海上风电固化土异位固化防冲刷施工装置及施工方法

技术领域

本申请属于海上风电基础流态固化土异位固化防冲刷施工技术领域，具体涉及海上风电固化土异位固化防冲刷施工装置及施工方法。

背景技术

近年来随着海上风电市场的蓬勃发展，在风机基础建成后，桩身改变了原来的水流条件，打破了原有的泥沙输运平衡，致使桩周覆盖层受到强烈的冲刷作用，形成冲刷坑，进而降低基础刚度及风机机组结构的自振频率，结构疲劳应力幅值增大、应力循环次数增加，从而影响机组的疲劳寿命。如今海上风机基础的防冲刷保护越来越受到海上风电行业各方的关注。传统的防冲刷方案多使用抛石防护、砂被防护和联排防护，但此类防冲刷方案与桩周覆土层的接触仍然存在空隙，在长期的水流冲刷过程中随着空隙的不断扩大，防冲刷能力不断下降，防冲刷生命周期缩短。相对于传统防冲刷方案，固化土可以控制固化范围与桩周覆土层紧密结合，目前固化土主要分为原位固化和异位固化两种方案。目前针对流态固化土异位固化防冲刷的施工工艺尚未有成熟的配套搅拌设备，基于现场流态固化土异位固化所需方量大的特点，有必要提出一种海上风电基础流态固化土异位固化防冲刷施工装置，以保证固化土搅拌均匀，同时满足现场施工生产效率。

发明内容

针对上述现有技术的缺点或不足，本申请要解决的技术问题是提供海上风电固化土异位固化防冲刷施工装置及施工方法。

为解决上述技术问题，本申请通过以下技术方案来实现：

本申请提出海上风电固化土异位固化防冲刷施工装置，包括：机体、行走模组和第一搅拌模组，所述行走模组与所述机体连接，所述第一搅拌模组通过机械臂设置于所述机体上。

可选地，上述的海上风电固化土异位固化防冲刷施工装置，其中，所述行走模组和所述机体之间设有回转平台。

可选地，上述的海上风电固化土异位固化防冲刷施工装置，其中，所述机械臂包括：第一臂和第二臂，所述第一臂与所述第二臂通过传动组件连接；所述第一臂的端部与所述机体连接，所述第二臂的端部与所述第一搅拌模组连接。

可选地，上述的海上风电固化土异位固化防冲刷施工装置，其中，所述第一搅拌模组包括：Y型搅拌头或T型搅拌头。

可选地，上述的海上风电固化土异位固化防冲刷施工装置，其中，所述第一搅拌模组的外侧还设有防护罩。

可选地，上述的海上风电固化土异位固化防冲刷施工装置，其中，还包括：控制模组，所述控制模组设置于所述机体上，所述控制模组与所述行走模组、所述机械臂、所述第一搅拌模组和所述回转平台电连接。

可选地，上述的海上风电固化土异位固化防冲刷施工装置，其中，还包括：注浆模组、第二搅拌模组和配料仓，所述第二搅拌模组设置于配料仓中，所述注浆模组的进料端与所述配料仓连通，所述注浆模组的出料端设置于所述第一搅拌模组的旁侧。

可选地，上述的海上风电固化土异位固化防冲刷施工装置，其中，所述第二搅拌模组包括：搅拌轴、多个旋转链和多个搅拌桨，多个所述旋转链的一端沿所述搅拌轴的周向设置，所述旋转链的另一端与所述搅拌桨连接。

可选地，上述的海上风电固化土异位固化防冲刷施工装置，其中，所述旋转链均匀布设于所述搅拌轴的周向上。

可选地，上述的海上风电固化土异位固化防冲刷施工装置，其中，所述注浆模组包括：泵和管路，所述泵设置于所述管路上，所述管路的进料端与所述配料仓连通，所述管路的出料端设置于所述第一搅拌模组的旁侧。

可选地，上述的海上风电固化土异位固化防冲刷施工装置，其中，所述行走模组包括：履带式结构。

本申请还提出基于上述的海上风电固化土异位固化防冲刷施工装置的施工方法，包括如下步骤：

利用反铲挖掘机将待搅拌物料运输至物料池中；

行走模组带动搅拌模组移动至物料池，由搅拌模组对待搅拌物料进行搅拌；

在搅拌模组搅拌过程中，注浆模组将配料仓中搅拌完成的固化剂输送至搅拌模组的作业端，使搅拌模组搅拌的物料形成固化土并得到充分搅拌；

将制备完成的固化土进行吹填施工。

与现有技术相比，本申请具有如下技术效果：

本申请行走模组能够带动机体及第一搅拌模组移动至作业点，符合作业点灵活性的需求，第一搅拌模组在机械臂的带动下实现作业范围的拓展及局部位置的精确搅拌，使得施工作业顺利进行，确保固化土被均匀搅拌。

本申请通过第二搅拌模组完成固化剂的制备，再通过注浆模组将固化剂输送至第一搅拌模组周边，实现固化剂持续添加及固化土的连续制备，极大提高了现场施工效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1：本申请一实施例的结构示意图；

图2：如图1所示结构的剖面图；

图中：机体1、行走模组2、第一搅拌模组3、第一臂4、第二臂5、传动组件6、回转平台7、防护罩8、驾驶舱9、管路10、泵11、配料仓12、搅拌轴13、旋转链14、搅拌桨15、出料端16及进料端17。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1和图2所示，本申请的其中一个实施例，海上风电固化土异位固化防冲刷施工装置，包括：机体1、行走模组2和第一搅拌模组3，所述行走模组2与所述机体1连接，所述第一搅拌模组3通过机械臂设置于所述机体1上。

在本实施例中，行走模组2能够带动机体1及第一搅拌模组3移动至作业点，符合作业点灵活性的需求，第一搅拌模组3在机械臂的带动下实现作业范围的拓展及局部位置的精确搅拌，使得施工作业顺利进行，确保固化土被均匀搅拌。

可选地，所述行走模组2和所述机体1之间设有回转平台7，使得机体1能够相对行走模组2转动，进一步提升机体1运动的灵活性。

具体地，所述机械臂包括：第一臂4和第二臂5，所述第一臂4与所述第二臂5通过传动组件6连接；所述第一臂4的端部与所述机体1连接，所述第二臂5的端部与所述第一搅拌模组3连接。

在本实施例中，机体1、第一臂4、第二臂5、第一搅拌模组3依次连接，第一臂4与第二臂5通过传动组件6连接，使得机械臂能够灵活运动，进而实现第一搅拌模组3作业点的灵活性。

可选地，所述传动组件6包括但不限于连杆组件和动力组件，所述连杆组件与所述第一臂4和所述第二臂5连接，所述动力组件与所述连杆组件连接。

可选地，所述动力组件包括但不限于气缸、油缸和/或液压缸。

可选地，所述第一搅拌模组3包括但不限于Y型搅拌头或T型搅拌头，以确保物料被充分搅拌。

在本实施例中，第一搅拌模组3采用强制立轴式搅拌机并安装Y型搅拌头或T型搅拌头，具有连续搅拌供料的能力，搅拌功率和搅拌能力满足现场施工泵送功效和施工功效。

具体地，所述第一搅拌模组3的外侧还设有防护罩8，以防止第一搅拌模组3碰撞下文所述的物料池而造成损伤，同时也能确保第一搅拌模组3的安全使用。

在本实施例中，防护罩8为半包裹式结构。

可选地，海上风电基础流态固化土异位固化防冲刷施工装置还包括：控制模组，所述控制模组设置于所述机体1上，所述控制模组与所述行走模组2、所述机械臂、所述第一搅拌模组3和所述回转平台7电连接，以实现行走模组2、机械臂、第一搅拌模组3和回转平台7自动化作业。

可选地，所述机体1上还设有驾驶舱9，所述控制模组设置于所述驾驶舱9内，便于工作人员进行实际操作。

具体地，海上风电基础流态固化土异位固化防冲刷施工装置还包括：注浆模组、第二搅拌模组和配料仓12，所述第二搅拌模组设置于配料仓12中，所述注浆模组的进料端17与所述配料仓12连通，所述注浆模组的出料端16设置于所述第一搅拌模组3的旁侧。

在本实施例中，将配置固化剂的原料加入配料仓12，通过第二搅拌模组对这些原料进行搅拌，完成固化剂的制备，再通过注浆模组将固化剂输送至第一搅拌模组3周边，实现固化剂持续添加及固化土的连续制备，极大提高了现场施工效率。

具体地，所述第二搅拌模组包括：搅拌轴13、多个旋转链14和多个搅拌桨15，多个所述旋转链14的一端沿所述搅拌轴13的周向设置，所述旋转链14的另一端与所述搅拌桨15连接。

在本实施例中，搅拌轴13作为旋转中心带动设置于其周向上的旋转链14及搅拌桨15转动，实现对制备固化剂原料的充分搅拌。

可选地，所述搅拌轴13的底部还设有升降组件，使得搅拌轴13在其轴向上能进行移动，以进一步对固化剂原料进行充分搅拌。

具体地，所述旋转链14均匀布设于所述搅拌轴13的周向上，使得搅拌轴13在旋转过程中受力平衡。

具体地，所述注浆模组包括：泵11和管路10，所述泵11设置于所述管路10上，所述管路10的进料端17与所述配料仓12连通，所述管路10的出料端16设置于所述第一搅拌模组3的旁侧，从而将搅拌好的固化剂从配料仓12输送至第一搅拌模组3的作业端，实现固化土的制备。

可选地，所述行走模组2包括但不限于履带式结构，履带式结构具有牵引力大、重心低、附着系数大、稳定性高等特点，更加适用于施工作业船舶进行甲板作业。

在本实施例中，履带式结构采用履带架、行走马达、减速机及其管路、驱动轮、导向轮、托链轮、支重轮、履带、张紧缓冲装置组成，其功能为支承整个机体1、机械臂和第一搅拌模组3的重量，并把驱动轮传递的动力转变为牵引力，实现装置整体的移动。

可选地，所述机体1上还设有动力模组，所述动力模组与行走模组2、第一搅拌模组3、回转平台7连接并提供动力，在本实施例中，是通过柴油机把柴油的化学能转化为机械能，从而提供动力。

本申请还提出了基于所述的海上风电基础流态固化土异位固化防冲刷施工装置的施工方法，包括如下步骤：

步骤1：利用反铲挖掘机将淤泥运输至物料池中，同时加入水、水泥等混合物；

步骤2：操作人员在驾驶舱9内控制行走模组2在移动过程中对物料池内的混合物进行搅拌处理；

步骤3：在搅拌过程中利用注浆模组持续注入调配搅拌完成的固化剂，使固化土得到充分搅拌；

步骤4：将制备完成的固化土进行吹填施工。

本申请在面临大方量海上风电基础流态固化土异位固化施工时，避免了常规搅拌设备带来的生产效率低下的问题，同时也避免了搅拌时工艺过于粗犷导致的搅拌不均匀、固化土性能较差的问题。本申请在淤泥搅拌过程中持续注入调配好的固化剂，在满足施工现场防冲刷固化土生产效率的同时保证了固化土质量。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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；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。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申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限定，参照较佳实施例对本申请进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和范围，均应涵盖在本申请的权利要求范围内。