1.本发明涉及海上风电工程技术领域,尤其涉及一种混凝土联锁排与水泥土组合的海上风电基础防冲刷结构。
背景技术:2.海上风电场桩基局部冲刷是工程设计与运行阶段的重要参数之一,由于海洋动力作用的因素众多,且不同海域的海底地形、底质类型、潮流与波浪作用不尽相同,使得桩基局部冲刷深度与冲刷范围的研究更加复杂多变。
3.我国沿海区域,海床变动频繁,海床不稳对风电基础、海上升压站基础以及海缆安全运行造成巨大风险。冲刷问题不解决将严重影响风场日后运行的安全性、经济性。目前普遍采用的抛石防护因为海底反滤、施工精度、边缘冲刷等问题整体效果欠佳。固化土防冲刷对于淤积海区的局部冲刷理论上效果较好,但是对于整体冲刷海床因对边缘冲刷无能为力而使得防护效果较差。砂被防冲刷也被广泛使用,也因不能适应基床起伏、易破损造成充砂流失、搭接处施工质量难以保证等效果差强人意。软体排理论上效果应较好,但是施工困难而在实际中较少使用。海底电缆的敷设通常需要经过海上风电基础防冲刷结构,防冲刷表面起伏大时,在海缆敷设的过程中往往会对防冲刷结构及海底电缆均产生一定的损坏。传统的海上风电基础防冲刷结构在保证防冲刷效果和海缆敷设质量安全方面很难做到兼容并蓄。
4.基于以上工程背景,十分有必要基于现阶段海上工程防冲刷的技术方案和施工能力,并在已有技术的基础上,推陈出新,研究基础防冲刷问题的新思路与新方法,对海上风电的降本增效及其他海洋工程未来的发展具有十分重要的意义。
技术实现要素:5.为解决上述技术问题,本发明提供了一种混凝土联锁排与水泥土组合的海上风电基础防冲刷结构。本发明在保证海上风电基础防冲刷效果的同时,有效改善海底电缆的敷设条件,可进一步保证海底电缆的安全性。
6.技术方案为:一种混凝土联锁排与水泥土组合的海上风电基础防冲刷结构,包括由混凝土块连接在一起构成的混凝土联锁排,混凝土联锁排围绕海上风电基础铺设在海床面上;沿海底电缆的敷设路径,靠近海底电缆敷设处的混凝土连锁排局部内浇水泥土,形成水泥土通道。
7.基于上述技术特征:混凝土联锁排还具体包括混凝土块体加筋带、土工布和土工布加筋带;多个混凝土块通过内部预埋的混凝土块体加筋带被纵横串起;土工布缝制土工布加筋带,通过绑扎连接混凝土块体加筋带与土工布加筋带,形成由多个混凝土块排列在上,土工布铺设在下的混凝土联锁排。
8.基于上述技术特征:海底电缆与混凝土连锁排外边缘接触的位置采用带有坡面的削坡混凝土块体,削坡混凝土块体的削坡坡度根据海底电缆的弯曲半径确定。
9.基于上述技术特征:水泥土通道的两侧采用加高混凝土块体,用于限制海底电缆敷设时的移动范围并减少水泥土流失。
10.基于上述技术特征:混凝土连锁排为长方形,长边平行于潮流主流方向。
11.基于上述技术特征:敷设路径上的混凝土块的间隙及顶部浇灌水泥土,形成水泥土通道,用于敷设海底电缆;水泥土通道的浇灌范围根据海底电缆的敷设根数确定。
12.本发明的有益效果是:
13.1.混凝土联锁排结构可按图纸进行标准化生产,构造简单,造价低廉。土工布通过土工布加筋带绑扎固定于混凝土联锁排底部,陆上拼接方便,可省略潜水员铺设土工布的施工工序。
14.2.土工布及土工布加筋带组成的混凝土联锁排结构,沉放后可适应海底土体冲刷变形,既能削减水流冲击能量,又可利用土工布的反滤作用,阻止土粒流失。
15.3.靠近海底电缆敷设侧的混凝土联锁排间隙及顶部浇灌一层薄水泥土,可有效保证防冲刷基础表面的平整度,一方面有利于敷设海底电缆,另一方面可避免海底电缆由于冲刷掏空导致海缆损坏。
16.4.仅针对海底电缆敷设路径及混凝土联锁排与海上风电基础之间的间隙浇灌水泥土的施工方案,可大幅度节约水泥土用量。
17.5.海底电缆与混凝土连锁排外边缘接触的混凝土块体设置一定的坡度,即设置削坡混凝土块体避免此处海缆悬空过大遭到破坏。边缘的削坡混凝土块体的坡度可随海底电缆的弯曲半径调整,有利保证海缆的施工质量。
18.6.水泥土通道两侧设置加高的混凝土块体,一方面可减少部分水泥土流失到预留通道以外,另一方面可有效限制海缆敷设时的移动范围,从而进一步保证海缆敷设的施工质量。
附图说明
19.图1为本发明混凝土联锁排与水泥土组合的海上风电基础防冲刷结构俯视图。
20.图2为图1的a-a剖面图。
21.图3为图1的b-b剖面图。
22.图4为图1的c-c剖面图。
23.图5为本发明混凝土连锁排外边缘处的削坡混凝土块立体图。
24.图6为混凝土块体加筋带与土工布加筋带连接处的详图。
25.图中的标号示意为:1、混凝土联锁排;2、水泥土;3、海上风电基础;4、海底电缆;51、混凝土块体;52、削坡混凝土块体;53、加高混凝土块体;61、混凝土块体加筋带;62、土工布加筋带;7、土工布。
具体实施方式
26.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明,而并非对本发明的限制。
27.在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为
基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.此外,在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
30.如图1和图4所示,一种混凝土联锁排与水泥土组合的海上风电基础防冲刷结构,混凝土联锁排1围绕海上风电基础3铺设在海床面上;海底电缆4铺设在混凝土联锁排1上;沿海底电缆4的敷设路径,靠近海底电缆4敷设处的混凝土连锁排1局部内浇水泥土,形成水泥土通道2,用于敷设海底电缆。海底电缆4的数量可为多条,水泥土通道2可根据海底电缆4敷设的根数调整浇灌范围。
31.混凝土连锁排1可为长方形,长边平行于潮流主流方向。
32.如图1、图3和图6所示,混凝土联锁排1包括混凝土块51、混凝土块体加筋带61、土工布7和土工布加筋带62;多个所述混凝土块51通过内部预埋的混凝土块体加筋带61被纵横串起;土工布7缝制土工布加筋带62,通过绑扎连接混凝土块体加筋带61与土工布加筋带62,形成由多个混凝土块51排列在上,土工布7铺设在下的混凝土联锁排1。
33.混凝土块51的形状为长方体,混凝土联锁排1的作用为适应海底土体冲刷变形
34.如图2和图5所示,海底电缆4与混凝土连锁排1外边缘接触位置设置削坡混凝土块体52,可为混凝土块51设置下切面形成。削坡混凝土块体52的坡度可随海底电缆4的弯曲半径调整,有利保证海缆的施工质量。
35.如图1和图4所示,敷设路径上的混凝土块51的间隙及顶部浇灌水泥土,形成水泥土通道2。水泥土通道2的两侧的混凝土块增高,形成加高混凝土块体53。加高混凝土块体53的作用为限制海缆敷设时的移动范围并减少水泥土流失
36.本发明中混凝土联锁排与水泥土组合的海上风电基础防冲刷结构施工方式为:
37.(1)混凝土块体51、削坡混凝土块体52、加高混凝土块体53经筑模、加固、养护等工艺建成。混凝土块体51、削坡混凝土块体52、加高混凝土块体53通过混凝土块体加筋带61连接。通过绑扎混凝土块体51、削坡混凝土块体52、加高混凝土块体53的混凝土块体加筋带61与土工布7上的土工布加筋带62,形成集土工布于一体的混凝土联锁排1。
38.(2)海上风电基础3沉桩。
39.(3)混凝土联锁排1吊装入水,围绕海上风电基础3铺设在海床面上。
40.(4)沿着海底电缆4的敷设路径在混凝土联锁排1的间隙及顶部浇灌水泥土通道2。
41.(5)沿着浇灌水泥土通道2敷设海底电缆4。
42.本发明充分利用混凝土联锁排地形适应能力强及固化土平整场地的优势,在保证海上风电基础防冲刷效果的同时,可有效改善海底电缆敷设条件。
43.以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人
员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和替换,这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。