[發明專利]海上風電樁基的防沖刷結構

在審

• 申請號: 202010743294.2
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111827367A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 魏克湘;李鐵鷹;楊文獻;周舟;楊博
• 申請（專利權）人: 湖南工程學院
• 主分類號: E02D31/06
• 分類號: E02D31/06;E02D27/12;E02D27/42
• 代理公司: 湖南喬熹知識產權代理事務所(普通合伙) 43262
• 代理人: 熊嫻

本發明公開了一種海上風電樁基的防沖刷結構，包括單樁和防護件，所述防護件套設于單樁，所述單樁設有限位層，所述防護件固定于限位層，所述防護件為圓錐形，所述防護件與單樁之間設有楔形塊，所述防護件與楔形塊接觸處設有耐磨層。本發明提供一種海上風電樁基的防沖刷結構，使樁周土體免受水流的沖刷，增強了防護效果，能夠可以有效的阻擋渦流的前進，降低渦流的能量，起到保護樁基的作用。

技術領域

本發明涉及海上風機技術領域，具體涉及一種海上風電樁基的防沖刷結構。

背景技術

風能是可再生清潔能源，海上風電對風能利用率高且對人類生產、生活的影響小，適合沿海城市建設和發展。然而海上風電場處于風、波浪、潮流等動力共同作用的海洋環境，風機基礎周圍發生局部沖刷，沖刷坑的形成降低了海上風機的穩定性，嚴重的可致失穩、倒塌，造成重大損失。風機基礎除了承受自身的荷載，還受到風機葉片轉動產生的側向壓力，穩定性要求高，因此，研究海上風電樁基局部沖刷具有重要的工程應用價值。

隨著近海及河口地區的碼頭棧橋和跨江、跨海大橋的建設，對于潮流作用下的樁基沖刷越加重視。潮流作用下的沖刷相對恒定流具有一定的差異性。波浪作用下的圓柱周圍局部沖刷，周圍水流中的漩渦隨著KC數變化，產生不同的沖淤形態。

波浪作用下，風電樁基局部最大沖刷深度隨波數的增加而增大。樁基迎浪側反射波與前進波疊加后形成波能更大的駐波，造成樁基前側半圓形區域沖刷，兩側為波浪散射沖淤過渡區，背側則為波浪掩護輕微淤積區，形成回轉流。

風電場所所處海域位置受到潮汐水流的作用，樁基周圍發生沖刷，沖刷坑形態呈橢圓形，樁基前后兩側沖刷范圍小，沖刷深度大，左右兩側沖刷范圍大，沖刷深度小，形成馬蹄渦流。

波浪與潮流共同作用時，樁基受到波流共同作用，沖刷深度和范圍比單純水流和波浪作用的疊加效果更大，波浪作用使樁基周圍泥沙往復振蕩，運動的泥沙顆粒隨著水流發生位置變化，從而形成沖刷坑。

海上風電樁基基礎是支撐整個海上風力機的關鍵所在，造價約為在整個海上風力發電裝置的14％左右，而海上風力發電機發生的事故多為樁基基礎不穩造成的。由于波浪和潮流的作用，海上風電樁基基礎周圍的泥沙將會發生沖刷并形成沖坑，沖刷坑將會對樁基基礎的穩定性產生影響。此外，在海床表面附近夾雜著泥沙的水流不斷沖刷著樁基基礎，腐蝕破壞樁基基礎表面，嚴重時會造成海上風力機機組的坍塌。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種海上風電樁基的防沖刷結構，使樁周土體免受水流的沖刷，增強了防護效果，能夠可以有效的阻擋渦流的前進，降低渦流的能量，起到保護樁基的作用。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種海上風電樁基的防沖刷結構，包括單樁和防護件，所述防護件套設于單樁，所述單樁設有限位層，所述防護件固定于限位層，所述防護件為圓錐形，所述防護件與單樁之間設有楔形塊，所述防護件與楔形塊接觸處設有耐磨層。

作為上述技術方案的進一步改進為：

上述方案中，優選地，所述限位層為限位塊或限位環，所述限位層與單樁固定連接。

上述方案中，優選地，所述防護件設有多個防護筒，所有防護筒固定連接圍城圓錐形，每個所述防護筒設有多個分流孔，相鄰防護筒的分流孔錯位布設。

上述方案中，優選地，所述單樁位于限位層以下的部分為錐形。

上述方案中，優選地，所述耐磨層按質量百分比計包括以下組分：

上述方案中，優選地，所述耐磨層設有兩層，兩層所述耐磨層之間設有過渡層。

上述方案中，優選地，所述過渡層按質量百分比計包括以下組分：