一种海底仿生树防护的施工方法与流程

1.本发明属于海上风电基础防冲刷技术领域，具体涉及一种海底仿生树防护的施工方法。


背景技术：

2.海上风电发展速度迅速，有机组大型化、风场规模扩大化和风场位置向远海发展的趋势。海上风电基础长期受冲刷影响，基础附近土体结构容易发生破坏，进而影响基础的安全性。
3.远海海上风电运维成本高昂，就需要使用防护冲刷措施以减少运维成本。现有防护冲刷方法主要分为实体抗冲防护和减速不冲防护两种。这其中，实体抗冲防护由于抛石、混凝土等材质的刚度远高于海床泥土，有可能引起比基础冲刷更加严重的防护冲刷，即“二次冲刷”问题；减速不冲防护则有防护效果不持久的问题，维护成本大。
4.海上风电基础防护一般是主动填埋冲刷坑，材料体积要等于大于冲刷坑的体积，安装成本高，需要配备大型吊机的驳船进行相应安装，同时对海上环境要求高，无法在大风浪环境下进行作业。所以提供一种简便的防护施工方法对海上风电工程高效作业有着重要意义。


技术实现要素：

5.为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种海底仿生树防护的施工方法，包括以下步骤：s1、根据海上风电基础大小及仿生树防护区域面积确定仿生树数量及位置；s2、根据步骤s1中的仿生树位置提前设定水下机器人的施工路线；s3、投放水下机器人,水下机器人按设定好的程序沿既定路线、既定播种区域播种仿生树。
6.进一步的，步骤s1中若对于小型海上风电基础，则小面积设置仿生树防护区域，少量设置仿生树数量，且仿生树集中设置在迎流面前后位置；对于大型海上风电基础，则大面积设置仿生树防护区域，大量设置仿生树数量，且仿生树绕基础环形多圈多点设置，均匀铺开。
7.进一步的，步骤s1中对于小型海上风电基础，在迎流面前一位置作为水下机器人的投放点进行水下机器人投放，水下机器人绕海上风电基础一圈进行施工，在迎流面后一位置作为水下机器人的回收点进行水下机器人回收；对于大型海上风电基础，在迎流面前一位置作为水下机器人的投放点进行水下机器人投放，水下机器人绕海上风电基础环形多圈进行施工，在迎流面后一位置作为水下机器人的回收点进行水下机器人回收。
8.进一步的，所述方法需要多数施工，包括填充施工和余量施工，具体如下：所述填充施工，主要是填充已经产生的冲刷坑，后一次施工的范围与仿生树使用
量均需大于前次的施工，基础周围海床恢复至原海床高度后，填充施工结束；所述余量施工是在填充施工结束后，再进行的施工，使基础周围产生有余量的淤积土，后一次的施工范围与仿生树使用量均需小于前次的施工，基础周围海床高度升高到具有一定安全余量，则余量施工结束。
9.进一步的，所述仿生树为仿生树单体。
10.具体的,所述仿生树单体包括基体和仿生树条，基体中设置贯通孔，基体底部设置有固定垫，仿生树条和固定垫为柔性结构，仿生树条穿过基体的贯通孔后其底部与固定垫缝制固定。
11.进一步的，所述仿生树外包覆设置有水溶层。
12.与现有技术相比，本发明有以下优点：根据海上风电基础大小及仿生树防护区域面积确定仿生树数量及位置,使仿生树的投放更加精准，合理的位置使风电基础可以更全面防冲刷；相对传统防护措施，水下机器人作业省去了大型施工船的需求，对场区环境需求度低，可出海作业时间大大增加, 降低了安装成本；水下机器人按照既定路线行进，在既定布置点位播种仿生树，程序提前设定，减少失误；仿生树为单体，投放前包覆水溶层有助于水下机器人携带，即可以同时携带多个仿生树，减少作业时间，降低作业成本、减少作业速度；仿生树体积小，材料费用低，施工流程对大型设备需求低，单次施工速度快，施工难度低，整体施工成本降低。
附图说明
13.图1和图2 为本发明实施例一的示意图；图3和图4为本发明实施例二的示意图；图5-图9为本发明多次防护后基础冲刷坑与海床情况示意图；图10为本发明仿生树结构示意图。
14.图中：〇
‑‑
桩腿基础；x
‑‑
仿生树投放点位；
→‑‑
流向。
具体实施方式
15.下面结合附图对本发明作进一步说明。
16.本发明提供一种海底仿生树防护的施工方法包括：根据海上风电基础大小及仿生树防护区域面积确定仿生树数量及位置，确定的仿生树布置需要全面覆盖基础周围并留有一定余量；根据仿生树位置提前设定水下机器人的施工路线；投放水下机器人，水下机器人拖载、携带仿生树沿既定路线、既定播种区域播种仿生树。具体的，仿生树外包覆设置有水溶层，仿生树在投放后二至三天内，包裹仿生树的水溶层自动溶解，仿生树开始防护作用。
17.仿生树位置预设为绕基础环形首尾连接，全方位防护风电基础，以水下机器人为载体进行播种。
18.如图1-2所示的实施例，海上风电基础较小，仿生树防护区域面积小，只需少量的防冲刷仿生树时仿生树的位置设定及水下机器人的行进路线。仿生树集中在迎流面前后，水下机器人工作路线为绕基础环形一圈，在第一个和最后一个仿生树投放点处发送和回收水下机器人，如图2中从b点投放水下机器人，水下机器人按照b点绕基础一圈播种仿生树，在a点播种仿生树后回收水下机器人。
19.如图3-4所示的实施例，海上风电基础较大，仿生树防护区域面积大，需要播种大量仿生树时仿生树位置设定及水下机器人的行进路线，仿生树绕基础环形多圈多点设置，均匀铺开，图中a点和b点，一个为水下机器人的投放点，另一个为水下机器人回收点，也即第一棵仿生树播种点和最后一棵仿生树播种点。
20.使用时，仿生树播种数量按照具体场区环境测算，原则是海况越剧烈，布置数量越多。而仿生树播种布置位置设定，所需仿生树数量少的情况下在迎流面多布置以节省成本；所需仿生树数量大说明海况剧烈，则需要均匀布置以确保安全性。
21.如图5-9所示为多次防护后基础冲刷坑与海床情况，图5为防护施工前的基础冲刷坑与海床环境说明，图6为第一次填充施工防护布置，图7为第二次填充施工防护布置，图8为余量施工防护布置，图9为余量施工完成后的基础防护结果。海底仿生树防护的施工方法需分多次防护施工，每次防护施工后，仿生树经过一定时间后会淤积一定厚度的泥沙，防护施工包括填充施工和余量施工，具体如下：填充施工，主要是填充已经产生的冲刷坑，后一次施工的范围与仿生树使用量均需大于前次的施工，基础周围海床恢复至原海床高度后，填充施工结束；余量施工是在填充施工结束后，再进行的施工，使基础周围产生有余量的淤积土，后一次的施工范围与仿生树使用量均需小于前次的施工，基础周围海床高度升高到具有一定安全余量，则余量施工结束。
22.具体的，每次防护施工需间隔一定时间，确保仿生树可以淤积一定厚度的泥沙。
23.仿生树作用机理是扰乱水流，挡下沉积泥沙颗粒使之形成一定高度的淤积，从而产生防护效果。冲刷会破坏基础周围土体，而仿生树能增加周围土体从而有效对抗冲刷现象的产生。
24.如图10所示，仿生树为仿生树单体，仿生树单体包括基体和固定在基体上的仿生树条。优选的，基体中设置贯通孔，基体底部设置有固定垫，仿生树条和固定垫为柔性结构，仿生树条穿过基体的贯通孔后其底部与固定垫缝制固定。仿生树单体外包覆设置有水溶层，是为了便于水下机器人的携带，因为在正常状态下仿生树的仿生树条是散开的，不方便运输，通过水溶层包裹之后便会形成一个块体状，便于运输及搬运，仿生树投放到水里之后，水溶层溶解，便可展开成为正常状态。
25.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。