一种海上风机基础防冲刷防护结构及施工方法与流程

1.本发明涉及风力发电技术的领域，具体为一种海上风机基础防冲刷防护结构及施工方法。


背景技术：

2.风力发电是一种清洁能源，具有环保、可再生特性，在国家能源领域具有举足轻重作用，随着国家环保政策的推进以及减排二氧化碳力度上升，风电进入更大规模开发建设时期。风速较大区域首先具备了平价上网条件，但海上风机基础费用、施工难度和工期对项目的经济性均具有重要影响，盈亏平衡点附近的项目，甚至由于基础施工的费用和工期长而造成亏损。
3.海上风机单桩基础防冲刷一直是海上风机基础设计的重要内容，同时也是研究的热点与难点，冲刷对基础的安全性影响很大，目前各种防冲刷方案均有一定局限性，冲刷的耐久性尚未得到检验。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种海上风机基础防冲刷防护结构及施工方法。
5.本发明是通过以下技术方案来实现：
6.一种海上风机基础防冲刷防护结构，包括风机钢管桩基础和设置于风机钢管桩基础底部的防护结构体，所述防护结构体包括多个防护体，所述防护体包括防护内部支撑结构和防护面，所述防护面呈曲面设置，所述防护面采用钢筋混凝土结构；所述防护面上设置有膜袋。
7.优选的，相邻的所述防护体之间通过预留纵向抗剪件咬合连接。
8.优选的，所述风机钢管桩基础上设有多个基础预留安装槽，所述防护体上设有与基础预留安装槽连接的环向挂扣。
9.优选的，所述基础预留安装槽均匀设置于风机钢管桩基础的外侧，且至少设置有四个。
10.优选的，所述防护面在竖直剖面上呈多段线设置，所述多段线包括抛物线、双曲线和直线。
11.优选的，相邻的所述防护体之间留有纵向缝隙，所述膜袋位于纵向缝隙处。
12.优选的，所述膜袋内部设置有钢筋笼。
13.优选的，所述防护内部支撑结构采用桁架式结构。
14.优选的，所述防护结构体下方设有底部立柱，所述底部立柱用于与海底泥面连接。
15.优选的，所述底部立柱的直径大于500mm，所述底部立柱的长度大于或者等于3m。
16.一种海上风机基础防冲刷防护结构的施工方法，包括以下步骤：
17.1)首先进行风机钢管桩基础与多个防护体的安装；
18.2)在防护面上进行膜袋的敷设。
19.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
20.本发明一种海上风机基础防冲刷防护结构将风机钢管桩基础的周围土体保护起来，不扰动桩风机钢管桩基础的周围土体，确保基础设计安全性。并根据水流形态，合理设置防护面曲线，避免水流绕流产生的各种冲刷破坏，防护面采用钢筋混凝土结构，耐久性得到保证。
21.进一步的，防护面设置为多段线形式，可解决水流绕流、湍流等因素产生的复杂情况。
22.进一步的，咬合连接的防护体是为了便于进行防护体结构的更换，防护体之间设置有预留纵向抗剪件，预留纵向抗剪件可以起到锁定作用，可抵御水流水平力并整体受力。
23.进一步的，本发明相较于一般防冲刷结构，可在桩基施工完成后，立即施工，且工期短，造价相对一般防冲刷结构低10％以上。
附图说明
24.图1为本发明一种海上风机基础防冲刷防护结构的正视图；
25.图2为本发明一种海上风机基础防冲刷防护结构中防护体示意图；
26.图3为本发明一种海上风机基础防冲刷防护结构中防护体侧视图；
27.图4为本发明一种海上风机基础防冲刷防护结构中防护面侧视图；
28.图5为本发明一种海上风机基础防冲刷防护结构中预留纵向抗剪件的主视图；
29.图6为本发明一种海上风机基础防冲刷防护结构中预留纵向抗剪件的俯视图。
30.图中，1、风机钢管桩基础；2、防护结构体；3、防护面；3-1、第一直线段；3-2、第一抛物线；3-3、第二直线段；3-4、第二抛物线；3-5、第三直线段；4、防护内部支撑结构；5、基础预留安装槽；6、底部立柱；7、预留纵向抗剪件；8、膜袋；9、环形挂扣。
具体实施方式
31.下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
32.本发明公开了一种海上风机基础防冲刷防护结构，参照图1，包括风机钢管桩基础1和设置于风机钢管桩基础1底部的防护结构体2，参照图2，防护结构体2包括多个防护体，本实施例中防护结构体2由八个防护体组成。
33.参照图2、3，防护体包括防护内部支撑结构4和防护面3，防护内部支撑结构4采用桁架式结构，且进行防腐蚀处理，使其满足使用寿命的条件，防护内部支撑结构4可以采用钢结构，也可以是钢筋混凝土框架。
34.参照图1，风机钢管桩基础1外侧均匀设置设有多个基础预留安装槽5，基础预留安装槽5至少设置有四个，本实施例中基础预留安装槽5设置有四个，这是为了保证整个体系平衡。
35.参照图3，防护体上设有与基础预留安装槽5连接的环向挂扣9。
36.参照图2、4，防护面3呈曲面设置。防护面3在竖直剖面上呈多段线设置，多段线包括抛物线、双曲线和直线，多段线式的防护面3可解决水流绕流、湍流等因素产生的复杂情
况。本实施例中防护面3的多段线从上到下依次为第一直线段3-1、第一抛物线3-2、第二直线段3-3、第二抛物线3-4和第三直线段3-5。
37.参照图1，防护面3上设置有膜袋8，相邻的防护体之间留有纵向缝隙，膜袋8位于纵向缝隙处。
38.膜袋8为混凝土膜袋8，这是由于混凝土膜袋8具有水硬性，可以保证整个结构的强度。膜袋8内部设置有钢筋笼，使得膜袋能够与防护面3贴合紧密，且重度较大。
39.防护面3采用钢筋混凝土结构，本实施例中防护面3采取清水混凝土，表面光滑，强度大于或者等于c40。
40.参照图5、6，相邻的防护体之间通过预留纵向抗剪件7咬合连接。本实施例中预留纵向抗剪件7与纵向缝隙所在平面平行，预留纵向抗剪件7可以起到锁定作用。
41.参照图3，防护结构体2下方设有底部立柱6，底部立柱6用于与海底泥面连接。底部立柱6的直径大于500mm，长度大于或者等于3m。本实施例中底部立柱6选择phc管桩，并提前与防护内部支撑结构4焊接，直径为550mm，长度根据地质情况进行选择，选择3m。
42.本发明一种海上风机基础防冲刷防护结构的施工方法为：
43.首先进行风机钢管桩基础1与防护结构体2的安装；
44.1)首先在风机钢管桩基础1的合适部位焊接基础预留安装槽5，然后将预制好的防护体吊装至风机钢管桩基础1侧面，然后依次施工，将防体2组成整体，形成防护结构体2。
45.2)在防护结构体表面进行膜袋8的敷设。
46.本发明一种海上风机基础防冲刷防护结构将风机钢管桩基础1的周围土体保护起来，不扰动桩风机钢管桩基础1的周围土体，确保基础设计安全性。并根据水流形态，合理设置防护面3曲线，避免水流绕流产生的各种冲刷破坏，防护面3采用钢筋混凝土结构，耐久性得到保证。


技术特征：
1.一种海上风机基础防冲刷防护结构，其特征在于，包括风机钢管桩基础(1)和设置于风机钢管桩基础(1)底部的防护结构体(2)，所述防护结构体(2)包括多个防护体，所述防护体包括防护内部支撑结构(4)和防护面(3)，所述防护面(3)呈曲面设置，所述防护面(3)采用钢筋混凝土结构；所述防护面(3)上设置有膜袋(8)。2.根据权利要求1所述的海上风机基础防冲刷防护结构，其特征在于，相邻的所述防护体之间通过预留纵向抗剪件(7)咬合连接。3.根据权利要求1所述的海上风机基础防冲刷防护结构，其特征在于，所述风机钢管桩基础(1)上设有多个基础预留安装槽(5)，所述防护体上设有与基础预留安装槽(5)连接的环向挂扣(9)。4.根据权利要求3所述的海上风机基础防冲刷防护结构，其特征在于，所述基础预留安装槽(5)均匀设置于风机钢管桩基础(1)的外侧，且至少设置有四个。5.根据权利要求1所述的海上风机基础防冲刷防护结构，其特征在于，所述防护面(3)在竖直剖面上呈多段线设置，所述多段线包括抛物线、双曲线和直线。6.根据权利要求1所述的海上风机基础防冲刷防护结构，其特征在于，相邻的所述防护体之间留有纵向缝隙，所述膜袋(8)位于纵向缝隙处；所述膜袋(8)内部设置有钢筋笼。7.根据权利要求1所述的海上风机基础防冲刷防护结构，其特征在于，所述防护内部支撑结构(4)采用桁架式结构。8.根据权利要求1所述的海上风机基础防冲刷防护结构，其特征在于，所述防护结构体(2)下方设有底部立柱(6)，所述底部立柱(6)用于与海底泥面连接。9.根据权利要求8所述的海上风机基础防冲刷防护结构，其特征在于，所述底部立柱(6)的直径大于500mm，所述底部立柱(6)的长度大于或者等于3m。10.一种海上风机基础防冲刷防护结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：1)首先进行风机钢管桩基础(1)与多个防护体的安装；2)在防护面(3)上进行膜袋(8)的敷设。

技术总结
本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种海上风机基础防冲刷防护结构及施工方法，其防护结构包括风机钢管桩基础和设置于风机钢管桩基础底部的防护结构体，所述防护结构体包括多个防护体，所述防护体包括防护内部支撑结构和防护面，所述防护面呈曲面设置，所述防护面采用钢筋混凝土结构；所述防护面上设置有膜袋。本发明一种海上风机基础防冲刷防护结构将风机钢管桩基础的周围土体保护起来，不扰动桩风机钢管桩基础的周围土体，确保基础设计安全性。并根据水流形态，合理设置防护面曲线，避免水流绕流产生的各种冲刷破坏，防护面采用钢筋混凝土结构，耐久性得到保证。耐久性得到保证。耐久性得到保证。


技术研发人员：邓明基 谭道光 徐超 孟秀俊 汪德军 徐鸿飞 朱玉瑞 胡辉
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：2021.12.10
技术公布日：2022/3/8