海上风电加固装置和加固方法与流程

1.本技术设计海上风电技术领域，尤其是涉及一种海上风电加固装置和加固方法。


背景技术：

2.风能作为一种清无害的可再生能源，日益受到人类重视。其中相对于陆地风能而言，海上风能资源不仅具有较高的风速，而且距离海岸线较远，不受噪音限值的影响，允许机组制造更为大型化。
3.海上风电基础是支撑整个海上风力机的关键所在，成本约占整个海上风电投资的20％至25％，对海上风电基础一般要求20年以上的使用寿命。但是，我国沿海海域海床表层大多是由冲刷形成的淤泥质软土海床，覆盖层上方为3
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15m的淤泥层，淤泥层由淤泥和淤泥质粉质粘土构成，工程力学性质差。因此我国目前海上风电基础普遍选用多桩基础，通过增加桩入土深度来提高桩基的承载力，此举不但提高了基础工程造价，也增加了施工难度。


技术实现要素：

4.本技术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，本技术的实施例提出一种海上风电加固装置和加固方法，具有提高桩基础的承载力，降低桩基础基础工程造价的优点。
5.根据本技术实施例的海上风电加固装置包括桩基础和导管。
6.所述桩基础的一部分埋入海床中；所述导管从所述桩基础内部穿过所述桩基础的周壁插入海床中，所述导管的位于所述桩基础内的部分设有灌浆口，所述导管的插入所述海床中的部分设有注浆口，所述导管用于向所述海床内注入海床加固材料以加固所述桩基础附近的海床。
7.根据本技术实施例的海上风电加固装置具有提高桩基础的承载力，降低桩基础基础工程造价的优点。
8.在一些实施例中，所述导管向下斜插入所述海床中。
9.在一些实施例中，所述导管的所述注浆口为多个，至少一部分所述注浆口沿所述导管的长度方向间隔设置。
10.在一些实施例中，所述桩基础包括在其长度方向上相连的第一部分和第二部分，所述第二部分埋入海床中，所述海床具有海床面，所述第一部分位于海床面上方，所述导管穿过所述第二部分的周壁插入海床中。
11.在一些实施例中，所述导管为多个，多个所述导管围绕所述桩基础间隔设置。
12.在一些实施例中，多个所述导管中的一部分在所述桩基础的长度方向上间隔设置。
13.在一些实施例中，多个所述导管分为若干组，每组导管中包括若干所述导管，每组导管中的若干所述导管沿所述桩基础的周向间隔设置且呈放射状排布，若干组导管在所述桩基础的长度方向上间隔设置。
14.在一些实施例中，每组导管中的所述导管伸入所述海床中的端部均位于同一水平面上且沿所述桩基础的周向间隔布置。
15.一种海上风电基础加固方法，所述加固方法利用上述任一项所述的加固装置进行加固，所述加固方法包括：
16.步骤1：在所述桩基础的周壁上开孔，将导管从桩基础内部通过所述开孔从内向外贯穿所述桩基础的周壁并插入海床中；
17.步骤2：通过所述导管向海床内注入水泥浆以加固海床。
18.在一些实施例中，海上风电基础加固方法还包括：
19.步骤3：水泥浆注入完毕后，向所述导管内注入空气或水以清洗所述导管内部通道；
20.步骤4：待海床软化时，重复步骤2。
附图说明
21.图1是根据本技术实施例的海上风电加固装置施工过程中状态图一；
22.图2是根据本技术实施例的海上风电加固装置施工过程中状态图二；
23.图3是根据本技术实施例的海上风电加固装置施工过程中状态图三；
24.图4是根据本技术实施例的海上风电加固装置施工过程中状态图四；
25.图5是图4在a处的放大图；
26.附图标记：海上风电加固装置100；桩基础1；第一部分11；第二部分12；混凝土层13；导管2；灌浆口21；注浆口22；头部23；海床3；海床面31。
具体实施方式
27.下面详细描述本技术的实施例，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。
28.下面根据图1至图5所示。描述本发明的实施例的海上风电加固装置100和加固方法。
29.如图1至图5所示，根据本技术实施例的海上风电加固装置100包括桩基础1和导管2。
30.桩基础1的一部分埋入海床3中；导管2从桩基础1内部穿过桩基础1的周壁插入海床3中，导管2位于桩基础1内的部分设有灌浆口21，导管2插入海床3中的部分设有注浆口22，导管2用于向海床3内注入海床3加固材料以加固桩基础1附近的海床3。
31.根据本技术实施例的海上风电加固装置100通过将导管2从桩基础1内部穿过桩基础1的周壁插入海床3中，增加导管2与海床3之间的着力面积，进而增加海上风电加固装置100的承受力。
32.根据本技术实施例的海上风电加固装置100在导管2上设置的灌浆口21和注浆口22，将加固材料通过导管2上的注浆口22注入桩基础1附近的海床3上。通过注入的加固材料对桩基础1附近的淤泥质软土海床3进行硬化，提高桩基础1附近海床3工程力学性质，由此提高桩基础1的承载能力。
33.本技术通过将导管2从桩基础1内部穿过桩基础1的周壁插入海床3中，并通过将加
固材料注入桩基础1附近的海床3的加固方式替代增加桩入土深度来提高桩基的承载力的方式，起到降低工程造价及施工难度(桩基础1造价与桩基础1的深度呈反比)的效果。
34.因此，根据本技术实施例的海上风电加固装置100具有提高桩基础1的承载力，降低桩基础1基础工程造价的优点。
35.如图3至图4所示，导管2向下斜插入海床3中。根据本技术实施例的海上风电加固装置100。根据本技术实施例的海上风电加固装置100将导管2向下斜插入海床3中，可以保持导管2插入海床3深度不变的同时，增加导管2与海床3的接触面积，进而提高了导管2所在桩基础1的承载力。
36.如图4至图5所示，导管2的注浆口22为多个，至少一部分注浆口22沿导管2的长度方向间隔设置。根据本技术实施例的海上风电加固装置100将导管2的注浆口22为多个，便于在注浆过程中浆液从不同的断面出浆，增加了注浆的速度和注浆的均匀性。
37.可选地，至少一部分注浆口22沿导管2的长度方向均匀的间隔设置。进而进一步提高注浆的均匀性。
38.可选地，至少一部分注浆口22沿导管2的径向间隔设置。
39.如图3至图4所示，桩基础1包括在其长度方向上相连的第一部分11和第二部分12，第二部分12埋入海床3中，海床3具有海床面31，第一部分11位于海床面31上方，导管2穿过第二部分12的周壁插入海床3中。根据本技术实施例的海上风电加固装置100将导管2穿过第二部分12的周壁插入海床3中，可使处在桩基础1外侧的导管2的一段均与海床3上的淤泥层及加固材料接触，增加了导管2与海床3之间的附着力，进而提高桩基础1的对海上力的承载能力。
40.可选地，桩基础1内设有混凝土层13，混凝土顶面低于海床面31。
41.如图3至图4所示，导管2为多个，多个导管2围绕桩基础1间隔设置。根据本技术实施例的海上风电加固装置100将导管2为多个，可以增加导管2的比表面积，进而增加导管2对海床3上的淤泥层的接触面积和附着力；多个导管2围绕桩基础1间隔设置，可以提高导管2对桩基础1施力的均匀度和注入加固材料均匀性。
42.可选地，多个导管2围绕桩基础1均匀间隔设置。进一步提升了提高导管2对桩基础1施力的均匀度，进而提高了桩基础1稳固性。
43.如图3至图4所示，多个导管2中的一部分在桩基础1的长度方向上间隔设置。根据本技术实施例的海上风电加固装置100将多个导管2中的一部分在桩基础1的长度方向上间隔设置，增加了导管2的数量，进而提升了进而增加导管2对海床3上的淤泥层的接触面积和附着力。
44.如图3至图4所示，多个导管2分为若干组，每组导管2中包括若干导管2，每组导管2中的若干导管2沿桩基础1的周向间隔设置且呈放射状排布，若干组导管2在桩基础1的长度方向上间隔设置。此种布置，有利于保证加固材料在不同空间内注浆的均匀性，进而提升了导管2与海床3之间的作用力，同时避免了加固材料的浪费。
45.如图4所示，每组导管2中的导管2伸入海床3中的端部均位于同一水平面上且沿桩基础1的周向间隔布置。保障了导管2处于的海床3深度的一致性，进而提升了通过导管2注浆的深度的一致性和均匀性。
46.本技术实施例的海上风电加固装置100中的导管2由若干导管2段沿其长度方向拼
接而成。例如，导管2可为拼接的伸缩管，可以根据海床3变形破坏状况，利用可伸缩管重复注浆管适时对海床3固化体裂化进行加固。进而使海床3强度得到强化并保持较高强度。
47.可选地，导管2的头部23为锥形。将导管2的头部23为锥形设计成锥形更有利于导管2插入海床3的施工方式，增加了施工的便捷性。
48.本技术实施例的海上风电加固装置100还包括施工平台，施工平台设在桩基础1内，施工平台的台面位于海床面31的下方，灌浆口21位于施工平台的台面的上方。施工平台便于工人和设备的施工。
49.本技术还提出了一种海上风电基础加固方法，根据本技术实施例的海上风电基础加固方法利用本技术实施例中海上风电加固装置100进行加固，加固方法包括：
50.步骤1：在桩基础1的周壁上开孔，将导管2从桩基础1内部通过开孔从内向外贯穿桩基础1的周壁并插入海床3中；
51.步骤2：通过导管2向海床3内注入水泥浆以加固海床3。
52.通过本技术中海上风电基础加固方法，使得根据本技术实施例的海上风电加固装置100进行加固，在保证承载力同时，具有可降低桩基础1的桩入土深度，进而降低了1基础工程造价和施工难度。
53.本技术海上风电基础加固方法还包括：
54.步骤3：水泥浆注入完毕后，向导管2内注入空气或水以清洗导管2内部通道；
55.步骤4：待海床3软化时，重复步骤2。
56.本技术中海上风电基础加固方法通过清洗导管2内部通道保证了导管2的内部通道的通畅度，防止导管2内部通道堵塞，影响重复注浆。本技术采用重复注浆，可以适用海床3变形明显，海床3围岩破裂，裂隙较多的底层，解决了注浆功能进行围岩加固和其着力点补强的问题。
57.在一些实施例中，本技术实施例海上风电基础加固方法还包括将桩基础1内的表层淤泥抽出，然后向桩基础1内灌入混凝土封底，凝固后的混凝土顶面低于海床面31。桩基础1内灌入混凝土封底，防止桩基础1内淤泥再次溢入桩基础1内，便于人工或相应的设备进入施工。
58.可选地，在混凝土封底前，可向桩基础1内抛石，增加混凝土封底的稳固性。
59.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。
60.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。
61.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。
62.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。
63.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。
64.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。