海上风电吸力筒基础固化拦沙复合冲刷防护方法

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：

1、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。

2、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。

3、因此，针对目前存在的问题，本申请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。

技术实现思路

1、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。

2、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：

3、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；

4、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；

5、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；

6、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；

7、步骤5，待海床注浆固化完成。

8、进一步地，所述输浆管线安装于吸力筒基础的主腿上。

9、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。

10、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。

11、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。

12、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。

13、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。

14、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。

15、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。

16、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。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、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；

19、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；

20、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；

21、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。

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：

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。

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：浙江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15