海上风电机组桩基防冲刷装置

技术领域

本发明涉及海上风力发电设备技术领域，特别是涉及一种海上风电机组桩基防冲刷装置。

背景技术

海上风力发电机组的桩基固定在海底，随着海流的冲刷，桩基四周容易出现冲刷坑，使得桩基在海底泥土层的接触面变小，对桩基的刚度和频率会产生不利影响，从而影响风力发电设备的稳定性。

为了防止桩基周围淤泥被海流冲走，目前采取的方式是在桩基四周进行抛石，但由于抛石不固定，时间长了也会被海流冲走，同时带走桩基周边的大量淤泥，仍会导致桩基不稳。

发明内容

本发明的目的是提供一种海上风电机组桩基防冲刷装置，该防冲刷装置具有良好的防冲刷效果，提高了桩基的稳定性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种海上风电机组桩基防冲刷装置，包括防护堤，所述防护堤为环绕桩基设置的环状结构，所述防护堤与所述桩基之间形成环形空间，所述环形空间内设置有填充物。

该发明提供的海上风电机组桩基防冲刷装置在桩基的周围环绕设置了防护堤，防护堤为环状结构，这样，在防护提和桩基之间形成了环形空间，在该环形空间内填充填充物，如此设置后，受防护堤的阻挡和保护作用，填充在桩基周围的填充物不易被海流冲走，相应地避免了带走桩基周边的淤泥，该防冲刷装置的防冲刷效果好。

如上所述的海上风电机组桩基防冲刷装置，所述防护堤远离所述桩基的边缘部分呈倾斜结构；自所述边缘部分至所述桩基的方向，所述边缘部分的高度逐渐增大。

如上所述的海上风电机组桩基防冲刷装置，所述倾斜结构与海底泥面之间的角度为0～45度。

如上所述的海上风电机组桩基防冲刷装置，所述防护堤的底面设有朝下突出的凸部结构。

如上所述的海上风电机组桩基防冲刷装置，所述凸部结构包括若干环形凸棱。

如上所述的海上风电机组桩基防冲刷装置，所述防护堤为分体结构，包括两个以上的防护堤块，各所述防护堤块拼合形成所述防护堤。

如上所述的海上风电机组桩基防冲刷装置，所述防护堤设有吊装用的吊环。

如上所述的海上风电机组桩基防冲刷装置，所述防护堤靠近所述桩基的部分的顶面设有朝上突出的环状台阶。

如上所述的海上风电机组桩基防冲刷装置，所述防护堤包括骨架和浇筑体，所述浇筑体通过浇筑的方式与所述骨架形成一体结构。

如上所述的海上风电机组桩基防冲刷装置，所述浇筑体为混凝土，或者所述浇筑体为风机叶片粉碎后的颗粒物与凝结材料的混合物。

如上所述的海上风电机组桩基防冲刷装置，所述骨架包括钢筋笼。

如上所述的海上风电机组桩基防冲刷装置，所述填充物包括石块、沙袋和海草生物中的至少一者。

如上所述的海上风电机组桩基防冲刷装置，所述防护堤的内壁与所述桩基之间的距离为所述桩基的桩径的2～3倍。

附图说明

图1为本发明所提供海上风电机组桩基防冲刷装置的一种实施例的结构示意图；

图2为图1的俯视视角的结构示意图；

图3为具体实施例中防护堤块的结构示意图；

图4为图3的A-A向示意图。

附图标记说明：

桩基10；

防护堤20，防护堤块21，骨架201，周向筋211，径向筋212，架立筋213，凸部结构202，吊环203，垫板231，倾斜面204，环状台阶205；

填充物30。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

该实施例提供的防冲刷装置适用于还上风电机机组的固定式桩基应用环境，包括单桩、多桩、重力式基础或导管架的固定桩基等，只要是固定在海底的桩基，都可以应用；另外，漂浮式基础锚定钢缆也是通过桩基固定在海底，该防冲刷装置也同样适用。

请参考图1和图2，图1为本发明所提供海上风电机组桩基防冲刷装置的一种实施例的结构示意图；图2为图1的俯视视角的结构示意图。

该实施例中，防冲刷装置包括防护堤20，防护堤20为环绕桩基10设置的环状结构，防护堤20与桩基10之间形成有环形空间，该环形空间内填充有填充物30。

如图1所示，实际设置时风电机组的桩基10固定在海底，其深入海底泥面，在桩基10的周围环绕设置防护堤20，防护堤20由海底泥面支撑。

如上设置后，受防护堤20的阻挡和保护作用，填充在桩基10周围的填充物30不易被海流冲走，当然也不会因被海流冲走而带走桩基10周边的淤泥，具有较好的防冲刷效果。可以理解，防护提20具有一定的重量，不易被海水冲走才可以对填充物30起到保护作用。

图1和图2所示示例中，防护堤20呈圆环形结构，可以理解，实际设置时，防护堤20的形状不受此限制，可以是方形环或者椭圆形环或者多边形环或者其他不规则形状的环形，只要是环状封闭结构，能够在其与桩基10之间形成设置填充物30的空间即可。

在实际应用中，海上风电机组的桩基10的直径通常较大，高度也较高，为方便在已经安装好的桩基10周围安装防护堤20，防护堤20可以为分体结构，包括至少两个防护堤块21，这些防护堤块21可拼接形成防护堤20，如此，在安装时，采用吊装设备将防护堤块21在桩基10周围拼接即可，相邻的防护堤块21之间也无需专门连接，方便安装和实施。

当然，在初始建设阶段，可以设置一体的防护堤20，安装防护堤20后，再安装桩基10，在后期运维阶段，若要新增防护堤20，此时，防护堤20可采用分体结构，方便施工。

图2所示实施例中，防护堤20分为四个防护堤块21，拼装形成一个防护堤20。

该实施例中，防护堤20包括骨架201和浇筑体，浇筑体通过浇筑的方式与骨架201形成一体结构，具体的，防护堤20可采用钢筋混凝土结构，即其骨架201由钢筋制成，浇筑材料为钢筋混凝土。当然，对于分体结构的防护堤20来说，每个防护堤块21也由骨架201和浇筑材料浇筑一体成型。

请一并参考图3和图4，图3为具体实施例中防护堤块的结构示意图；图4为图3的A-A向示意图。

该实施例中，防护堤块21的骨架201包括沿周向延伸的周向筋211、沿径向延伸的径向筋212和沿高度方向延伸的架立筋213，周向筋211的密度、径向筋212的密度以及架立筋213的密度可以根据实际应用需求来设置，图中仅是示例性描述，可以理解，在防护堤20呈其他形状时，其骨架201的筋条设置可适应性的变化。

为方便安装时吊装，在防护堤20上还设有吊装用的吊环203，为方便起吊及后续安装，吊环203设置在防护堤20的顶面，在防护堤20为钢筋混凝土结构的基础上，吊环203可通过与钢筋混凝土结构的骨架201固接的垫板231来固定，吊环203与垫板231之间可以采用螺纹连接。

具体设置时，防护堤20的顶面设置的吊环203的数量和位置以起吊后防护堤20的平衡为设置原则。当然，对于防护堤块21来说，则考虑的是每个防护堤块21起吊的平衡来设置其上的吊环203。

防护堤20的骨架201采用上述钢筋笼的结构形式，具有较好的强度，在起吊后可避免因自身重量而开裂，在施工安装后也能起到很好的防护作用。

为避免钢筋结构的骨架201在海底受海水侵蚀，浇筑混凝土后，混凝土在骨架201的外表面形成一定厚度的保护层，一般来说，保护层的厚度不低于100mm，当然也可根据实际应用调整。

除了上述混凝土结构外的防护堤20外，在其他实施例中，防护堤20的浇筑体也可采用风机叶片粉碎后的颗粒物与凝结材料的混合物，当然，粉碎的风机叶片可以为退役叶片。浇筑体也可采用其他材料。

该实施例中，防护堤20远离桩基10的外边缘部分呈倾斜结构，具有倾斜面204，如图1所示，自防护堤20的外边缘部分至桩基10的方向，该倾斜结构的高度逐渐增大，这样，设置防护堤20后，海水冲刷防护堤20时，接触的是倾斜面204，海流的阻力小，有助于防护堤20的自身稳定，也能避免防护堤20外边缘部分的泥面不被冲刷，保证防护堤20和海底泥面长期的良好接触。

该倾斜面204与海底泥面之间的角度可以在0～45度之间设置。根据海流的速度以及海底淤泥的厚度设置。

该实施例中，在防护堤20的底面设有朝下突出的凸部结构202，在安装防护堤20时，该凸部结构202可伸入海底的淤泥，可增强防护堤20与海底泥面之间的摩擦力，防止防护堤20在海底泥面上产生位移。

凸部结构202的形式可以多样，凸部结构202可以在制作防护堤20时一体成型于防护堤20，比如在制作骨架201时，在底部设有突出的梁结构，浇筑时形成凸起结构202。

具体的，凸部结构202可以为多个环形凸棱，如图1和图4所示，每个环形凸棱中有与防护堤20的骨架201固接的钢筋梁，以确保环形凸棱的刚度和强度。在一种实例中，环形凸棱可以以桩基10的中心为中心，每间隔500mm布置一个环形凸棱，其径向尺寸和高度尺寸均可设为200mm，当然，环形凸棱的布置间隔和自身尺寸可以根据实际应用所需来设置。

凸部结构202除了环形凸棱的形式也可以为其他形式，比如说沿防护堤20的径向方向延伸的凸棱或者多个凸块等，只要突出于防护堤20的底面能够嵌入海底淤泥，提高防护堤20与海底泥面之间的摩擦力即可。

该实施例中，防护堤20的内壁与桩基10之间的距离为桩基10的桩径的2～3倍，在实际运行中，桩基10会产生摇摆，带来淤泥扰动，一般来说，在桩基10的周围2～3倍桩径范围内设置防护堤20，可以避免桩基10摇摆带来的淤泥扰动对防护堤20的影响，当然，该距离范围可以根据应用需求来调整。

该实施例中，填充在防护堤20和桩基10之间的填充物30包括石块、沙袋和海草生物中的至少一种。填充后，填充物30的顶面与防护堤20的顶面相平。

为了能够尽可能多地填充填充物30，保证桩基10周边不受冲刷影响，防护堤20在靠近的桩基10的内边缘部分的顶面可以设置朝上突出的环状台阶205，这样，防护堤20内壁与桩基10之间形成的环形空间的高度相对较高，相应地，可以填装较多的填充物30。

该防冲刷装置的防护堤20的结构简单，可以预制成型，生产制作难度低，可实施性高，利用吊装设备即可完成施工，施工过程中无需水下作业，只需要包括防护堤块21吊装沉入海底的指定位置，可拼接呈整圈的防护堤20即可，施工成本低。

以上对本发明所提供的一种海上风电机组桩基防冲刷装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。