一种海上风电单桩基础的防冲刷施工方法
【专利摘要】本发明公开了一种海上风电单桩基础的防冲刷的施工方法，属于海上风电场施工工艺领域。其包括以下步骤：根据单管桩安装位置，确定冲刷防护范围；在冲刷防护范围内铺设防冲刷材料层；在所述防冲刷材料层上安装单管桩。该施工方法解决了现有施工方法中导致抛石工程量较大，碎石破坏单管桩严重、风电机组支撑稳定性可控性较差的技术问题。特别适用于以淤泥、粉质沙土等为主的地质条件下的风电场的施工。
【专利说明】一种海上风电单桩基础的防冲刷施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种海上风电单粧基础的防冲刷的施工方法，属于海上风电的施工【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着我国经济的快速发展，全社会对于电力的需求越来越大。传统的发电模式是采用煤炭发电，而煤炭发电所带来的环境污染已经成为整个华北、华东乃至整个中国治霾工程的重要治理部分，所以选择清洁的电力能源已经成为函待解决的重要问题。
[0003]风能作为清洁、可再生、储能大的能源已经为广大发电领域研宄人员所瞩目，从而开启了风力发电的篇章。在风力发电中，海洋风电目前是最受关注的。从我国的实际地理情况来看，总体海上风资源储量丰富，东部沿海具有开发风电非常好的条件，根据中国气象局风能资源初步调研，我国5米到25米水深线以内近海区域、海平面以上50米高度风电可装机容量约2亿千瓦，70米以上可装机容量约5亿千瓦。具备基本的规模化开发的条件。
[0004]海洋风电是一个技术复杂程度较高的领域，而且加之海上风电环境的复杂性使得其技术难度进一步提高。从其环境来讲，海洋风电的环境影响因素主要是指风、浪、流等气象水文条件因素。在风电场建成后，浪、流等水动力作用会对风机单粧基础产生严重的局部冲刷，从而影响风机单粧基础的稳定性；为了提高海上风电场的防冲刷能力进而提高其结构稳定性，就需要对海上风电场进行防冲刷防护处理。
[0005]常见的防冲刷防护处理，体现一个防护根本，就是必须要做到先对单粧基础进行固定，即将单粧基础插入海床内一定深度待其牢固后再进行后续施工处理，在等待期间，由于以淤泥、粉质沙土等为主的海床地质条件的海床土壤易液化，海底的浪、流会在单粧基础的周围冲刷形成底坑，如图1所示，影响了单粧基础的稳定性。为了对上述冲刷问题进行补救，现有技术则采用铺设较厚的以石块为主的防护层才能够将局部冲刷形成的底坑填平，抛石的工程量较大；在抛石过程中，碎石对单粧基础的防腐层破坏程度较严重。并且，由于局部冲刷的不确定性导致铺设的防冲刷材料厚度及形状无法预料，通常与施工前进行的仿真计算有较大差异，导致单管粧实际受力情况不可控制，影响了风电机组的支撑稳定性。
【发明内容】
[0006]为此，本发明所要解决的技术问题在于现有海上风电单粧基础的防冲刷的施工方法导致抛石工程量较大，碎石破坏单管粧严重、风电机组支撑稳定性可控性较差的问题，进而提供一种适用于各种恶劣地质条件且抛石工程量小，支撑结构稳定性高的海上风电单粧基础的防冲刷施工方法。
[0007]为解决上述技术问题，本发明的海上风电单粧基础的防冲刷施工方法，首先进行海床结构强度强化设计:待海床强度足够后，在所述海床上安装单管粧。
[0008]上述海上风电单粧基础的防冲刷施工方法中，所述海床结构强度强化设计包括在海床上铺设防冲刷材料层。
[0009]上述海上风电单粧基础的防冲刷施工方法中，所述防冲刷材料层的铺设范围是以待安装的单管粧为中心，防护直径为单管粧直径的6-12倍。
[0010]上述海上风电单粧基础的防冲刷施工方法中，所述防冲刷材料层包括位于下侧的反滤层以及位于上侧的保护层。
[0011]所述反滤层的厚度为300-800mm，所述保护层的厚度为500_1500mm。
[0012]优选的，所述反滤层为5-50mm的碎石或卵石，所述保护层为100_500mm的块石。
[0013]优选的，所述反滤层为5-50mm的混凝土碎块，所述保护层为100_500mm的混凝土碎块。
[0014]上述海上风电单粧基础的防冲刷施工方法中，铺设所述保护层时留有安装J管及电缆的安装缝，安装所述单管粧、J管及电缆后，在所述安装缝内填充所述保护层。
[0015]本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
(I)本发明的海上风电单粧基础的防冲刷施工方法，与传统安装风电单粧基础时选择土质较为疏松的海床进行安装不同，首先先将海床进行强化设计，待海床强度足够再安装单管粧。这种方式可以有效地避免安装单管粧时，易液化海床短时间内的局部冲刷，从而确保机组支撑结构的稳定性。
[0016](2)进一步的，本发明的海床结构强度强化设计包括在海床上铺设防冲刷材料层，在确定冲刷防护范围后首先布设防冲刷材料层，防冲刷材料层包括位于下侧的反滤层以及位于上侧的保护层，反滤层可以防止渗透水流出时带走海床的土壤，从而防止海底的浪、流的冲刷，保护层则一方面加强海床结构强度，另一方面支撑单管粧，即使在安装单管粧时会与保护层具有一定缝隙，而在海底的浪、流的作用下，保护层将单管粧上聚集，进一步提高了单粧基础的支撑强度。
[0017](3)本发明的防冲刷材料层中反滤层的厚度为300-800mm，所述保护层的厚度500-1500_，上述反滤层和保护层的厚度可以确保海床结构强度。同时，由于安装单管粧时没有局部冲刷，这种施工方式可以使仿真计算与实际受力情况比较一致，一方面提高了风机机组支撑结构的稳定性，另一方面可以大大节约了铺设防冲刷材料层的抛石工程量。同时，由于后安装单管粧，能够避免单管粧的防腐层在施工过程中破坏，避免防冲刷施工船舶撞击基础的潜在风险存在。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是采用现有施工方法的风电单粧基础的结构示意图；
图2是采用本发明的施工方法的风电单粧基础的结构示意图。
[0019]图中附图标记表示为:1-单管粧，2-保护层，3-反滤层。
【具体实施方式】
[0020]以下将结合附图，使用以下实施例对本发明进行进一步阐述。
[0021]本发明提供一种海上风电单粧基础的防冲刷施工方法，首先进行海床结构强度强化设计:待海床强度足够后，在所述海床上安装单管粧。这种方式可以有效地避免安装单管粧时，易液化海床短时间内的局部冲刷，从而确保机组支撑结构的稳定性。另外，这种施工方式可以使仿真计算与实际受力情况比较一致，进一步提高了风机机组支撑结构的稳定性。
[0022]上述增强海床的结构强度的方式不唯一，本实施方式中优选采用铺设防冲刷材料层的方式。
[0023]具体地，本实施方式中，海上风电单粧基础的防冲刷施工方法，包括以下步骤:
a.根据单管粧I安装位置，确定冲刷防护范围；
b.在冲刷防护范围内从下至上依次铺设防冲刷材料层；
c.在所述防冲刷材料层上安装单管粧I。
[0024]经过上述步骤后形成了如图2所示的单粧基础结构，铺设防冲刷材料层后再安装单管粧1，这样在安装单管粧时，由于防冲刷材料层的存在易液化的海床也不会受到局部冲刷，从而确保机组支撑结构的稳定性。
[0025]优选的，上述海上风电单粧基础的防冲刷施工方法中，步骤a中所述冲刷防护范围以单管粧I为中心，其防护直径为单管粧I直径的8倍。可以有效地避免单管粧I周围产生局部冲刷。
[0026]上述海上风电单粧基础的防冲刷施工方法中，所述防冲刷材料层包括位于下侧的反滤层3以及位于上侧的保护层2。其中，本实施例中，所述反滤层3的厚度为500mm，所述保护层2的厚度为1000mm。
[0027]所述反滤层3为5-50mm的碎石或卵石，所述保护层2为100_500mm的块石。
[0028]为了保护环境，废物利用，所述反滤层3还可以选用为5_50mm的混凝土碎块，所述保护层2为100_500mm的混凝土碎块。
[0029]上述海上风电单粧基础的防冲刷施工方法中，铺设所述保护层2时留有安装J管及电缆的安装缝，安装所述单管粧1、J管及电缆后，在所述安装缝内填充所述保护层I。
[0030]其他实施方式中，根据单粧基础的直径及承载情况，所述反滤层3及所述保护层2的厚度进行适应性的调整，只要所述反滤层3厚度在300-800mm之间，所述保护层2的厚度为500-1500mm之间，铺设防冲刷材料层的冲刷防护范围的防护直径为单管粧I直径的6_12倍均属于本发明的保护范围。
[0031]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种海上风电单粧基础的防冲刷施工方法，其特征在于:首先进行海床结构强度强化设计:待海床强度足够后，在所述海床上安装单管粧。
2.根据权利要求1所述的一种海上风电单粧基础的防冲刷施工方法，其特征在于:所述海床结构强度强化设计包括在海床上铺设防冲刷材料层。
3.根据权利要求2所述的一种海上风电单粧基础的防冲刷施工方法，其特征在于:所述防冲刷材料层的铺设范围是以待安装的单管粧为中心，防护直径为单管粧直径的6-12倍。
4.根据权利要求2或3所述的一种海上风电单粧基础的防冲刷施工方法，其特征在于:所述防冲刷材料层包括位于下侧的反滤层以及位于上侧的保护层。
5.根据权利要求4所述的一种海上风电单粧基础的防冲刷施工方法，其特征在于:所述反滤层的厚度为300-800mm，所述保护层的厚度500_1500mm。
6.根据权利要求5所述的一种海上风电单粧基础的防冲刷施工方法，其特征在于:所述反滤层为5-50mm的碎石或卵石，所述保护层为100_500mm的块石。
7.根据权利要求5所述的一种海上风电单粧基础的防冲刷施工方法，其特征在于:所述反滤层为5-50mm的混凝土碎块，所述保护层为100_500mm的混凝土碎块。
8.根据权利要求4-7任一所述的一种海上风电单粧基础的防冲刷施工方法，其特征在于:铺设所述保护层时留有安装J管及电缆的安装缝，安装所述单管粧、J管及电缆后，在所述安装缝内填充所述保护层。
【文档编号】E02D27/52GK104480961SQ201410661498
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月19日 优先权日:2014年11月19日
【发明者】张星波, 郭树旺, 刘励学, 赵迎九, 王小合, 朱宏兵, 郝利忠, 柯逸思 申请人:华电重工股份有限公司