钢管底端开口相连通的锥形坡口；

高压水枪冲刷装置包括高压水泵、高压水管和高压喷嘴；高压喷嘴设置在吸泥钢管的锥形坡口邻侧，高压水泵通过高压水管与高压喷嘴相连接并形成连通；

钻进装置包括电机、转轴和钻头；电机以其输出轴竖直朝下的方式设置，并通过电机支架固定在吸泥装置顶部邻侧；转轴以平行于吸泥钢管的方式设置在护套邻侧；钻头为锥形钻头，其以斜向朝向吸泥钢管锥形坡口处的方式设置在锥形坡口邻侧，并通过联轴器使钻头连接轴与转轴底端连接固定。

进一步地，在吸泥钢管的外侧还设置有护套；护套为一套装在吸泥钢管外侧的圆柱形筒状笼体，其由呈平行且间隔设置的三个环形体、以及沿三个环形体圆周方向均布并固定在三个环形体上的四根加强筋构成；护套的三个环形体固定在吸泥钢管的外壁上。

进一步地，在吸泥钢管的顶端外壁上设置有起吊吊耳。

进一步地，吸泥泵的排泥端连接有排泥管，排泥管的另一端设置在淤泥至指定位置处。

进一步地，吸泥钢管的长度与清淤处的水深相适应，使吸泥钢管顶部露出至水面以上；吸泥钢管和吸泥软管的内径相同，并与吸泥泵的排量相适应。

进一步地，吸泥装置还包括橡胶吸嘴，其为一侧设有开口的筒形橡胶套；橡胶吸嘴的开口宽度与吸泥钢管上锥形坡口的宽度相适应，使橡胶吸嘴以其开口与吸泥钢管上的锥形坡口相贯通的方式套装并固定在吸泥钢管底端。

进一步地，电机外侧套装有防水罩。

进一步地，钻头的连接轴上套装有橡胶保护套，且橡胶保护套的设置位置与吸泥钢管的锥形坡口上侧管柱外壁相对应，以保证钻头与吸泥钢管之间留有间隙。

与现有技术相比，该海上风电桩桶复合基础桩桶间冲吸式清淤装置由吸泥装置、高压水枪冲刷装置和钻进装置构成，有效解决了桶形基础桩桶间清淤困难问题，能够实现将淤泥打散且不会造成淤泥二次重新吸附在桩桶间，不仅大幅节省灌浆施工成本，且能够有效加快效率，缩短工期，加快推广应用桩桶复合基础在海上风电基础型式中的应用。

附图说明

图1为本实用新型的海上风电桩桶复合基础桩桶间冲吸式清淤装置的结构示意图；

图2为本实用新型的海上风电桩桶复合基础桩桶间冲吸式清淤装置的侧视图；

图3为图1的局部放大图；

图4为图2的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的说明，但下述实施例绝非对本实用新型有任何限制。

参见图1、图2，该海上风电桩桶复合基础桩桶间冲吸式清淤装置包括吸泥装置1、高压水枪冲刷装置2和钻进装置3。

吸泥装置1包括吸泥泵101、吸泥软管102、起吊吊耳103、护套104、橡胶吸嘴105和吸泥钢管106。

吸泥泵101根据施工需求放置在施工船舶甲板上或通过支架放置在水面上；吸泥泵101的排泥端连接有排泥管，以使自吸泥泵101排出的淤泥至指定位置处。

吸泥软管102的一端与吸泥泵101的进泥端相连接并形成连通、另一端与吸泥钢管106顶端连接并形成连通，以通过吸泥软管102将具有高度差的吸泥泵101与吸泥钢管106相连接，以将水下淤泥吸出并排出至船上指定存泥处。

起吊吊耳103固定在吸泥钢管106的顶端外壁上，其用于通过吊索将吸泥钢管106下放至指定清淤位置处并进行暂固，同时也方便后续上提吸泥钢管106回施工船舶上。

吸泥钢管106为一根圆柱形厚壁钢管，其底端侧壁上开设有与吸泥钢管106相连通的锥形坡口，使淤泥能够同时从钢管底端开口处以及锥形坡口处进入至钢管内腔中；其中，吸泥钢管106的长度与清淤处的水深相适应，吸泥钢管106和吸泥软管102的内径相同，并与吸泥泵101的排量相适应。

橡胶吸嘴105为一侧设有开口的筒形橡胶套，使其径向截面为C形；橡胶吸嘴105的内径与吸泥钢管106的底端外径相适应，且开口的宽度与吸泥钢管106上锥形坡口的宽度相适应；橡胶吸嘴105以其开口与吸泥钢管106上的锥形坡口呈上下贯通的方式套装并固定在吸泥钢管106底端，以利用橡胶吸嘴105对淤泥中的石子等硬质物与吸泥钢管106之间可能发生的碰撞起到缓冲作用。

护套104为一套装在吸泥钢管106外侧的圆柱形筒状笼体，其由呈平行且间隔设置的三个环形体、以及沿三个环形体圆周方向均布并焊接固定在三个环形体上的四根加强筋构成；护套104通过将其上的三个环形体焊接固定在吸泥钢管106的外壁上实现与吸泥钢管106连接固定；其中，护套104的长度与吸泥钢管106的长度相适应，使其基本包覆在吸泥钢管106外侧，即护套104的顶端位于起吊吊耳103下侧、底端位于锥形坡口上侧。

在该吸泥装置1中，水面及水面以下采用吸泥钢管106进行吸泥，可以有效增加吸泥管的强度，以防止了海浪等因素对普通吸泥软管造成的损伤；护套104的设置能够有效防止了装置因海浪等因素影响从而造成与施工区域磕碰而对装置本身造成损伤；吸泥钢管106底端的橡胶吸嘴105起缓冲作用。

高压水枪冲刷装置2包括高压水泵201、高压水管202和高压喷嘴203；具体地，高压水泵201根据施工需求放置设置在吸泥泵101邻侧，其进水端通过进水管与船上储水装置或水体连通，其出水端与高压水管202的一端连接并形成连通；高压水管202的长度与吸泥钢管106的长度相适应，使其另一端能够沿吸泥钢管106伸至靠近锥形坡口处；高压喷嘴203安装在高压水管202的另一端，并以喷嘴开口以朝向锥形坡口的方式设置；该高压水枪冲刷装置2通过高压水泵201对水进行加压，并通过高压水管202经高压喷头203对海底桩桶间泥土进行冲刷打散，以便于而后由吸泥装置将淤泥吸出，从而达到清淤的目的。

参见图3和图4，钻进装置3用于当海底土质为淤泥等流塑性较高的土质情况时，单独利用高压水枪冲刷装置2不能将泥土有效打散，因而将其与高压水枪冲刷装置2配合使用，以加快清淤效率；具体地，钻进装置3包括电机301、转轴303、联轴器304、保护套306和钻头305；其中，

电机301以其输出轴竖直朝下的方式设置，并通过电机支架固定在护套104顶部邻侧；由于钻进装置为近水作业，因此，电机301应始终位于水面以上，且其外侧还套装有防水罩；

转轴303以平行于吸泥钢管106的方式设置在护套104邻侧，其长度与吸泥钢管106的长度相适应，使转轴303的管端接近吸泥钢管106的锥形坡口处；

钻头305采用锥形钻头，其以斜向朝向吸泥钢管106的锥形坡口的方式(即钻头305的轴线方向与转轴303的轴线方向之间所成夹角为钝角)设置在锥形坡口邻侧，并通过联轴器使钻头连接轴与转轴303底端连接固定；使用时，电机301驱动转轴303转动，进而带动钻头305在吸泥钢管106的锥形坡口邻侧以转轴303为轴线作圆周运动，以打散泥土；

参见图3，作为本实施例的一个优选技术方案，在钻头305的连接轴上还套装有橡胶保护套306，用于防止钻头使用过程中偏心而撞到吸泥管，起到缓冲作用；具体地，橡胶保护套306的套装位置与吸泥钢管106的锥形坡口上侧管柱外壁相对应，使钻头305在作周向运动的过程中，每转至锥形坡口上侧管柱外壁邻侧时，有效放置钻头因偏心运动与吸泥钢管106外壁发生碰撞而受损。

在实际应用中，由于高压水枪冲刷装置2与钻进装置3配合使用，高压水管202上侧通过绑带固定在护套104的加强筋上、下侧通过绑带依次固定在转轴303和钻头305的连接杆(或橡胶保护套306)上，以保证高压水管202底端的喷头喷射区域与钻头305的钻进区域相适应。

采用该海上风电桩桶复合基础桩桶间冲吸式清淤装置实现清淤作业的具体方法如下：

S1、根据清淤现场水体情况，选择合适长度的部件并组装得到清淤设备后，通过运输船将设备运输至现场；

S2、运输船到场后通过起吊吊耳起吊该清淤设备，并根据施工要求下放该设备至合适位置，以便于清淤；吸泥泵和高压水泵根据施工需求固定在在施工船舶甲板上或通过支架置于水面上；

S3、首先采用高压水枪冲刷装置2、或采用高压水枪冲刷装置2与钻进装置相配合，对清淤位置的泥土进行高压水打散、或高压水打散与钻头钻进打散相配合，将清淤作业位置的泥土完全打散，以加快清淤效率；

S4、启动吸泥泵，将打散的淤泥吸出，并排至指定位置处；

S5、待完成清淤后，起吊该清淤设备，以进行后续施工作业。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种海上风电桩桶复合基础桩桶间冲吸式清淤装置，其特征在于，包括吸泥装置(1)、高压水枪冲刷装置(2)和钻进装置(3)；其中，

吸泥装置(1)包括吸泥泵(101)、吸泥软管(102)、橡胶吸嘴(105)和吸泥钢管(106)；吸泥泵(101)的进泥端通过吸泥软管(102)与吸泥钢管(106)顶端连接并形成连通；吸泥钢管(106)的底端侧壁上开设有与吸泥钢管(106)底端开口相连通的锥形坡口；

高压水枪冲刷装置(2)包括高压水泵(201)、高压水管(202)和高压喷嘴(203)；高压喷嘴(203)设置在吸泥钢管(106)的锥形坡口邻侧，高压水泵(201)通过高压水管(202)与高压喷嘴(203)相连接并形成连通；

钻进装置(3)包括电机(301)、转轴(303)和钻头(305)；电机(301)以其输出轴竖直朝下的方式设置，并通过电机支架固定在吸泥装置(1)顶部邻侧；转轴(303)以平行于吸泥钢管(106)的方式设置在护套(104)邻侧；钻头(305)为锥形钻头，其以斜向朝向吸泥钢管(106)锥形坡口处的方式设置在锥形坡口邻侧，并通过联轴器使钻头连接轴与转轴(303)底端连接固定。

2.根据权利要求1所述的海上风电桩桶复合基础桩桶间冲吸式清淤装置，其特征在于，在吸泥钢管(106)的外侧还设置有护套(104)；护套(104)为一套装在吸泥钢管(106)外侧的圆柱形筒状笼体，其由呈平行且间隔设置的三个环形体、以及沿三个环形体圆周方向均布并固定在三个环形体上的四根加强筋构成；护套(104)的三个环形体固定在吸泥钢管(106)的外壁上。

3.根据权利要求1所述的海上风电桩桶复合基础桩桶间冲吸式清淤装置，其特征在于，在吸泥钢管(106)的顶端外壁上设置有起吊吊耳(103)。

4.根据权利要求1所述的海上风电桩桶复合基础桩桶间冲吸式清淤装置，其特征在于，吸泥泵(101)的排泥端连接有排泥管，排泥管的另一端设置在淤泥至指定位置处。

5.根据权利要求1所述的海上风电桩桶复合基础桩桶间冲吸式清淤装置，其特征在于，吸泥钢管(106)的长度与清淤处的水深相适应，使吸泥钢管(106)顶部露出至水面以上；吸泥钢管(106)和吸泥软管(102)的内径相同，并与吸泥泵(101)的排量相适应。

6.根据权利要求1所述的海上风电桩桶复合基础桩桶间冲吸式清淤装置，其特征在于，还包括橡胶吸嘴(105)，其为一侧设有开口的筒形橡胶套；橡胶吸嘴(105)的开口宽度与吸泥钢管(106)上锥形坡口的宽度相适应，使橡胶吸嘴(105)以其开口与吸泥钢管(106)上的锥形坡口相贯通的方式套装并固定在吸泥钢管(106)底端。

7.根据权利要求1所述的海上风电桩桶复合基础桩桶间冲吸式清淤装置，其特征在于，电机(301)外侧套装有防水罩。

8.根据权利要求1所述的海上风电桩桶复合基础桩桶间冲吸式清淤装置，其特征在于，钻头(305)的连接轴上套装有橡胶保护套(306)，且橡胶保护套(306)的设置位置与吸泥钢管(106)的锥形坡口上侧管柱外壁相对应，以保证钻头(305)与吸泥钢管(106)之间留有间隙。