[實用新型]一種環形分區機械?水力聯合破土開槽裝置

有效

• 申請號: 201720255434.5
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN206721911U
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 練繼建;楊陽;劉潤;燕翔
• 申請（專利權）人: 天津大學前沿技術研究院有限公司
• 主分類號: E02D27/42
• 分類號: E02D27/42;E02D27/18;E02D23/08
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司12002
• 代理人: 侯力

技術領域

本實用新型涉及海上風電基礎結構，特別是一種環形分區機械-水力聯合破土開槽裝置。

背景技術

近年來，海上風電開發形勢良好，我國沿岸相繼建成了多個海上風電場。海上風電具有風場湍流度低、不占用耕地、年利用小時高等優勢，這些特點使得海上風電顯著優于陸上風電。不過，海上風電的開發也面臨著巨大的挑戰。海上環境復雜，風、浪、流及腐蝕等耦合作用顯著。因此海上風電的開發對其基礎結構在施工與運行過程中的要求都較高。目前，我國海上風電運用較多的基礎結構為樁基礎或復合樁基礎，其設計簡單，技術成熟且易于施工。不過，樁基礎成本較高，在橫向荷載下(風、浪、流等)的水平向變形較大，某些環境下，樁基礎并非最優的基礎形式。隨著工業技術的不斷發展，科學界與工業界發現寬淺式筒形基礎可有效抵抗海上風機在工作過程中的較大橫向荷載，且其結構簡單，成本較低，施工便捷。由此，針對海上風機筒形基礎的研究逐步開展并逐漸深入，而筒形基礎結構也逐步在我國東部沿海地區的海上風電場建設當中得以應用。

現階段，筒形基礎多采用薄壁鋼筒結構，該結構簡單輕便，易于制造，也易于負壓下沉。不過，對于某些地質條件，筒形基礎的下沉作業需要施加很大的負壓，而過大的負壓會導致筒壁的屈曲變形，最終影響結構的安全穩定。為此，一些學者建議使用鋼混結構的筒形基礎。但鋼混筒形基礎為厚壁結構，下沉過程的端阻力很大，不能保證快速有效的下沉作業。為此，學者們又進一步提出了在鋼混筒形基礎底部設置破土裝置，如開槽破土或高壓噴射破土。然而，目前的破土裝置都是整體結構，整體破土。一旦筒形基礎的不同部位的地質結構存在差異，很容易造成筒形基礎下沉過程中的水平度失衡。另外，目前并未有一種破土裝置具有沖沙或排沙功能，當土體擾動后，擾動的土體依然存在筒形基礎下部，使得基礎的沉放效率不高，并存在擴大土體擾動區域的風險。為此，本申請提出一種采用水力與機械聯合作用進行破土的環形分區的開槽破土裝置，其有效限制了擾動土體的區域范圍，實現了分區控制，保證了水平度的控制，并加設了沖沙排沙裝置，從而有效保證了筒形基礎快速有效安全的沉放作業。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對上述存在問題，提出一種環形分區機械-水力聯合破土開槽裝置，該裝置有效限制了擾動土體的區域范圍，實現了分區控制，保證了水平度的控制，并加設了沖沙排沙裝置，從而有效保證了筒形基礎快速有效安全的沉放作業。

本實用新型的技術方案：

一種環形分區機械-水力聯合破土開槽裝置，由分區破土槽、分區隔板、拉索導向槽、定滑輪、旋轉動力系統、拉索、導向塊、破土刷、防堵塊、沖沙管及排沙管構成，筒形基礎邊壁底部通過6-10個分區隔板分隔為6-10個分區破土槽；分區破土槽為兩圈鋼板結構，鋼板厚度5-10mm，高度為0.5-1.2m，在每個分區破土槽內的混凝土邊壁內部設置條拉索導向槽，拉索導向槽頂部貫穿至筒形基礎頂部，底部通向分區破土槽；每個拉索導向槽底端設置定滑輪，而頂端設置旋轉動力系統；拉索導向槽內部設置拉索，拉索從一端的旋轉動力系統連出，通過拉索導向槽連接該側的定滑輪，然后再連接另一端的定滑輪，再通過這一測的拉索導向槽連接該側的旋轉動力系統；拉索導向槽上部分別設置導向塊，使得拉索的底部可沿土體平面做往復運動；拉索底部設置七個破土刷，材料為柔性鋼絲材料，長度20-30cm；破土刷兩側分別設置防堵塊，以保證破土刷的持續破土功能；在每個分區破土槽內的混凝土邊壁內部分別設置一根沖沙管與一根排沙管，分設在拉索導向槽外側，沖沙管直徑12-15cm，排沙管直徑12-15cm；沖沙管與排沙管的頂部均延伸出筒形基礎邊壁并與沖沙裝置連接，底部分別延伸至邊壁下緣，并與分區破土槽聯通；開槽裝置設置于分區破土槽對應的筒形基礎的壁內，筒形基礎邊壁頂部連接過渡段。

該裝置的破土原理如下：1)當筒形基礎12下沉時，每個分區破土槽1內的土體與外界相互獨立；2)開啟旋轉動力系統5后，拉索6帶動破土刷8開始做橫向往復運動，使得土體擾動產生流動性；3)沖沙管11內水體沖至分區破土槽 1內，進一步增強擾動土體的流動性，并攜帶土體沖至排沙管12內，隨即土體通過排沙管12與相應排沙裝置排至筒外，完成破土工作。

該裝置適用于厚壁鋼筋混凝土筒形基礎的下沉施工。

本實用新型的有益效果是：