[發明專利]一種裝配式海上風電基礎防沖刷消能結構及其安裝方法

在審

• 申請號: 202011508832.6
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112523266A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 張二林
• 申請（專利權）人: 天津水運工程勘察設計院
• 主分類號: E02D31/00
• 分類號: E02D31/00;E02D31/06;E02D27/42;E02D27/12
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 李鳳

本發明公開了一種裝配式海上風電基礎防沖刷消能結構，設有環繞在單樁基礎周圍的中心護筒以及扣套在中心護筒外側的環形球面頂板，環形球面頂板的球心在結構下方，在中心護筒內側設有護墊，環形球面頂板和中心護筒上端固定、下端通過環形底板連接，在由它們構成的消能腔室內設有徑向隔板和周向隔板，在周向隔板、徑向隔板和環形球面頂板上均設有消能孔，在環形球面頂板上固定有消能塊；該消能結構是采用至少兩瓣裝配單元拼接而成的，裝配單元采用鋼混結構，兩側各設有一個徑向隔板，頂部球面板上連接有吊環。本發明還公開了上述消能結構的安裝方法。本發明的消能結構能夠有效保護海上風電基礎周圍的土體，并且安裝簡便，造價低。

技術領域

本發明涉及海洋工程領域，特別涉及一種裝配式海上風電基礎防沖刷消能結構及其安裝方法。

背景技術

風能作為一種清潔的可再生能源，具有相當廣闊的應用前景。經過幾十年的發展，陸地風能和海上風能的應用開發都取得了令人矚目的成就。其中，海上風電有其獨特的優勢。將風電場建在海上，可利用海上得天獨厚的廣闊空間和風力資源，實現規模化效益，降低風力發電的成本。海上風電基礎結構有單樁基礎、高樁承臺基礎、導管架基礎、三腳架基礎、筒形基礎及浮式基礎等，其中單樁基礎因結構簡單等優點是應用最為廣泛的基礎形式。單樁基礎在工程應用中面臨的主要問題是解決沖刷對其造成的不利影響。

單樁基礎周圍土體在波浪和海流作用下發生沖刷，將極大削弱樁基的水平承載能力。特別是對初始埋深相對較淺的樁基，沖刷引起的水平承載弱化效應尤為顯著。沖刷使得樁基埋深減小，同時水平荷載作用力臂增加(即相對于樁土界面處的彎矩荷載增大)，進而影響樁基變形和樁土間作用力的分布。除此之外，沖刷將造成更大面積的樁基暴露在海水環境中，增大腐蝕發生的機會，而腐蝕是加速風機基礎老齡失效的另一主要原因。

目前，風機基礎防沖刷主要采取三種方式。第一種為傳統的拋石結構，該方法施工簡單，但常常由于拋石級配不良導致防沖效果欠佳；第二種為砂被、砂袋，砂被、砂袋的耐久性較差；第三種為淤泥固化，其通過改變淤泥性質達到防沖刷目的，但該方式將會殺死底棲生物，破壞環境，而且其耐久性也有待工程檢驗。

為此，有必要發明一種海上風電基礎防沖刷消能裝置，使其既能長時間有效保護海上風電基礎周圍的土體，又能保證經濟性和安裝便利性。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種裝配式海上風電基礎防沖刷消能結構及其安裝方法，該結構可有效保護海上風電基礎周圍的土體，并且安裝簡便，造價低。

本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的一個技術方案是：一種裝配式海上風電基礎防沖刷消能結構，該消能結構設有環繞在單樁基礎周圍的中心護筒以及扣套在所述中心護筒外側的環形球面頂板，所述環形頂部球面板的球心在該消能結構的下方，在所述中心護筒內側設有護墊，所述環形球面頂板和所述中心護筒上端固定、下端通過環形底板連接，在由所述環形底板、所述環形球面頂板和所述中心護筒構成的消能腔室內設有徑向隔板和周向隔板，在所述周向隔板、所述徑向隔板和所述環形球面頂板上均設有消能孔，在所述環形球面頂板上固定有消能塊；該消能結構是采用至少兩瓣沿周向均分的裝配單元拼接而成的，所述裝配單元采用鋼混結構，在所述裝配單元的兩側各設有一個所述徑向隔板，在所述裝配單元的頂部球面板上連接有吊環。

所述環形球面頂板的上端切線方向水平，下端與海底夾角120°～150°。

所述環形球面頂板的下端外徑為2～5倍樁基直徑，垂向高度為2～5米。

所述消能塊為邊長為0.1～0.3米的正方體鋼筋混凝土塊。

本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的另一個技術方案是：一種上述裝配式海上風電基礎防沖刷消能結構的安裝方法，裝配單元在陸地完成預制，通過船舶運輸至風機現場；通過在單樁基礎周圍設置消能結構的區域鋪設碎石找平海底面，采用海上起重設備吊裝裝配單元完成拼裝，然后在環形球面頂板的下端外側鋪設碎石護腳。