一种海上风电单桩基础防冲刷装置

1.本实用新型涉及海上风电技术领域，尤其涉及一种海上风电单桩基础防冲刷装置。


背景技术：

2.我国海上风电行业经过快速发展，目前装机容量已居世界前列。海上风电基础结构形式包括单桩基础、导管架基础、高桩承台基础、漂浮式基础等。早期投产的海上风电机组多采用单桩基础结构(monopile foundation)，单桩基础完成沉桩后，改变了所处位置波浪、海流等水动力条件，打破原有的泥沙运动平衡，在单桩基础周边海床会发生冲刷。冲刷主要由海流绕过单桩基础后在单桩周围形成的马蹄形漩涡，以及单桩后方的侵蚀漩涡引起。
3.海上风电单桩基础结构处于海洋环境中，在风、浪、流等动力作用下，桩基周围基床泥面将产生局部冲刷，影响单桩基础构造的稳定性。因此，有效的海上风电单桩基础防冲刷措施是海上风电机组安全稳定运行的关键环节。海上风电单桩基础防冲刷措施多样，包括砂被、砂袋、抛石、仿生草等。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的不足，本实用新型提出了一种海上风电单桩基础防冲刷装置，能够以安全、经济、可靠地实现海上风电单桩基础防冲刷，提高冲刷防护效果。
5.本实用新型所采用的技术方案如下：
6.一种海上风电单桩基础防冲刷装置，是由多个人工礁立方体链接形成人工礁立方体联锁块；在所述人工礁立方体两个对称面上分别制成连接槽和连接块，在人工礁立方体的另外四个侧面上开设两组通孔，2组通孔使得人工礁立方体内部形成空腔；相邻人工礁立方体之间通过连接槽和连接块配合链接。
7.进一步，组装在人工礁立方体联锁块最外侧的人工礁立方体，一种是在侧面上仅设计有连接块；另一种是在侧面上仅设计有连接槽；
8.进一步，所述连接槽设计为向内凹的燕尾槽，所述连接块设计为向外突出的燕尾，通过燕尾槽和燕尾之间的相互配合实现相邻人工礁立方体之间的链接。
9.进一步，所述人工礁立方体联锁块是采用混凝土预制的。
10.进一步，所述人工礁立方体联锁块根据风机机位的海洋水文和地质情况设置人工礁立方体结构的数量和尺寸，从而调整人工礁立方体联锁块的尺寸和重量。
11.一种针对人工礁立方体的的施工方法，包括如下步骤：
12.s1，根据所需人工礁立方体联锁块的尺寸和重量，预制人工礁立方体结构；
13.s2，通过相邻人工礁立方体上的连接槽和连接块配合，在岸上预装场地拼装所需的人工礁立方体联锁块；
14.s3，在岸上组对完成后，采用码头岸吊或履带吊的方式将拼装好的人工礁立方体
联锁块装船，发运至施工现场；
15.s4，利用浮吊将人工礁立方体联锁块整体吊装铺设至单桩基础周围，将桩体一侧铺设完成后移船至桩体另一侧，直至完成整个铺设过程。
16.进一步，在铺设时，采用检测浮标进行人工礁立方体联锁块位置检测。
17.进一步，在铺设完成后，采用水下侧扫声呐成像技术对人工礁立方体联锁块铺设质量进行检测。
18.有益效果：
19.1、本申请所设计的人工礁立方体联锁块式防冲刷装置，便于使用制造模具大规模生产，结构简单，连接方便，可靠性高，材料成本低。
20.2、人工礁立方体联锁块式防冲刷装置为空心混凝土结构，具有节省材料、增大体积等特点，铺设在单桩基础周边后可适应海底土壤变形，吸收海流冲击能量，对桩基周围的局部冲刷起到防护作用。
21.3、人工礁立方体内部为空心结构，有利于泥沙沉积，海洋生物附着生长。因此，既可以减缓海流冲击，也可以减少泥沙流失，防止冲刷坑的形成。
22.4、人工礁立方体为海洋生物提供栖息地，可促进海洋生物繁殖，改善海洋生态环境、
23.5、人工礁立方体联锁块式防冲刷装置施工方便，可靠性高，维护次数少，可降低海上风电全生命周期内的冲刷成本。
附图说明
24.图1是本实用新型人工礁立方体组装结构示意图；
25.图2是本实用新型中人工礁立方体的结构示意图；
26.图3是本实用新型中施工方法步骤流程图；
27.图4是本实用新型中施工方法步骤
④
的示意图。
28.图中，1、侧面，2、通孔，5、燕尾，6、燕尾槽，7、吊钩，8、吊具，9、吊索，10、吊索。
具体实施方式
29.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
30.如图1所示的一种海上风电单桩基础防冲刷装置，由多个人工礁立方体链接而成。如图2所示的单个人工礁立方体为预制的空心混凝土立方体；根据人工礁立方体组装的位置分为三种结构，最左侧位置的人工礁立方体的一侧面上设置有向外突出的燕尾5，另外五个面均开有孔，在人工礁立方体内部形成空腔。最右侧的人工礁立方体的一侧面上设置有向内凹的燕尾槽6，另外五个面均开有孔，在人工礁立方体内部形成空腔。中间位置的人工礁立方体的两个对称面上分别制成燕尾槽6和燕尾5，在人工礁立方体的另外四个侧面1 上开设两组通孔2，2组通孔2使得人工礁立方体内部形成空腔。
31.通过燕尾槽6与燕尾5配合使用，可以快速、可靠地将多个人工礁立方体链接为联锁块形式，形成海上风电单桩基础防冲刷装置。链接而成的人工礁立方体联锁块形式多样，
可根据风机机位的海洋水文和地质情况灵活设置人工礁立方体结构的数量和尺寸，从而调整人工礁立方体联锁块的尺寸和重量。
32.如图3所示，针对上述人工礁立方体，本实用新型还提出了一种针对人工礁立方体的的施工方法步骤如下：
33.s1，块体预制：根据所需人工礁立方体联锁块的尺寸和重量，预制人工礁立方体结构，如图1所示；
34.s2，岸上组对：通过相邻人工礁立方体上的燕尾槽6和燕尾5配合，在岸上预装场地拼装所需的人工礁立方体联锁块；
35.s3，海上运输：在岸上组对完成后，采用码头岸吊或履带吊的方式将拼装好的人工礁立方体联锁块装船，发运至施工现场；
36.s4，现场沉放：如图4所示，采用整体吊装铺设方式，利用浮吊将人工礁立方体联锁块整体吊装铺设至单桩基础周围。整个施工过程需要移船一次，将桩体一侧铺设完成后移船至桩体另一侧，直至完成整个铺设过程；
37.s5，检测验收：铺设时采用检测浮标进行人工礁立方体联锁块位置检测，铺设后采用水下侧扫声呐成像技术对人工礁立方体联锁块铺设质量进行检测。
38.以上实施例仅用于说明本实用新型的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，本实用新型的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本实用新型所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种海上风电单桩基础防冲刷装置，其特征在于，是由多个人工礁立方体链接形成人工礁立方体联锁块；在所述人工礁立方体两个对称面上分别制成连接槽和连接块，在人工礁立方体的另外四个侧面上开设两组通孔，2组通孔使得人工礁立方体内部形成空腔；相邻人工礁立方体之间通过连接槽和连接块配合链接。2.根据权利要求1所述的一种海上风电单桩基础防冲刷装置，其特征在于，组装在人工礁立方体联锁块最外侧的人工礁立方体，一种是在侧面上仅设计有连接块；另一种是在侧面上仅设计有连接槽。3.根据权利要求1所述的一种海上风电单桩基础防冲刷装置，其特征在于，所述连接槽设计为向内凹的燕尾槽，所述连接块设计为向外突出的燕尾，通过燕尾槽和燕尾之间的相互配合实现相邻人工礁立方体之间的链接。4.根据权利要求1、2或3所述的一种海上风电单桩基础防冲刷装置，其特征在于，所述人工礁立方体联锁块是采用混凝土预制的。5.根据权利要求4所述的一种海上风电单桩基础防冲刷装置，其特征在于，所述人工礁立方体联锁块根据风机机位的海洋水文和地质情况设置人工礁立方体结构的数量和尺寸，从而调整人工礁立方体联锁块的尺寸和重量。

技术总结
本实用新型公开了一种海上风电单桩基础防冲刷装置，利用多个人工礁立方体链接形成人工礁立方体联锁块；在所述人工礁立方体两个对称面上分别制成连接槽和连接块，在人工礁立方体的另外四个侧面上开设两组通孔，2组通孔使得人工礁立方体内部形成空腔；相邻人工礁立方体之间通过连接槽和连接块配合链接，形成人工礁立方体联锁块；且施工过程快捷方便，能够实现海上风电单桩基础防冲刷，提高冲刷防护效果。果。果。


技术研发人员：伍磊 阚建飞 王胜利 范朝峰 王锋 朱天华 申云乔
受保护的技术使用者：南京工程学院
技术研发日：2021.04.13
技术公布日：2022/1/14