[發(fā)明專利]一種生態(tài)型風電樁基護底結(jié)構(gòu)及設(shè)計方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110405982.2
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113107020A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張娜;金越睿;王亥索;蔣學煉;何小松;谷雪清
• 申請（專利權(quán)）人: 天津城建大學
• 主分類號: E02D31/00
• 分類號: E02D31/00;E02D27/12;E02D27/52;A01G33/00;G06F30/28
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 蒙建軍

本發(fā)明公開了一種生態(tài)型風電樁基護底結(jié)構(gòu)及設(shè)計方法，屬于樁基護底技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于，包括：S1、獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括：沿海0～10m近岸的波高H、波長L、水深D、風電樁基的基礎(chǔ)寬度d；S2、獲取底流速、水深與塊石質(zhì)量之間的關(guān)系；根據(jù)波高H、波長L和水深D，計算底流速V；計算出不同底流速下穩(wěn)定塊石的質(zhì)量W：并擬合出底流速V、水深D與塊石質(zhì)量W之間的關(guān)系；S3、確定塊石防護范圍；S4、在塊石間填充級配石；S5、在級配石上固定大葉藻；S6、在塊石上鋪設(shè)加固網(wǎng)，將加固網(wǎng)的四周固定。本發(fā)明的技術(shù)方案既能防海浪對風電樁的沖刷，同時又具有生態(tài)環(huán)保的特點，即在防沖刷的同時，能夠改善水質(zhì)修復生態(tài)環(huán)境。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于樁基護底技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生態(tài)型風電樁基護底結(jié)構(gòu)及設(shè)計方法。

背景技術(shù)

海上風力發(fā)電機大直徑鋼管樁基礎(chǔ)在海流和波浪作用下，會在樁周局部海域引發(fā)強勁的水流或高速旋轉(zhuǎn)的旋渦，這些水流或旋渦具有較高的沖刷能力，從而在局部范圍內(nèi)形成沖刷坑，減弱樁基礎(chǔ)承載力，危及樁基礎(chǔ)。

關(guān)于海上風電樁基的防沖刷技術(shù)，國內(nèi)外已經(jīng)有不少學者做了大量的理論研究工作。現(xiàn)有公開技術(shù)有：(1)拋填法是目前采用最廣泛的方法，主要有拋填砂袋、拋填石塊等。施工中準備好砂包或級配碎石，按照設(shè)計的范圍和厚度拋填至基礎(chǔ)樁周圍。拋填法具有取材范圍廣、船舶機械要求不高、施工時間短、施工方便的特點，但其施工精度差，流失量大，防護層成型效果差。(2)土工布法主要有砂被覆蓋或連鎖排覆蓋，尤其是砂被法在國內(nèi)早期的海上風電場應(yīng)用實例較多，砂被或連鎖排整體加工制作，通過吊架或敷設(shè)船整體安裝鋪設(shè)，海上施工周期相對較短，鋪設(shè)位置及均勻性的控制相對較好，但是該方法會導致有風電樁基的地方寸草不生，破壞海底的生態(tài)。(3)仿生海草技術(shù)是基于海洋仿生學開發(fā)研制的海底防沖刷技術(shù)，其作用機理是：仿生海草錨固在海底需要防止沖刷的預(yù)定位置，海底水流流經(jīng)這一片仿生海草時，由于海草的柔性粘滯阻尼作用，流速降低，使得水流中攜帶的泥沙在重力作用下不斷沉積到仿生海草安裝基墊上。但是某些海域由于海底流速較快，沙粒粒徑較小，無法形成有效沉積覆蓋的仿生草區(qū)域。(4)根據(jù)沖刷機理可知，樁周沖刷在初始階段沖深發(fā)展很快，之后會趨于恒定，不同海域的水流和地質(zhì)情況對沖深的發(fā)展速度和極限平衡沖深影響非常顯著。工程實踐中也有充分考慮沖刷余量，不進行基礎(chǔ)防護的做法。預(yù)留沖刷長度在海上風電工程實際中應(yīng)用較少，在橋墩、海洋平臺支柱工程中有較多應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種生態(tài)型風電樁基護底結(jié)構(gòu)及設(shè)計方法。該生態(tài)型風電樁基護底結(jié)構(gòu)及設(shè)計方法分析了0～10m近岸不同波高、波長以及水深與底流速的關(guān)系，并擬合公式得出了底流速、水深與穩(wěn)定塊石質(zhì)量之間的關(guān)系，為生態(tài)型風電樁基護底結(jié)構(gòu)的生態(tài)性提供了理論依據(jù)。

本發(fā)明的第一目的是提供一種生態(tài)型風電樁基護底結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，包括如下步驟：

S1、獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括：沿海0～10m近岸的波高H、波長L、水深D、風電樁基的基礎(chǔ)寬度d；

S2、獲取底流速、水深與塊石質(zhì)量之間的關(guān)系；具體為：

根據(jù)上述波高H、波長L和水深D，計算底流速V；

計算出不同底流速下穩(wěn)定塊石的質(zhì)量W：并擬合出底流速V、水深D與塊石質(zhì)量W之間的關(guān)系；

W＝2.276×D+21.488×V (2)

S3、確定塊石防護范圍，所述塊石防護范圍應(yīng)不小于2倍基礎(chǔ)寬度；

S4、在塊石間填充級配石；

S5、在級配石上固定大葉藻；

S6、在塊石上表面鋪設(shè)加固網(wǎng)，將加固網(wǎng)的四周固定。

優(yōu)選地，所述S5具體為：