海上风电单桩基础安装方法

技术领域

本发明涉及海上风电单桩基础安装、风能工程、新能源领域，具体地，涉及一种海上风电单桩基础安装方法。

背景技术

与传统化石燃料相比，风能使用清洁，成本较低，具有开发范围广，安全、能源永不耗竭等优势。相比于陆上风电，海上风电具有风速大、湍流度低、不占耕地等优势，我国海上风电基础多采用单桩基础，其设计简单，安装工艺成熟。

海上风电基础的设计年限为25年，2035年左右，我国第一批运行的海上风电将面临着逐步拆除的境遇，相关技术中，暂无对海上风电基础退役后的处理，若直接舍弃将导致海上风电基础成本较高，且退役的海上风电基础无法得到有效的利用。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的实施例提出一种步骤简单、成本低廉的海上风电单桩基础安装方法。

根据本发明实施例的海上风电单桩基础安装方法包括：S1：拆除退役后的风电基础中的风力发电机组、塔筒和桩基础，且所述风电基础中的导管架基础留在海水内；S2：根据替换的桩基础的尺寸对所述导管架基础的上端面切割，以便切割出贯穿所述导管架基础的上端面的施工孔；S3：将所述替换的桩基础通过所述施工孔插入海水内且所述替换的桩基础下端部插入海平面内；S4：对所述替换的桩基础的下端部进行注浆；S5：将所述替换的桩基础和所述施工孔的内周面焊接。

本发明实施例的海上风电单桩基础安装方法，设置步骤S1、步骤S2、步骤S3、步骤S4和步骤S5，可在原有的多桩或多筒导管架基础机位上，直接进行新的桩基础的安装，通过注浆可以形成灌浆体增加基础的承载力，实现原机位处海上风电基础的快速替换，为退役后的风电基础提供处理方法，有效利用了退役的海上风电基础，降低了风电基础的安装成本。

在一些实施例中，在步骤S1中，对所述风电基础中的导管架基础进行强度检验，待所述风电基础中的导管架基础检验合格后，进行步骤S2。

在一些实施例中，在S3步骤中，所述替换的桩基础通过静压的方式进行沉桩，待所述替换的桩基础无法到位时，则所述替换的桩基础进行打桩作业。

在一些实施例中，所述替换的桩基础包括沿上下方向依次相连的第一段和第二段，所述第一段在上下方向横截面积恒定，所述第二段的横截面积沿远离所述第一段的方向逐渐减小，所述第一段设在海水内，所述第二段设在海平面内。

在一些实施例中，所述替换的基础桩的第二段的外周面设有多个注浆管，多个注浆管沿所述第二段的周向间隔设置，每个所述注浆管上设有多个沿所述注浆管的延伸方向间隔设置的注浆孔。

在一些实施例中，在步骤S3中，所述替换的桩基础通过自重钻入海床面内后，对所述注浆管进行低压注浆。

在一些实施例中，在步骤S4中，待所述替换的桩基础到位时，提高所述注浆管的注浆压力，以便所述第二段在海床面内形成注浆体。

在一些实施例中，在步骤S5中，将肋板焊接在所述替换的桩基础和所述导管架基础之间。

在一些实施例中，所述肋板为多个，多个所述肋板沿所述桩基础的周向间隔设置在所述替换的桩基础和所述导管架基础之间。

在一些实施例中，所述风电基础为多桩导管架基础或多筒导管架基础。

附图说明

图1是本发明实施例的风电基础的多桩导管架基础的结构示意图。

图2是图1中的俯视图。

图3是本发明实施例的风电基础的多筒导管架基础的结构示意图。

图4是图3中的俯视图。

图5是发明实施例的风电基础的替换的桩基础的第二段。

图6是图5中的局部放大图。

风电基础100；

替换的桩基础1；第一段11；第二段12；

导管架基础2；注浆管3；注浆孔31；注浆体32.

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的海上风电单桩基础安装方法。

如图1-6所示，根据本发明实施例的海上风电单桩基础安装方法包括步骤S1、步骤S2、步骤S3、步骤S4和步骤S5。

S1：拆除退役后的风电基础100中的风力发电机组、塔筒和桩基础，将风电基础100中的导管架基础2预留在海水内。具体地，当风电基础100需要退役时，将风电基础100中的风力发电机组、塔筒和桩基础从风电基础100拆卸下来，且风电基础100中的导管架基础2保持原样不变，仍留在海水内。

S2：根据替换的桩基础1的尺寸对导管架基础2的上端面切割，以便切割出贯穿导管架基础2的上端面的施工孔。具体地，替换的桩基础1为需要安装在导管架基础2的新的桩基础，根据替换的桩基础1的外径尺寸对导管架基础2的上端面进行切割，从而将导管架基础2的上端面切割出沿上下方向贯穿导管架基础2的上端面的施工孔。

S3：将替换的桩基础1通过施工孔插入海水内且替换的桩基础1下端部插入海平面内。具体地，如图1和图3所示，替换的桩基础1可从导管架基础2的上端面穿过施工孔插入海水内，且替换的桩基础1的下端部伸入海床面内。

S4：对替换的桩基础1的下端部进行注浆。具体地，如图1和图3所示，对替换的桩基础1的下端部进行注浆，使得替换的桩基础1的下端部与海床面的土体分离，从而提高替换的桩基础1的承载力。

S5：将替换的桩基础1和施工孔的内周面焊接。具体地，替换的桩基础1的上端部伸出导管架基础2的上端面，且替换的桩基础1的上端部的外周面与施工孔的内周面进行焊接，从而使得替换的桩基础1与导管架基础2形成一个整体。

本发明实施例的海上风电单桩基础安装方法，设置步骤S1、步骤S2、步骤S3、步骤S4和步骤S5，可在原有的多桩或多筒导管架基础2机位上，直接进行新的桩基础的安装，同时原有的导管架结构可以作为抱桩机构，确保沉桩过程中单桩基础的水平度。其次，可避免风电机组塔筒下法兰以下结构的拆除，并尽可能地减少新机位的增加。再次，残留的导管架基础2结构可以作为新结构的一部分，承担一部分受力，节省新基础的用钢量。另外，注浆可以使桩基础和海床面内的泥土分离，有减阻作用，且可以形成灌浆体增加基础的承载力。最后，以此组合形成新的海上风电基础100，新安装的桩基础完全处于旧导管架基础2的水平投影范围内，不增加新的用海面积。

本发明实施例的海上风电单桩基础安装方法，实现原机位处海上风电基础100的快速替换，进一步延长海上风场的使用寿命，实现风场的降本增效，为退役后的风电基础100提供处理方法，降低了风电基础100的安装成本。

在一些实施例中，在步骤S1中，对风电基础100中的导管架基础2进行强度检验，待风电基础100中的导管架基础2检验合格后，进行步骤S2。具体地，当将风电基础100中的风力发电机组、塔筒和桩基础拆除后，安装人员将对导管架基础2进行强度测试，当导管架基础2强度测试合格后，进行对导管架基础2的上端面进行切割，当导管架基础2的强度测试不合格，将导管架基础2舍弃或进行修复。

在一些实施例中，在S3步骤中，替换的桩基础1通过静压的方式进行沉桩，待替换的桩基础1无法到位时，则替换的桩基础1进行打桩作业。具体地，替换的基础桩通过上端面上端堆积重物或者采用液压缸下压等静压方式，使得替换的桩基础1进行沉桩，当替换的桩基础1无法通过静压方式到位时，将采用液压锤不断的锤击替换的桩基础1的上端面对替换的桩基础1进行打桩作业，从而使得替换的桩基础1降尘到预定位置。

在一些实施例中，替换的桩基础1包括沿上下方向依次相连的第一段11和第二段12，第一段11在上下方向横截面积恒定，第二段12的横截面积沿远离第一段11的方向逐渐减小，第一段11设在海水内，第二段12设在海平面内。具体地，如图1、图3和图5所示，第一段11设在第二段12的上方，第一段11位于海水内，第二段12穿设在海平面内，第一段11为横截面沿上下恒定的圆柱形，第二段12为横截面从上到下逐渐减小的圆锥形，由此，可使得替换的桩基础1通过自重的作用下穿设在海平面内，且也方便替换的桩基础1穿设在海平面的预设位置。

在一些实施例中，替换的基础桩的第二段12的外周面设有多个注浆管3，多个注浆管3沿第二段12的周向间隔设置，每个注浆管3上设有多个沿注浆管3的延伸方向间隔设置的注浆孔31。具体地，如图5-6所示，多个注浆管3设在第二段12的外周面上且沿上下方向延伸，多个注浆管3沿第二段12的周向等间隔设置，且每个注浆管3上设有多个沿上下方向等间隔设置的注浆孔31，将注浆泵与注浆管3连通，从而对第二段12的外周面进行注浆。

在一些实施例中，在步骤S3中，替换的桩基础1通过自重钻入海床面内后，对注浆管3进行低压注浆。由此，防止海床面内得泥沙通过注浆孔31流入注浆管3内，从而防止注浆管3或注浆孔31被堵塞，使得注浆管3后续能够正常工作，且注入的浆体阻隔也可桩基础与土体的接触，有一定的减阻效果。

在一些实施例中，在步骤S4中，待替换的桩基础1到位时，提高注浆管3的注浆压力，以便第二段12在海床面内形成注浆体32。具体地，当替换的桩基础1沉放至指定标高时，升高注浆压力，形成以使浆料与桩基础在海床面内形成注浆体32，从而增大桩基础的承载力。

在一些实施例中，在步骤S5中，将肋板焊接在替换的桩基础1和导管架基础2的上端面之间。具体地，肋板为加强板，且肋板沿上下方向竖直设置，肋板的一侧与桩基础的外周面焊接，肋板的另一侧与导管架基础2的上端面的上端面焊接，由此，通过肋板对桩基础和导管架基础2进行加固，使得单桩基础设置更加合理。

在一些实施例中，肋板为多个，多个肋板沿桩基础的周向间隔设置在替换的桩基础1和施工孔的内周面之间。具体地，肋板为多个，多个肋板均可在导管架基础2的上端面上，多个肋板沿桩基础的周向等间隔设置，肋板的一侧与桩基础的外周面焊接，肋板的另一侧与导管架基础2的上端面焊接，由此，通过多个肋板进一步对桩基础和导管架基础2加固。

在一些实施例中，如图1-4所示，风电基础100为多桩导管架基础或多筒导管架基础。由此，提高了海上风电单桩基础安装方法的应用范围，为不同将退役的导管架基础2提供的更换方法和思路。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。