[发明专利]一种水下桩基础冲刷防护装置及其施工方法

说明书

本发明公开的一种水下桩基础冲刷防护装置及其施工方法，属于海上风电桩基础冲刷防护工装技术领域。包括若干阵列排布的沉排组件，相邻沉排组件之间通过柔性索相互连接，铺设在海上风电桩柱周围的海床上；沉排组件包括骨架和沙被，沙被固定在骨架上。由于沙被下面是由绳索连接而成的成片的骨架，相互之间起到一定的支撑作用，因而整个冲刷防护装置不会因为局部小的冲刷坑的形成而产生大的位移，避免了海床裸露面积扩大，由于海床裸露面积较小，局部冲刷坑在达到较小深度以后即达到稳定状态，面积和深度不再继续扩展，从而从冲刷机理上实现了对桩基础周边海床冲刷的根本扼制。

技术领域

本发明属于海上风电桩基础冲刷防护技术领域，涉及一种水下桩基础冲刷防护装置及其施工方法。

背景技术

在近海海域的海上风电场，主要采用固定式桩基础，海上风电机组通过桩基础固定在海床上。近海存在大范围的泥质海床，受潮流影响，海床泥沙并不太稳定，容易受到冲刷。由于桩基础对海流具有一定的扰动作用，海流对桩基础周围的海床的冲刷作用明显加强，因此在海上风电桩基础周围，特别容易形成冲刷坑。若冲刷坑持续扩大，将降低桩基础的入泥埋深，严重威胁海上风电机组的安全。根据海上风电场的实际监测数据，冲刷得最严重的风电机组机位，两年内冲刷坑直径已经扩大到上百米，最大冲刷深度达到17米，总冲刷量达到上万立方米，海上风电机组安全受到严重威胁。所以，需要采取防护措施，遏制桩基础周边海床的冲刷。

目前常用的海上风电基础冲刷防护措施是在桩基础周围铺设沙被，利用连片的沙被沉入海中，覆盖住桩基础周围的海床，从而减少水流对桩基础周边海床的冲刷作用。然而，桩基础周围需要使用沙被覆盖的防护面积很大，需要多块沙被拼接覆盖，由于沙被是一种内部填充泥沙，类似被子一样的编织物，本身是柔性的，在具有一定流速的海域进行连续铺设并不容易，受浪和流的冲击作用下，在沙被入水的过程中并不能保证沙被精准铺设在预定位置，而且，对于泥沙含量较多的浑浊海域，尚无有效的手段监测沙被铺设的质量，沙被与沙被之间很可能贴合不严，出现较大缝隙，那么水流将从缝隙开始掏蚀海床，形成冲刷坑，进而沙被向冲刷坑滑落移动，使海床裸露面积持续扩大，从而彻底失去防护作用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种水下桩基础冲刷防护装置及其施工方法，从冲刷机理上实现了对桩基础周边海床冲刷的根本扼制，对桩基础进行有效防护。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种水下桩基础冲刷防护装置，包括若干阵列排布的沉排组件，相邻沉排组件之间通过柔性索相互连接，铺设在海上风电桩柱周围的海床上；

沉排组件包括骨架和沙被，沙被固定在骨架上。

优选地，对于单桩式的海上风电桩柱，沉排组件沿潮流方向的总长度大于海上风电桩柱直径的10倍，沿垂直潮流方向的总长度大于海上风电桩柱直径的6倍。

优选地，对于多桩式的海上风电桩柱，以距离最远的两根桩的中心距离加上单桩直径作为等效桩基础直径，沉排组件沿潮流方向的总长度大于等效桩基础直径的10倍，沿垂直潮流方向的总长度大于等效桩基础直径的6倍。

优选地，沉排组件中沙被的面积大于骨架的面积。

优选地，相邻沉排组件之间柔性索的长度为5～15cm。

优选地，柔性索和骨架为耐候性材质。

优选地，骨架为井字梁结构，井字梁每个方向的端部开设有用于穿设柔性索的连接孔。

优选地，沉排组件完全淹没时所受浮力为沉排组件重力的60％～80％。

优选地，骨架的下表面为平面。

本发明公开了上述水下桩基础冲刷防护装置的施工方法，包括：