一种具有辅助沉放配重结构的筒型基础及其施工方法

技术领域

本发明涉及风能工程、新能源和海洋工程技术领域，特别是涉及一种具有辅助沉放配重结构的筒型基础及其施工方法。

背景技术

风能是取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源。目前，风力发电就是最具发展潜力的可持续项目之一。

目前，海上风电作为非水电新能源，发挥越来越重要的作用。现代风力发电机组主要包括塔筒和设置在塔筒顶部的风力发电机，而保证风电机组安全和正常运行的关键在于：支撑塔筒的风电基础结构或通常所说的风机基础。需要说明的是，塔筒一般指风电基础以上部分的直立段，为常规上部结构，不属于基础内结构。

为了安全、经济、高效、规模化开发海上风电，选择合适的基础结构形式尤为重要，其中，筒型基础结构可陆上预制，利用小型泵阀系统在现场可快速地安装，在全球各大风电场中得到了广泛的应用。

我国南北海岸线长，不同海域地质差异极大，常常给海上风电筒型基础的现场沉放安装作业，带来较大的挑战。尤其在砂土层较厚及浅层分层土质海域进行筒型基础的沉放安装时，经常会遇到渗透破坏、筒壁屈曲、土塞等各种施工过程中的问题，进而导致无法将基础沉放到设计深度的难题。

筒型基础入土后的沉放过程，分为自重下沉阶段和压差沉放阶段，上述施工中的问题，全部集中在第二阶段压差沉放阶段，最主要的原因是：筒型基础在第一阶段的自重入土深入较浅，从而就开启泵阀，进而导致第二阶段实施过早，此时压差过小，筒型基础无法继续下沉，如果增大压差，又可能引起土体渗透破坏、筒壁屈曲、土塞等问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种具有辅助沉放配重结构的筒型基础及其施工方法。

为此，本发明提供了一种具有辅助沉放配重结构的筒型基础，其包括筒型基础结构；

筒型基础结构，包括立柱、过渡段和吸力筒；

圆柱形的吸力筒的顶部，固定设置有圆锥台形状的过渡段；

过渡段的顶部，固定设置有垂直分布的立柱；

其中，吸力筒包括底部开口的环形的吸力筒外壁；

吸力筒外壁的顶部，固定设置有圆形的吸力筒顶；

其中，吸力筒外壁的四周外壁，等间距设置有多个垂直分布的、中空的水刀高压管；

水刀高压管的底部与吸力筒外壁的底部平齐；

水刀高压管的底部开口；

其中，立柱的径向四周外壁，包裹有环向延展囊；

环向延展囊的底部，与过渡段的顶部相接触；

其中，立柱的顶部中心位置，放置有一个配重支撑架；

配重支撑架，包括沿着周向等间距分布的多个配重支撑杆

每个配重支撑杆的外侧端部，向外突出于立柱的顶部，并且分别悬挂有至少一个配重袋；

吸力筒顶的顶部径向四周，设置有筒顶四周配重结构；

筒顶四周配重结构，用于在吸力筒顶的顶部径向四周，增加配重。

优选地，筒型基础结构，为底部开口入土，并且上部露出水面的支撑结构。

优选地，吸力筒为底部开口，顶部及四周侧壁封闭的钢质或混凝土结构。

优选地，筒顶四周配重结构，具体包括：多个竖向伸缩囊和多个水平伸缩囊；

吸力筒顶的顶部径向四周边缘，沿着周向等间距连接多个竖向伸缩囊的底部；

吸力筒顶的顶部径向四周边缘，还在与每个竖向伸缩囊的外侧相对应的位置，分别连接一个水平伸缩囊的内侧端；

其中，任意相邻的两个竖向伸缩囊之间，以及任意相邻的两个水平伸缩囊之间，分别通过土工布膜相连接。

优选地，土工布膜，与吸力筒顶的径向四周边缘固定连接；

每个竖向伸缩囊的内外两侧，与土工布膜相胶接或缝织连接，共同形成环向的密闭结构；

水平伸缩囊的上下两侧与土工布膜相胶接或缝织连接；

竖向伸缩囊与土工布膜及吸力筒顶顶部，共同形成一个环向及底部密闭、顶部敞开的空间。

优选地，每个水平伸缩囊的内侧端顶部，设置有水平伸缩囊进口，作为水平伸缩囊的进料口；

每个水平伸缩囊的外侧端中心位置，设置有水平伸缩囊出口，作为水平伸缩囊的出料口；

其中，每个竖向伸缩囊的顶部中心位置，设置有竖向伸缩囊进口；

每个竖向伸缩囊的底部外侧，设置有竖向伸缩囊出口；

其中，环向延展囊的顶部外侧，开有环向延展囊进口；

环向延展囊的底部外侧，开有环向延展囊出口；

其中，配重袋为中空封闭的袋装结构，其顶部设置有配重带进口；

配重袋的底部设置有配重袋出口。

优选地，筒顶四周配重结构，具体可以包括环形伸缩囊；

环形伸缩囊，固定临近所述吸力筒顶的顶部径向四周边缘；

环形伸缩囊，包括垂直分布的多个竖向环形囊和水平分布的多个水平环形囊；

任意相邻的两个竖向环形囊之间相连通(具有连接通道)；

任意相邻的两个水平环形囊之间相连通(具有连接通道)；

位于最内侧的一个水平环形囊，与位于最下方的一个竖向环形囊，两者之间相连通。

此外，本发明还提供了一种前面所述的具有辅助沉放配重结构的筒型基础的施工方法，其包括以下步骤：

第一步，在海上风电场，预先完成立柱、过渡段、吸力筒的制作，进而组装成为筒型基础结构；

其中，吸力筒包括底部开口的环形的吸力筒外壁；

吸力筒外壁的顶部，固定设置有圆形的吸力筒顶；

第二步，将预先制作的、包括水平伸缩囊、竖向伸缩囊和环向延展囊在内的各个囊结构与筒型基础结构相连接，其中，水平伸缩囊与土工布膜相连接后，放置于吸力筒中的吸力筒顶的顶部最外边，以方便水平延展，且将土工布膜与吸力筒顶的顶部相密闭连接；竖向伸缩囊与土工布膜进行环向连接后，放置于吸力筒顶的顶部，以方便竖向延展；而环向延展囊布置于筒型基础结构中的立柱外围；同时，还将多个水刀高压管设置于吸力筒外壁的四周外侧，并连接好相应的高压水输送管路；

第三步，在立柱顶部，放置可水平伸缩的配重支撑架，并在配重支撑架中的每根配重支撑杆的外侧端部悬挂预设数量的配重袋；

第四步，通过驳船干运或湿拖浮运的方式，将筒型基础结构运输至海上风电场指定机位的目标海域，准备安装；

第五步，对于筒型基础结构，首先执行自重下沉阶段，然后执行第六步的辅助配重沉放阶段；

第六步，执行筒型基础结构的辅助配重沉放阶段：向包括水平伸缩囊、竖向伸缩囊和环向延展囊在内的各个囊结构以及配重袋里面，通过填充的方式增加配重，所述配重包括水和/或海砂；

第七步，执行筒型基础结构的压差沉放阶段：在海上风电场指定机位的目标海域，采取现有的压差沉放方法，继续将筒型基础结构沉放到海底，其中，筒型基础结构的整体高度，高于目标海域的水深。

优选地，在第七步之后，还可以包括以下步骤：

第八步，水刀破土辅助沉放操作：对于预埋在吸力筒外壁的水刀高压管，通过向水刀高压管内注射高压水，将筒型基础结构底部下方的土层打撒。

优选地，在第八步之后，还可以包括以下步骤：

第九步，回收囊结构：拆卸、回收竖向伸缩囊、环向延展囊、配重袋及配重支撑架。

由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种具有辅助沉放配重结构的筒型基础及其施工方法，其设计科学，通过在筒型基础周围布置囊、袋以及膜结构，通过增加配重及增加渗透路径，来辅助筒型基础入土沉放就位，能够有效地解决筒型基础在复杂地质情况下无法沉放至设计深度的问题，具有重大的实践意义。

本发明的技术方案，基于临时增加结构配重和提高渗透路径的原理，并充分考虑海上可利用配重材料的便捷性、经济性以及冲刷保护膜的提前利用，通过往可回收的囊和袋内充填砂或水增加配重，克服筒型基础下沉阻力；并利用可自延展的冲刷防护膜，将冲刷作业提前至沉放阶段进行施工，不仅能够辅助筒型基础的沉放，而且也可作为筒型基础在后期的冲刷防护措施。

附图说明

图1为本发明所需要进行辅助沉放配重的筒型基础的立体结构示意图；

图2为本发明所需要进行辅助沉放配重的筒型基础的正视图；

图3为本发明提供的一种具有辅助沉放配重结构的筒型基础，在延展前的立体结构示意图；

图4为本发明提供的一种具有辅助沉放配重结构的筒型基础，在延展前的正视图；

图5为本发明提供的一种具有辅助沉放配重结构的筒型基础，在延展前的俯视图；

图6a为本发明提供的一种具有辅助沉放配重结构的筒型基础中，环向延展囊的结构示意图；

图6b为本发明提供的一种具有辅助沉放配重结构的筒型基础中，配重袋的结构示意图；

图7a为本发明提供的一种具有辅助沉放配重结构的筒型基础中，水平伸缩囊的结构示意图；

图7b为本发明提供的一种具有辅助沉放配重结构的筒型基础中，竖向伸缩囊的结构示意图；

图8为本发明提供的一种具有辅助沉放配重结构的筒型基础，在实施例一中，在将辅助沉放配重结构及防冲刷结，延展开后的立体结构示意图；

图9为本发明提供的一种具有辅助沉放配重结构的筒型基础，在实施例一中，在将辅助沉放配重结构及防冲刷结，延展开后的正视图；

图10为本发明提供的一种具有辅助沉放配重结构的筒型基础，在实施例二中，在将辅助沉放配重结构及防冲刷结，延展开后的立体结构示意图；

图11为本发明提供的一种具有辅助沉放配重结构的筒型基础，在实施例二中，在将辅助沉放配重结构及防冲刷结，延展开后的正视图；

图中，1为筒型基础结构、2为立柱、3为过渡段、4为吸力筒、5为吸力筒顶；

6为吸力筒外壁、7为水平伸缩囊、8为竖向伸缩囊、9为土工布膜、10为环向延展囊；

11为配重袋、12为配重支撑架、13为水刀高压管、14为环向延展囊进口、15为环向延展囊出口；

16为配重带进口、17为配重袋出口、18为水平伸缩囊进口、19为水平伸缩囊出口、20为竖向伸缩囊进口；

21为竖向伸缩囊出口、22为环形伸缩囊。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段更容易理解，下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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申请的限制。

此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”等应做广义理解，例如，可以是固定安装，也可以是可拆卸安装。

对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

参见图1至图11，本发明提供了一种具有辅助沉放配重结构的筒型基础，包括筒型基础结构1；

筒型基础结构1，包括立柱2、过渡段3和吸力筒4；

圆柱形的吸力筒4的顶部，固定设置有圆锥台形状的过渡段3；

过渡段3的顶部，固定设置有垂直分布的立柱2；

其中，吸力筒4包括底部开口的环形的吸力筒外壁6；

吸力筒外壁6的顶部，固定设置有圆形的吸力筒顶5。

其中，吸力筒外壁6的四周外壁，等间距设置有多个垂直分布的、中空的水刀高压管13；

水刀高压管13的底部与吸力筒外壁6的底部平齐；

水刀高压管13的底部开口；

其中，立柱2的径向四周外壁，包裹有环向延展囊10；

环向延展囊10的底部，与过渡段3的顶部相接触；

其中，立柱2的顶部中心位置，放置有一个配重支撑架12；

配重支撑架12，包括沿着周向等间距分布的多个配重支撑杆120(不限于图3所示的六个)

每个配重支撑杆120的外侧端部(即远离立柱2的顶部中心位置的一侧端部)，向外突出于立柱2的顶部，并且分别悬挂有至少一个配重袋11；

需要说明的是，全部配重支撑杆120所悬挂的配重袋11数量相同，以保障配重均衡。

吸力筒顶5的顶部径向四周，设置有筒顶四周配重结构；

筒顶四周配重结构，用于在吸力筒顶5的顶部径向四周，增加配重。

在本发明中，需要说明的是，塔筒一般指风电基础以上部分的直立段，为常规上部结构，不属于基础内结构。对于本发明，立柱2为与塔筒连接的基础结构一部分，两者(即立柱2与塔筒)通过法兰及螺栓连接，该连接方式为现有公知的连接方式，在此不再赘述。

在本发明中，需要说明的是，筒型基础结构1，为底部开口入土，并且上部露出水面的支撑结构。立柱2为连接基础上部结构和基础结构的结构；过渡段3为将上部荷载传递至吸力筒4的过渡结构；

在本发明中，具体实现上，吸力筒4为底部开口，顶部及四周侧壁封闭的钢质或混凝土结构。

需要说明的是，吸力筒顶5，为吸力筒4的顶盖结构；

吸力筒外壁6，为吸力筒4的径向四周外侧结构。

在本发明中，具体实现上，参见图3、图4以及图9和图10，本发明采用的筒顶四周配重结构，在实施例一中，具体可以包括：多个竖向伸缩囊8和多个水平伸缩囊7；

吸力筒顶5的顶部径向四周边缘，沿着周向等间距连接多个竖向伸缩囊8的底部；

吸力筒顶5的顶部径向四周边缘，还在与每个竖向伸缩囊8的外侧相对应的位置，分别连接一个水平伸缩囊7的内侧端；

其中，任意相邻的两个竖向伸缩囊8之间，以及任意相邻的两个水平伸缩囊7之间，分别通过土工布膜9相连接。

在本发明中，具体实现上，每个竖向伸缩囊8的底部通过夹板，固定连接吸力筒顶5的顶部边缘；

每个竖向伸缩囊8的内外两侧，与土工布膜9相胶接或缝织连接，共同形成环向的密闭结构。

在本发明中，具体实现上，水平伸缩囊7的内侧端通过夹板，固定连接吸力筒顶5的顶部径向四周边缘；

水平伸缩囊7的上下两侧与土工布膜9相胶接或缝织连接。

需要说明的是，对于本发明，参见图8所示，竖向伸缩囊8与土工布膜9及吸力筒顶5顶部，共同形成一个环向及底部密闭、顶部敞开的空间100。竖向伸缩囊8不与水平伸缩囊7内侧贯通，两者相互独立。

具体实现上，土工布膜9，与吸力筒顶5的径向四周边缘固定连接。

具体实现上，每个水平伸缩囊7的内侧端顶部，设置有水平伸缩囊进口18，作为水平伸缩囊7的进料口；

每个水平伸缩囊7的外侧端中心位置，设置有水平伸缩囊出口19，作为水平伸缩囊7的出料口。

具体实现上，每个竖向伸缩囊8的顶部中心位置，设置有竖向伸缩囊进口20，作为进料口；

每个竖向伸缩囊8的底部外侧，设置有竖向伸缩囊出口21，作为出料口。

需要说明的是，水平伸缩囊7，为采用橡胶、布或者塑料等柔软材料做成的中空结构，在其内部未填充时，结构呈压扁状态；在其内部可填充气体、海水、海砂等材料，当填充物进入其内部空间后，水平伸缩囊7可沿着水平方向伸展，在绷紧时，具有一定的刚度。

竖向伸缩囊8与水平伸缩囊7的结构一样，为采用橡胶、布或者塑料等柔软材料做成的中空结构，在其内部未填充时，结构呈压扁状态；可使用空压机在其内部填充气体，或使用水泵在其内部填充海水、或使用抽砂泵向其内部填充海砂等材料，当填充物进入其内部空间后，竖向伸缩囊8可以沿着竖向延展伸展，并且在绷紧时，具有一定的刚度。

土工布膜9，为薄膜结构，其连接于水平伸缩囊7和竖向伸缩囊8上，并与吸力筒顶5的边侧连接，参见图3所示，在水平伸缩囊7和竖向伸缩囊8在未延展时，土工布膜9呈折叠状态；参见图8所示，当水平伸缩囊7和竖向伸缩囊8延展后，土工布膜9随之展开，与伸缩囊(即水平伸缩囊7和竖向伸缩囊8)一起，形成连续的整体。

其中，土工布膜9分别与水平伸缩囊7和竖向伸缩囊8，通过胶接或缝织连接。

在本发明中，具体实现上，环向延展囊10的顶部外侧，开有环向延展囊进口14，作为进料口；

环向延展囊10的底部外侧，开有环向延展囊出口15，作为出料口。

需要说明的是，环向延展囊10为包裹在立柱2径向四周外壁的封闭中空囊结构，其顶部设置有环向延展囊进口14，底部设置有环向延展囊出口15，其内部可填充气体、海水和海砂等材料，当填充气体时，可提高筒型基础整体的浮力及稳性，当填充海水和/或海砂时，可提高筒型基础的配重。

需要说明的是，对于本发明，环向延展囊10密贴于立柱2外侧，并且通过挂钩连接或相胶接。环向延展囊10在初期处于空瘪状态，就位后，可使用空压机在其内部可填充气体，或使用水泵在其内部填充海水、或使用抽砂泵向其内部填充海砂等材料，当填充物进入其内部空间后，环向延展囊10可以沿着环向延展伸展。

需要说明的是，配重支撑架12位于立柱2的顶部，且可以水平伸缩；当需要对配重袋11添加配重时，配重支撑架12的配重支撑杆120伸长，并在配重支撑杆120的外侧端部挂上配重袋11(配重支撑杆120的外侧端具有连接配重袋11上挂绳的挂孔)，并将配重袋11填充海砂等所增加的重量，传递给立柱2。

对于本发明，为避免配重袋11及环向延展囊10同时填充张开后，随着体积的膨胀和增大而导致两者相互碰撞影响，在立柱2顶部设置了水平可伸缩的配重支撑架12，当需要两者同时配重时，配重支撑架12水平伸展开来。

具体实现上，配重支撑架12的伸缩结构，为常规的伸缩结构，例如，参见图8所示，配重支撑架12中的每个配重支撑杆120，包括中空的支撑管121和插入杆122，插入杆122与支撑管121相插接，因此，可以通过调节插入杆122插入到支撑管121内部的长度，来调节配重支撑架12的水平伸缩量。

在本发明中，具体实现上，配重袋11为中空封闭的袋装结构，其顶部设置有配重带进口16，作为进料口；

配重袋11的底部设置有配重袋出口17，作为出料口；

需要说明的是，配重袋11的内部可填充海水或者海砂等配重材料，以便于临时增加本发明的筒型基础结构的配重。

在本发明中，具体实现上，水刀高压管13，预埋设置在吸力筒外壁6中。

需要说明的是，水刀高压管13为提前预埋在吸力筒外壁6的高压管路，并在水刀高压管13的底部开口。当筒型基础沉放入土不利时，通过向管路(即水刀高压管13)内打入一定压力的高压水，可以将筒型基础下端部的土体冲开，从而减小筒型基础下端部的阻力；同时，高压水沿筒壁(即吸力筒外壁6)上升所形成的贯通路径，可减小筒壁侧的摩阻力，有利于保障筒型基础下沉到位。

具体实现上，多个水刀高压管13的顶部开口，并且与同一个环形的高压输水管相连通；

该高压输水管上设置有进水口，通过中空的连接管道，与位于外部的高压水泵的出水口相连通；

当然，多个水刀高压管13的顶部开口，还可以分别直接通过一根中空的连接管道，分别与位于外部的一台高压水泵的出水口相连通。

在本发明中，具体实现上，参见图10、图11所示，本发明采用的筒顶四周配重结构，在实施例二中，具体可以包括环形伸缩囊22；

环形伸缩囊22，固定临近所述吸力筒顶5的顶部径向四周边缘；

环形伸缩囊22，包括垂直分布的多个竖向环形囊221和水平分布的多个水平环形囊222；

任意相邻的两个竖向环形囊221之间相连通(具有连接通道)；

任意相邻的两个水平环形囊222之间相连通(具有连接通道)；

位于最内侧的一个水平环形囊222，与位于最下方的一个竖向环形囊221，两者之间相连通(具有连接通道)。

需要说明的是，环形伸缩囊22为采用橡胶、布或者塑料等柔软材料做成的中空结构，环形伸缩囊22包括多个中空环形囊，是多个中空环形囊在竖向或环向相贯通的连接结构，其内部可随着气体、海水、海砂等填充料的进入，而逐渐延展，形成连续的封闭结构。

为了建设上述本发明提供的具有辅助沉放配重结构的筒型基础，本发明还提供了一种具有辅助沉放配重结构的筒型基础的施工方法，具体包括以下步骤：

第一步，在海上风电场(即海上风力发电机组的建设现场)之外(例如陆上工厂，或者码头等其他制作场所)，预先完成立柱2、过渡段3、吸力筒4的制作，进而组装成为筒型基础结构1；

其中，吸力筒4包括底部开口的环形的吸力筒外壁6；

吸力筒外壁6的顶部，固定设置有圆形的吸力筒顶5；

第二步，将预先制作的、包括水平伸缩囊7、竖向伸缩囊8和环向延展囊10在内的各个囊结构(例如在工厂制作)与筒型基础结构1相连接，其中，水平伸缩囊7与土工布膜9相连接后，放置于吸力筒4中的吸力筒顶5的顶部最外边，以方便水平延展，且将土工布膜9与吸力筒顶5的顶部相密闭连接；竖向伸缩囊8与土工布膜9进行环向连接后，放置于吸力筒顶5的顶部，以方便竖向延展；而环向延展囊10布置于筒型基础结构1中的立柱外围；同时，还将多个水刀高压管13设置于吸力筒外壁6的四周外侧，并连接好相应的高压水输送管路；

第三步，在立柱2顶部，放置有可水平伸缩的配重支撑架12，并在配重支撑架12中的每根配重支撑杆120的外侧端部悬挂预设数量的配重袋11；

第四步，通过驳船干运或湿拖浮运的方式，将筒型基础结构1运输至海上风电场指定机位的目标海域，准备安装；

第五步，对于筒型基础结构1，首先执行自重下沉阶段，然后执行第六步的辅助配重沉放阶段；

需要说明的是，筒型基础结构1在就位准备安装时，将其常规入土沉放过程分为自重下沉和压差沉放两个阶段；其中，在第一阶段，在筒型基础结构1本身的自重下沉完毕后，此处先不进入第二阶段的压差沉放阶段，而是通过先执行第六步的辅助配重沉放阶段；然后，再执行第九步执行的第二阶段的压差沉放阶段；

第六步，执行筒型基础结构1的辅助配重沉放阶段：向包括水平伸缩囊7、竖向伸缩囊8和环向延展囊10在内的各个囊结构以及配重袋11里面，通过填充的方式增加配重(例如水或者海砂等)。

在本发明中，第六步，具体包括以下两个子步骤：

第一子步骤，填充延展囊，增加辅助配重；首先，向水平伸缩囊7内注入海水或海砂，此时水平伸缩囊7将连带着与其连接的土工布膜9水平向延展，并在自重作用下下坠，水平伸缩囊7与吸力筒外壁6周围的海床面接触；其次，用同样的方法延展竖向伸缩囊8(即也在竖向伸缩囊8内注入海水或海砂)，从而在竖向伸缩囊8、土工布膜9、吸力筒顶5、过渡段3、立柱2五者之间，形成一个顶部敞口且底部和四周封闭的空间100(参见图8所示)，继而向空间100内填充海砂，从而加大基础结构辅助配重；然后，封闭环向延展囊10底部的环向延展囊出口15，通过向环向延展囊进口14注入海水或海砂，增加配重；

第二子步骤，将配重支撑架12水平伸展，并封闭每个配重袋11底部的配重袋出口17，通过向每个配重袋11顶部的配重带进口16注入海水或海砂，增加配重。

需要说明的是，在实施第一子步骤和第二子步骤后，由于对包括水平伸缩囊7、竖向伸缩囊8和环向延展囊10在内的各个囊结构内以及配重袋11里面填充配重海水或海砂作为配重，随着筒型基础结构1的额外辅助配重的增加，筒型基础结构1将克服一部分筒型基础结构所承受的阻力而继续入土一定深度；相比常规不加配重的沉放方式，增加辅助配重后，将会增加第一阶段基础自重入土深度。

在本发明中，所述水平伸缩囊7及竖向伸缩囊8结构。为内部空瘪、可以填充气体、液体、海砂的可延展结构，填充物进入囊结构后，形成具有一定刚度的支撑结构，可连带展开与其连接的土工布膜9，共同形成设计工作状态的形状结构，可使用空压机在其内部可填充气体，或使用水泵在其内部填充海水、或使用抽砂泵向其内部填充海砂等材料。

其中，环向延展囊10为内部空瘪、可填充液体或海砂的可延展结构，主要为增加基础结构沉放阶段配重重量考虑；可使用水泵在其内部填充海水，或使用抽砂泵向其内部填充海砂等材料。

第七步，执行筒型基础结构1的压差沉放阶段：在海上风电场指定机位的目标海域，采取现有的压差沉放方法，继续将筒型基础结构1沉放到海底，其中，筒型基础结构1的整体高度，高于目标海域的水深；

需要说明的是，在第五步的筒型基础结构1的自重下沉阶段，以及第六步的辅助配重沉放阶段都结束后，开始进入第二阶段压差沉放阶段；此时，由于水平伸缩囊7在填充后连带着土工布膜9延展，并在自重作用下下坠，会与吸力筒外壁6周围的海床面接触，三者之间形成了一定的密闭空间，从而使得在进行压差沉放时，将原来沿吸力筒外壁6(即筒壁)的渗透路径进行了大范围的延长，同时对土工布膜9覆盖下的海床表层土体具有一定的保护作用，起到了防止渗透破坏的作用，继而可提高沉放过程中的内外可利用压差值。

还需要说明的是，压差沉放方法(即负压下沉方法)，是指通过泵将吸力筒4内部具有的、未进入海床表层土体空间内的空气和水抽出，在该空间内形成低于外界气压的负压空间，内外压差形成驱动力，从而使基础下沉，减少了辅助下沉的方法，负压下沉方法，为现有技术成熟的公知技术，在此不再赘述。

在本发明中，具体实现上，在第七步之后，还可以包括以下步骤：

第八步，水刀破土辅助沉放操作：对于预埋在吸力筒外壁6的水刀高压管13，通过向水刀高压管13内注射高压水，将筒型基础结构1底部下方的土层打撒，从而有利于减小土层阻力，继而可继续进行沉放施工，可确保筒型基础结构1沉放至设计的深度。

需要说明的是，在一般情况下，利用筒型基础结构1的自重、本发明中的辅助配重以及压差沉放，即可将筒型基础结构1沉放到设计深度，但是，如果在沉放中遇到了较硬的局部硬土层，通过配重及压差无法继续施工时，可启用预埋在吸力筒外壁6的水刀高压管13，通过向水刀高压管13内注射高压水，将筒型基础结构1底部下方的土层打撒，减小土层阻力，继而可继续进行沉放施工，可确保筒型基础结构1沉放至设计的深度。

在本发明中，具体实现上，在第八步之后，还可以包括以下步骤：

第九步，回收囊结构：拆卸、回收竖向伸缩囊8、环向延展囊10、配重袋11及配重支撑架12。

需要说明的是，在利用筒型基础结构1的自重、辅助配重、压差沉放、水刀破土辅助沉放等一种或多种联合方式，将筒型基础结构1沉放至设计深度后，可通过逆向操作，将囊结构自身内部、包围舱体内部的砂或水排出；此时，水平伸缩囊7及土工布膜9与海床密贴，将继续作为运营期内筒型基础结构1的防冲刷措施，在沉放施工完毕后不对其进行收回，其余竖向伸缩囊8、环向延展囊10、配重袋11及配重支撑架12等，将回收后继续利用。

在本发明中，需要说明的是，对于本发明提供的筒型基础，在拆卸、回收竖向伸缩囊8、环向延展囊10、配重袋11及配重支撑架12之后，本发明的立柱2作为与塔筒连接的基础结构一部分，可以与塔筒通过法兰及螺栓连接，连接方式为现有公知的连接方式，在此不再赘述。

需要说明的是，对于本发明，以上本发明提供的结构体系及配套施工方法，不仅仅限于上述海上风力发电机组，同样，对于其他能源平台也具有适用性。

在本发明中，参见图10、图11所示，对于水平伸缩囊7与土工布膜9组成的防冲刷结构，以及竖向伸缩囊8与土工布膜9组成的辅助配重环箍结构，可以用连续的环形伸缩囊22替代，从而节省了土工布膜9与囊结构的多体连接，可作为其替代方案，届时根据实际情况，选择合适的配重延展结构。

基于以上技术方案可知，对于本发明，为了避免筒型基础在复杂地质情况下无法沉放至设计深度的问题，避免出现背景技术部分提到的技术问题，本发明通过利用海上风电场现场可方便取得的砂、水等材料，来对筒型基础结构进行临时配重，从而增加筒型基础在第一阶段自重入土的深度，这是一种辅助筒型基础沉放的有效技术措施；另外，本发明在第二阶段压差沉放时，为了进一步避免筒壁周围土体的渗透破坏，将冲刷防护膜提前设置，进而增加筒内外压差下土体渗透路径，提高可实施压差并避免渗透破坏，确保整个沉放安装阶段的安全性。

与现有技术相比较，本发明提供的具有辅助沉放配重结构的筒型基础及其施工方法，具有如下有益效果：

1、本发明充分利用可填充囊结构的便捷及可回收性，在不增加安装船舶运力的情况下，充分利用海上风电场在施工时较容易取得的海水及海砂等原料作为填充材料，可快速、无污染、经济的实现对基础沉放过程的配重加载。

2、本发明采取的可填充囊结构与土工布膜的组合防冲刷结构，在提前起到防冲刷作用的同时，增加了沉放过程中筒内外渗透路径，提高了可利用内外压差值，避免了沉放过程中筒型基础周围土体渗透破坏的发生。

3、本发明用最经济及环保的方法，解决筒型基础在复杂地质情况下无法沉放至设计深度的问题。

综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种具有辅助沉放配重结构的筒型基础及其施工方法，其设计科学，通过在筒型基础周围布置囊、袋以及膜结构，通过增加配重及增加渗透路径，来辅助筒型基础入土沉放就位，能够有效地解决筒型基础在复杂地质情况下无法沉放至设计深度的问题，具有重大的实践意义。

本发明的技术方案，基于临时增加结构配重和提高渗透路径的原理，并充分考虑海上可利用配重材料的便捷性、经济性以及冲刷保护膜的提前利用，通过往可回收的囊和袋内充填砂或水增加配重，克服筒型基础下沉阻力；并利用可自延展的冲刷防护膜，将冲刷作业提前至沉放阶段进行施工，不仅能够辅助筒型基础的沉放，而且也可作为筒型基础在后期的冲刷防护措施。

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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。