一种海上风电的桩基础防冲刷系统及方法与流程

本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种海上风电的桩基础防冲刷系统及方法。

背景技术：

随着单桩基础的海上风电机组装机容量快速增长，其基础防冲刷问题日益引起重视。传统桩基础的防冲刷技术是通过在基础范围内铺设石块、混凝土块、沙袋等防护层来提高抗冲刷能力，普遍工程量较大且防护效果一般。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明旨在提供一种海上风电的桩基础防冲刷系统及方法，能够降低防护区内的水流流速，达到基础防冲刷的目的。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种海上风电的桩基础防冲刷系统，包括坡段系统、顶段系统和立体支撑结构；

立体支撑结构呈梯形状，包括底座、顶部水平面和倾斜坡面；倾斜坡面连接底座和顶部水平面；

所述坡段系统、顶段系统均为格栅结构，所述格栅系统由格栅和立柱组成，每块格栅被两根立柱竖直固定；

所述倾斜坡面上设置有竖直的坡段系统，所述顶部水平面上设置有竖直的顶段系统。

本发明进一步的改进在于：所述坡段系统、顶段系统的格栅结构为单层或多层。

本发明进一步的改进在于：所述格栅孔隙度为10％～50％，底边固定在立体支撑结构上。

本发明进一步的改进在于：所述格栅由耐腐蚀金属材料制成。

本发明进一步的改进在于：所述立柱固定在立体支撑结构上，并按等间距布置。

本发明进一步的改进在于：所述底座埋入海床固定。

本发明进一步的改进在于：倾斜坡面与水平面的夹角为α角；α角的范围为30°-60°。

本发明进一步的改进在于：，海上风电的桩基础前方，沿海底水流的主导流向布置一层或多层海上风电的桩基础防冲刷系统。

一种海上风电的桩基础防冲刷的方法，包括以下步骤：

海水流过倾斜坡面上的坡段系统，水中泥沙被格栅阻拦住了一部分，海水也因为爬坡和与坡段系统阻拦，流速下降；

海水流过顶部水平面上的顶段系统，水中泥沙被阻滞，海水被顶段系统阻拦，流速再次下降，降低海水对海上风电的桩基础的冲刷。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明通过多层格栅结构减缓水流流速并阻滞靠近海床底层的泥沙。

2、本发明通过立体支撑结构的倾斜坡面设置，进一步增加流动阻力，降低水流流速。

3、本发明通过立体支撑结构与格栅结构的组合，显著增加海底粗糙度，降低水流流速，达到基础防冲刷的目的。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一种海上风电的桩基础防冲刷系统的整体结构示意图。

1、坡段系统；2、顶段系统；3、格栅；4、立柱；5、基座；6、倾斜坡面；7、顶部水平面。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本发明所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效明白了解，下面结合附图，进一步阐述本发明。

实施例1

如图1所示，本发明的一种海上风电的桩基础防冲刷系统，包括坡段系统1、顶段系统2和立体支撑结构。

立体支撑结构呈梯形状，包括底座5、顶部水平面7和倾斜坡面6；倾斜坡面6连接底座5和顶部水平面7；底座5埋入海床固定。倾斜坡面6与水平面的夹角为α角；底座5、顶部水平面7和倾斜坡面6三者共同组成立体支撑结构。α角的范围一般在30°-60°。

坡段系统1、顶段系统2均为格栅结构；顶段系统2竖直安装在顶部水平面7，坡段系统1竖直安装在倾斜坡面6；格栅结构由格栅3、立柱4组成，每块格栅3被两根立柱4竖直固定。

坡段系统1、顶段系统2的格栅结构均可为单层格栅或多层格栅。

格栅3由耐腐蚀金属材料制成，其孔隙度为10％～50％，底边固定在立体支撑结构上。

立柱4固定在立体支撑结构上，并按等间距布置，起连接格栅3并加固格栅3刚度的作用。

立体支撑结构的底座5埋入海床固定。

立体支撑结构的尺寸，如底座高度、倾斜坡面的倾斜角度、顶部水平面的高度及沿水流方向的长度等，视海底水流速度等参数设计。

海上风电的桩基础防冲刷系统，在风机水下基础的前方、沿海底水流的主导流向可布置一层或多层。

实施例2

本发明还提供一种海上风电的桩基础防冲刷的方法，基于实施例1的一种海上风电的桩基础防冲刷系统，包括以下步骤：

步骤一、海水流过倾斜坡面6上的坡段系统1，水中泥沙被格栅3阻拦住了一部分，海水也因为爬坡和与坡段系统1阻拦，流速下降；

步骤二、海水流过顶部水平面7上的顶段系统2，水中泥沙被阻滞，海水被顶段系统2阻拦，流速再次下降达到海上风电的桩基础防冲刷的目的。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

技术特征：

1.一种海上风电的桩基础防冲刷系统，其特征在于，包括坡段系统(1)、顶段系统(2)和立体支撑结构；

立体支撑结构呈梯形状，包括底座(5)、顶部水平面(7)和倾斜坡面(6)；倾斜坡面(6)连接底座(5)和顶部水平面(7)；

所述坡段系统(1)、顶段系统(2)均为格栅结构，所述格栅系统由格栅(3)和立柱(4)组成，每块格栅(3)被两根立柱(4)竖直固定；

所述倾斜坡面(6)上设置有竖直的坡段系统(1)，所述顶部水平面(7)上设置有竖直的顶段系统(2)。

2.根据权利要求1所述的一种海上风电的桩基础防冲刷系统，其特征在于，所述坡段系统(1)、顶段系统(2)的格栅结构为单层或多层。

3.根据权利要求1所述的一种海上风电的桩基础防冲刷系统，其特征在于，所述格栅(3)孔隙度为10％～50％，底边固定在立体支撑结构上。

4.根据权利要求3所述的一种海上风电的桩基础防冲刷系统，其特征在于，所述格栅(3)由耐腐蚀金属材料制成。

5.根据权利要求1所述的一种海上风电的桩基础防冲刷系统，其特征在于，所述立柱(4)固定在立体支撑结构上，并按等间距布置。

6.根据权利要求1所述的一种海上风电的桩基础防冲刷系统，其特征在于，所述底座(5)埋入海床固定。

7.根据权利要求1所述的一种海上风电的桩基础防冲刷系统，其特征在于，倾斜坡面(6)与水平面的夹角为α角；α角的范围为30°-60°。

8.根据权利要求1所述的海上风电的桩基础防冲刷系统，其特征在于，海上风电的桩基础前方，沿海底水流的主导流向布置一层或多层海上风电的桩基础防冲刷系统。

9.一种海上风电的桩基础防冲刷的方法，其特征在于，基于权利要求1至8中任一项所述的一种海上风电的桩基础防冲刷系统，包括以下步骤：

海水流过倾斜坡面(6)上的坡段系统(1)，水中泥沙被格栅(3)阻拦住了一部分，海水也因为爬坡和与坡段系统阻拦，流速下降；

海水流过顶部水平面(7)上的顶段系统(2)，水中泥沙被阻滞，海水被顶段系统(2)阻拦，流速再次下降，降低海水对海上风电的桩基础的冲刷。

技术总结
本发明公开了一种海上风电的桩基础防冲刷系统及方法，所述系统包括坡段系统、顶段系统和立体支撑结构；立体支撑结构呈梯形状，包括底座、顶部水平面和倾斜坡面；倾斜坡面连接底座和顶部水平面；所述坡段系统、顶段系统均为格栅结构，所述格栅系统由格栅和立柱组成，每块格栅被两根立柱竖直固定；所述倾斜坡面上设置有竖直的坡段系统，所述顶部水平面上设置有竖直的顶段系统。本发明通过多层格栅结构减缓水流流速并阻滞靠近海床底层的泥沙；通过立体支撑结构的倾斜坡面设置，进一步增加流动阻力，降低水流流速；通过立体支撑结构与格栅结构的组合，显著增加海底粗糙度，降低水流流速，达到基础防冲刷的目的。

技术研发人员：张庆;张立英;郭辰;李芊;邵振州
受保护的技术使用者：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司
技术研发日：2021.06.04
技术公布日：2021.08.03