海上风电吸力筒基础固化拦沙复合冲刷防护方法与流程

1.本发明属于海上风电工程领域，具体涉及一种海上风电吸力筒基础固化拦沙复合冲刷防护方法。


背景技术：

2.近十年以来，海上风电产业发展迅速。随着海上风场向深远海等自然条件恶劣海区的不断延伸，海上风电基础的安全性也越来越受到人们的重视。其中，水下基础冲刷对结构安全的影响尤为突出。随着吸力筒风机基础的推广应用，基础冲刷的危害也愈发突出。吸力筒基础直径一般可达到10m甚至20m左右，其对水流的阻挡作用显著，基础周围更易产生冲刷坑。且由于吸力筒基础一般属于浅基础，基础埋深约为筒体直径的0.75~1.25倍，筒体周围的冲刷坑往往深达0.5倍筒体直径左右，这将严重削弱吸力筒基础的抗倾覆与抗拔承载力，危及风电结构的整体安全。
3.当前，海上风电工程中仍大量采用抛石或砂被防护的防冲刷保护工艺。上述防护措施不仅施工较为复杂，且难以实现长期防护。受制于施工精度的影响，抛填体不能完全覆盖在海床表面，故在海流的反复冲刷下，裸露的海床土也逐渐被掏蚀，导致新的冲刷坑产生且不断扩大。此外，由于吸力筒基础直径相比于单桩基础更大，因此其冲刷防护范围也更大。常规的抛石防护工艺难以适用于吸力筒型基础周围大范围的冲刷防护。
4.因此，针对目前存在的问题，本技术提出一种适用于海上风电吸力筒基础的固化拦沙复合冲刷防护方法，通过优化吸力筒基础安装时的注浆工艺并结合主动聚沙的柔性结构体，实现筒体周围海床土的固化与主动聚沙的冲刷防护，解决目前海上风电吸力筒基础的冲刷防护难题。


技术实现要素：

5.为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种海上风电吸力筒基础固化拦沙复合冲刷防护方法的技术方案。
6.一种海上风电吸力筒基础固化拦沙复合冲刷防护方法，包括：步骤1，在吸力筒基础的顶盖上安装冲刷防护装置，冲刷防护装置包括分浆支管和牵引布放系统，分浆支管内置于顶盖箱梁中；步骤2，将吸力筒基础沉贯到海床中，通过输浆管线向吸力筒基础内灌浆，进行吸力筒基础顶盖下方空隙封堵工作；步骤3，通过牵引布放系统将内置于顶盖箱梁中的分浆支管从顶盖箱梁中引出至海床面上；步骤4，通过输浆管线向分浆支管泵送海床土固化剂，使海床土固化剂通过分浆支管灌注到吸力筒基础附近的海床中；步骤5，待海床注浆固化完成。
7.进一步地，所述输浆管线安装于吸力筒基础的主腿上。
8.进一步地，所述输浆管线与输浆管线通过软管相连，所述输浆管线通过阀门控制浆液流向吸力筒基础还是分浆支管。
9.进一步地，所述吸力筒基础的顶盖上均匀环布多个冲刷防护装置。
10.进一步地，所述分浆支管包括主通道，所述主通道上设置灌浆口。
11.进一步地，所述分浆支管还包括设置于主通道下端的海床嵌入部，所述海床嵌入部用于嵌入海床；所述主通道的左右两侧以及下侧均沿轴向间隔布置若干灌浆口。
12.进一步地，所述冲刷防护装置还包括设置于分浆支管上的柔性拦沙体。
13.进一步地，所述分浆支管还包括设置于主通道上端的柔性拦沙体收纳槽，所述柔性拦沙体收纳槽上设置水溶性覆膜，柔性拦沙体收纳槽与水溶性覆膜之间形成封闭空间，所述柔性拦沙体设置于该封闭空间内；当所述水溶性覆膜遇水溶解后，所述柔性拦沙体在水体浮力的作用下悬浮于水中，实现对海水中的泥沙进行阻拦。
14.进一步地，所述牵引布放系统包括卷扬机和牵引绳，所述卷扬机安装于吸力筒基础的顶盖箱梁中，其通过牵引绳与分浆支管相连。
15.进一步地，所述牵引布放系统还包括导轨，所述导轨布置于顶盖箱梁底部，所述分浆支管滑动安装于该导轨上。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）本发明利用吸力筒基础原有的灌浆管线和顶盖箱梁等结构件，大幅减少了用于冲刷防护的附属构件安装数量，有效降低了防冲刷保护装置的成本；2）本发明的分浆管线内置于吸力筒顶盖箱梁内，待吸力筒基础沉贯作业完成后才由牵引布放系统牵引到基础周围，冲刷防护装置对吸力筒基础沉贯作业无干扰；3）本发明中分浆管线通过自动化的牵引布放系统进行安装，大大减少了以往人工安装作业的时间成本和经济成本，能够在吸力筒基础安装到位后实现快速冲刷防护；4）通过海床固化和柔性拦沙体两种冲刷防护措施相结合的方式，大幅提升单一使用固化土或抛石等被动防护措施时的水下基础冲刷防护效果，有利于实现对海上风电吸力筒基础的长期冲刷防护。
附图说明
17.图1为本发明流程图；图2为本发明使用状态主视结构示意图之一，图中分浆支管收在顶盖箱梁中；图3为本发明使用状态主视结构示意图之二，图中分浆支管从顶盖箱梁中伸出；图4为本发明使用状态俯视结构示意图之二，图中分浆支管从顶盖箱梁中伸出；图5为本发明中分浆支管结构示意图。
18.图中：吸力筒基础1、筒体11、主腿12、顶盖箱梁13、灌浆管线2、分浆支管3、主通道31、溢浆孔32、海床嵌入部33、柔性拦沙体收纳槽34、水溶性覆膜35、牵引布放系统4、卷扬机41、牵引绳42、导轨43、柔性拦沙体5、海平面6。
实施方式
19.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、
ꢀ“
另一端”、
ꢀ“
外侧”、
ꢀ“
上”、
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内侧”、
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水平”、
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同轴”、
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中央”、
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端部”、
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长度”、
ꢀ“
外端”等指示的方位或位置关系为基
于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
20.下面结合附图对本发明做进一步说明。
21.请参阅图1-图5，一种海上风电吸力筒基础固化拦沙复合冲刷防护方法，采用冲刷防护装置实现，吸力筒基础1和冲刷防护装置的结构如下：如图2-5所示，吸力筒基础1包括筒体11、安装于筒体11上的主腿12及若干以主腿12为中心均匀环布于筒体11顶部的顶盖箱梁13，顶盖箱梁13相当于加强筋，对筒体11顶盖起到加强作用，顶盖箱梁13为沿筒体11径向布置的长条形结构，其内部具有空腔，空腔的敞口位于背向筒体11中心的一侧，冲刷防护装置安装于该空腔中，并且吸力筒基础1的每个顶盖箱梁13中均安装冲刷防护装置。冲刷防护装置安装于吸力筒基础1的顶盖箱梁13中，其包括分浆支管3和牵引布放系统4，分浆支管3包括主通道31，主通道31上设置灌浆口32，牵引布放系统用以将分浆支管3从顶盖箱梁13中移出，使分浆支管3能够向吸力筒基础1附近的海床灌注海床土固化剂。
22.继续参阅图2，牵引布放系统4包括导轨43、卷扬机41和牵引绳42，卷扬机41安装于顶盖箱梁13空腔中，具体是安装于空腔远离筒体11中心一侧的上端，其通过牵引绳42与分浆支管3靠近筒体11中心一端相连，导轨43沿径向铺设于顶盖箱梁13空腔底部，分浆支管3滑动安装于该导轨43上。
23.其中，卷扬机41采用常规的方式进行防水，例如在重要部分安装密封圈，另外，卷扬机41也可由其他能够收放牵引绳的设备替代。
24.牵引布放系统4工作时，卷扬机41回收牵引绳42，牵引绳将分浆支管3从顶盖箱梁13的空腔中拖出。
25.需要说明是，上述牵引布放系统也可以采用其他能够将分浆支管3移出顶盖箱梁13空腔的机构，例如液压推杆等。
26.继续参阅图5，冲刷防护装置还包括设置于分浆支管3上的柔性拦沙体5，柔性拦沙体5优选为仿生草。具体地，分浆支管3还包括设置于主通道31上端的柔性拦沙体收纳槽34，柔性拦沙体收纳槽34上设置水溶性覆膜35，柔性拦沙体收纳槽34与水溶性覆膜35之间形成封闭空间，柔性拦沙体5设置于该封闭空间内。
27.进一步参阅图5，分浆支管3还包括设置于主通道31下端的海床嵌入部33，海床嵌入部33用于嵌入海床，其结构优选为倒u形，能够插入海床。主通道31的左右两侧以及下侧均沿轴向间隔布置若干灌浆口32。
28.上述复合冲刷防护方法包括以下步骤：步骤1，在吸力筒基础1的顶盖上安装冲刷防护装置。
29.步骤2，首先在吸力泵的抽吸作用下将吸力筒基础1沉贯到海床中，通过布置于主腿12上的输浆管线2向吸力筒基础1内灌浆，进行吸力筒基础1的顶盖下方空隙封堵工作。
30.步骤3，随后开展吸力筒基础1的冲刷防护施工作业，由牵引布放系统4将原本内置于顶盖箱梁13中的分浆支管3沿着导轨43牵引出来并安放于海床面6上，如图4所示，各分浆支管3呈放射状布置。
31.步骤4，通过原本用于灌浆封堵的输浆管线2向各分浆支管3泵送海床土固化剂，主
通道31内泵送的固化剂从管线上所开设的灌浆孔32均匀地灌注到吸力筒基础1附近的海床中。
32.其中，分浆支管3入水就位后，柔性拦沙体收纳槽34上部的水溶性覆膜35逐渐溶解，内部的柔性拦沙体5在水体浮力的作用下悬浮于水中，实现对海水中的泥沙进行阻拦，促使泥沙沉积到吸力筒基础1周围。
33.步骤5，待海床注浆固化完成后，撤除灌浆泵送设备，最终形成海床固化与柔性拦沙相结合的复合冲刷防护装置。
34.在复合冲刷防护装置的安装过程中，可以通过下放水下机器人的方式实时观察水下作业情况，评估安装效果。
35.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种海上风电吸力筒基础固化拦沙复合冲刷防护方法，其特征在于，包括：步骤1，在吸力筒基础（1）的顶盖上安装冲刷防护装置，冲刷防护装置包括分浆支管（3）和牵引布放系统（4），分浆支管（3）内置于顶盖箱梁（13）中；步骤2，将吸力筒基础（1）沉贯到海床中，通过输浆管线（2）向吸力筒基础（1）内灌浆，进行吸力筒基础（1）顶盖下方空隙封堵工作；步骤3，通过牵引布放系统（4）将内置于顶盖箱梁（13）中的分浆支管（3）从顶盖箱梁（13）中引出至海床面（6）上；步骤4，通过输浆管线（2）向分浆支管（3）泵送海床土固化剂，使海床土固化剂通过分浆支管（3）灌注到吸力筒基础（1）附近的海床中；步骤5，待海床注浆固化完成。2.根据权利要求1所述的一种海上风电吸力筒基础固化拦沙复合冲刷防护方法，其特征在于，所述输浆管线（2）安装于吸力筒基础（1）的主腿（12）上。3.根据权利要求1所述的一种海上风电吸力筒基础固化拦沙复合冲刷防护方法，其特征在于，所述输浆管线（2）与输浆管线（2）通过软管相连，所述输浆管线（2）通过阀门控制浆液流向吸力筒基础（1）还是分浆支管（3）。4.根据权利要求1所述的一种海上风电吸力筒基础固化拦沙复合冲刷防护方法，其特征在于，所述吸力筒基础（1）的顶盖上均匀环布多个冲刷防护装置。5.根据权利要求1所述的一种海上风电吸力筒基础固化拦沙复合冲刷防护方法，其特征在于，所述分浆支管（3）包括主通道（31），所述主通道（31）上设置灌浆口（32）。6.根据权利要求5所述的一种海上风电吸力筒基础固化拦沙复合冲刷防护方法，其特征在于，所述分浆支管（3）还包括设置于主通道（31）下端的海床嵌入部（33），所述海床嵌入部（33）用于嵌入海床；所述主通道（31）的左右两侧以及下侧均沿轴向间隔布置若干灌浆口（32）。7.根据权利要求1所述的一种海上风电吸力筒基础固化拦沙复合冲刷防护方法，其特征在于，所述冲刷防护装置还包括设置于分浆支管（3）上的柔性拦沙体（5）。8.根据权利要求7所述的一种海上风电吸力筒基础固化拦沙复合冲刷防护方法，其特征在于，所述分浆支管（3）还包括设置于主通道（31）上端的柔性拦沙体收纳槽（34），所述柔性拦沙体收纳槽（34）上设置水溶性覆膜（35），柔性拦沙体收纳槽（34）与水溶性覆膜（35）之间形成封闭空间，所述柔性拦沙体（5）设置于该封闭空间内；当所述水溶性覆膜（35）遇水溶解后，所述柔性拦沙体（5）在水体浮力的作用下悬浮于水中，实现对海水中的泥沙进行阻拦。9.根据权利要求1所述的一种海上风电吸力筒基础固化拦沙复合冲刷防护方法，其特征在于，所述牵引布放系统（4）包括卷扬机（41）和牵引绳（42），所述卷扬机（41）安装于吸力筒基础（1）的顶盖箱梁（13）中，其通过牵引绳（42）与分浆支管（3）相连。10.根据权利要求9所述的一种海上风电吸力筒基础固化拦沙复合冲刷防护方法，其特征在于，所述牵引布放系统（4）还包括导轨（43），所述导轨（43）布置于顶盖箱梁（13）底部，所述分浆支管（3）滑动安装于该导轨（43）上。

技术总结
本发明属于海上风电工程领域，具体涉及一种海上风电吸力筒基础固化拦沙复合冲刷防护方法，包括：在吸力筒基础的顶盖上安装冲刷防护装置；将吸力筒基础沉贯到海床中，通过输浆管线向吸力筒基础内灌浆，进行吸力筒基础顶盖下方空隙封堵工作；通过牵引布放系统将内置于顶盖箱梁中的分浆支管从顶盖箱梁中引出至海床面上；通过输浆管线向分浆支管泵送海床土固化剂，使海床土固化剂通过分浆支管灌注到吸力筒基础附近的海床中；待海床注浆固化完成。本发明通过优化吸力筒基础安装时的注浆工艺并结合主动聚沙的柔性结构体，实现筒体周围海床土的固化与主动聚沙的冲刷防护，解决目前海上风电吸力筒基础的冲刷防护难题。风电吸力筒基础的冲刷防护难题。风电吸力筒基础的冲刷防护难题。


技术研发人员：朱嵘华 张融圣 田振亚 陈勇 张美阳 张才亮
受保护的技术使用者：阳江海上风电实验室
技术研发日：2023.05.15
技术公布日：2023/9/22