海上风电筒型基础气压调平纠偏系统及其纠偏方法与流程

本发明涉及海上风电，具体涉及一种海上风电筒型基础气压调平纠偏系统及其纠偏方法。

背景技术：

1、筒型基础是一种大面积顶部承载结构，是一种新兴海上风电基础型式，其充分利用了筒土相互作用，使筒顶土承载力与筒周土抗力成为筒体保持稳定的主要因素。近年来各类筒型基础均得到了一定应用，其经济性良好、无需打桩、施工方便等优点使其具备大规模推广的先天条件。

2、就目前已安装运行的筒型基础，一部分机位因为土质、地层不均匀，在上部风机载荷长期单一方向作用下出现了一侧土的塑性累积变形。这种变形是不可逆的，导致筒裙一侧失去了土抗力，基础的倾斜就不可避免。另外，由于海流复杂，对筒型基础的冲刷使筒体一侧出现了空腔，也会引发明显的筒体倾斜，筒体倾斜后引发上部重心偏移从而加剧筒型基础倾斜。

3、专利cn201410181040.0《一种海上风机复合筒型基础沉放姿态实时监测方法》对筒型基础沉放过程中采用倾角实时监测、抽气负压调平的方法。此方法能较精准的实现基础下沉安放，但在沉放完成后各舱室可能存在不相等的气压，随着运行时间变长，筒内外压差逐渐消散，造成各舱室受力失衡，引起基础倾斜。而基础一旦倾斜后，依靠负压及充水难以达到纠偏效果：负压及水压较大时会造成基础屈曲，负压较小时无法提供基础扶正所需的力。因此，负压及充水调平法存在明显的局限性。

4、因此，亟需提供一种新的方案来解决筒型基础易发生倾斜的问题，并采取有效措施来进行筒型基础的纠偏。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对筒型基础易发生倾斜，且倾斜后难以采取有效措施进行纠偏的问题，提出一种海上风电筒型基础气压调平纠偏系统及其纠偏方法，可增强传统筒型基础的抗倾覆能力，且当筒型基础有倾斜的风险时，可进行自我反馈校正，防止出现继续倾覆的情况，对筒型基础技术的完善及大范围推广具有积极意义。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、海上风电筒型基础气压调平纠偏系统，包括筒裙、单立柱和斜撑，所述筒裙外侧一圈上分布有多块扇形翼板；所述扇形翼板下设置有可充气的气囊，当筒型基础发生倾斜时，气囊会充气对筒型基础进行纠偏；所述扇形翼板上设置有反力梁，所述反力梁与单立柱连接。

4、优选地，所述扇形翼板上设置有支撑架；所述反力梁的一端安装在所述支撑架上，另一端通过套环与所述单立柱连接；所述套环活动地套接在所述单立柱上。

5、优选地，所述支撑架由多根钢管组成，且所述支撑架底部通过焊接固定在所述扇形翼板上。

6、优选地，所述扇形翼板设置有六块，其半径为筒裙的一半，厚度为20～60mm；相邻所述扇形翼板之间均有1～2m的间隙；相邻所述扇形翼板之间通过铰链连接。

7、优选地，所述扇形翼板与筒裙的顶部齐平；所述扇形翼板与筒裙之间采用单向铰连接件连接，该连接方式使扇形翼板只能绕筒裙边缘向上转动，不能向下转动。

8、优选地，所述气囊上设置有分仓；所述分仓上设置有进水阀门，所述分仓内放置有na2o2制剂；所述气囊上还设置有单向进气阀和单向排气阀；所述单向进气阀设置在所述分仓内部；所述单向排气阀用于排出所述气囊中气体；当筒型基础处于正常状态时，所述气囊为空瘪状态；当筒型基础处于纠偏状态时，海水通过所述进水阀门进入分仓内与na2o2制剂反应产生大量气体，气体通过所述单向进气阀进入气囊内，使气囊快速充气膨大。

9、优选地，所述筒裙的侧壁和顶部上分别设置有多个筒侧压力传感器和多个筒顶压力传感器。

10、优选地，还包括灌浆管道，用于对筒型基础周围的压力较小处土体进行灌浆固化。

11、优选地，所述灌浆管道设置有筒壁外喷浆口。

12、优选地，所述灌浆管道设置有筒顶喷浆口。

13、通过上述海上风电筒型基础气压调平纠偏系统实现的纠偏方法，包括以下步骤：

14、1)气压调平：在筒型基础发生倾斜时，通过气囊充气产生推动扇形翼板向上移动的力，所述扇形翼板向上移动时会推动反力梁移动，从而推动单立柱移动进行筒型基础的调平纠偏；

15、2)灌浆加固：当气压调平完成后，通过灌浆管道向压力较小侧筒顶和/或筒壁外侧灌浆，固化与筒体接触的土体从而提高压力较小侧的土体抗力，待浆液凝固后，排出气囊内气体，实现纠偏的可循环利用。

16、相比于现有技术，本发明的有益效果为：

17、本发明提出了一种海上风电筒型基础气压调平纠偏系统及其纠偏方法，该系统对筒型基础具有预防倾斜与倾斜后调校功能。此装置增强了筒型基础在软弱地质中的适应性与安全性，扩展了筒型基础的应用范围，使原先不满足筒型基础的地质也能安装筒型基础，尤其对于软土地质，采用筒型基础代替导管架桩式基础，无需深入打桩，进一步降低了海上风电基础建设成本。

18、本发明提供的海上风电筒型基础气压调平纠偏系统，通过外侧扇形翼板增大了筒型基础与土的接触面积，增强了筒型基础正常状态下的抗倾覆能力。当压力传感器感应到一侧筒顶及筒外侧压力发生较明显变化时，通过开启这侧气囊进水阀门控制海水进入试剂舱内与na2o2制剂发生反应，产生气体使气囊充气上顶扇形翼板，通过支撑架推动反力梁施加推力于单立柱上，从而校正筒型基础。通过控制进水量控制气囊内气压，并实时监测气囊内气压。筒型基础校正后，通过筒顶与筒裙的压力传感器探测校正后出现的筒土间空隙，采用预留灌浆管道喷浆填充空隙，硬化加固筒型基础筒顶与筒周土，使筒型基础保持稳定。

技术特征：

1.海上风电筒型基础气压调平纠偏系统，包括筒裙(1)、单立柱(2)和斜撑(3)，其特征在于：所述筒裙(1)外侧一圈上分布有多块扇形翼板(4)；所述扇形翼板(4)下设置有可充气的气囊(8)，当筒型基础发生倾斜时，气囊(8)会充气对筒型基础进行纠偏；所述扇形翼板(4)上设置有反力梁(6)，所述反力梁(6)与单立柱(2)连接。

2.根据权利要求1所述的海上风电筒型基础气压调平纠偏系统，其特征在于：所述扇形翼板(4)上设置有支撑架(5)；所述反力梁(6)的一端安装在所述支撑架(5)上，另一端通过套环(7)与所述单立柱(2)连接；所述套环(7)活动地套接在所述单立柱(2)上。

3.根据权利要求2所述的海上风电筒型基础气压调平纠偏系统，其特征在于：所述支撑架(5)由多根钢管组成，且所述支撑架(5)底部通过焊接固定在所述扇形翼板(4)上。

4.根据权利要求1所述的海上风电筒型基础气压调平纠偏系统，其特征在于：所述扇形翼板(4)设置有六块，其半径为筒裙(1)的一半，厚度为20～60mm；相邻所述扇形翼板(4)之间均有1～2m的间隙；相邻所述扇形翼板(4)之间通过铰链(19)连接。

5.根据权利要求1所述的海上风电筒型基础气压调平纠偏系统，其特征在于：所述扇形翼板(4)与筒裙(1)的顶部齐平；所述扇形翼板(4)与筒裙(1)之间采用单向铰连接件(11)连接，该连接方式使扇形翼板(4)只能绕筒裙(1)边缘向上转动，不能向下转动。

6.根据权利要求1所述的海上风电筒型基础气压调平纠偏系统，其特征在于：所述气囊(8)上设置有分仓(10)；所述分仓(10)上设置有进水阀门(9)，所述分仓(10)内放置有na2o2制剂；所述气囊(8)上还设置有单向进气阀(14)和单向排气阀(15)；所述单向进气阀(14)设置在所述分仓(10)内部；所述单向排气阀(15)用于排出所述气囊(8)中气体；当筒型基础处于正常状态时，所述气囊(8)为空瘪状态；当筒型基础处于纠偏状态时，海水通过所述进水阀门(9)进入分仓(10)内与na2o2制剂反应产生大量气体，气体通过所述单向进气阀(14)进入气囊(8)内，使气囊(8)快速充气膨大。

7.根据权利要求1所述的海上风电筒型基础气压调平纠偏系统，其特征在于：所述筒裙(1)的侧壁和顶部上分别设置有多个筒侧压力传感器(12)和多个筒顶压力传感器(13)。

8.根据权利要求1所述的海上风电筒型基础气压调平纠偏系统，其特征在于：还包括灌浆管道(16)，用于对筒型基础周围的压力较小处土体进行灌浆固化。

9.根据权利要求8所述的海上风电筒型基础气压调平纠偏系统，其特征在于：所述灌浆管道(16)设置有筒壁外喷浆口(17)。

10.根据权利要求8所述的海上风电筒型基础气压调平纠偏系统，其特征在于：所述灌浆管道(16)设置有筒顶喷浆口(18)。

11.通过权利要求8所述海上风电筒型基础气压调平纠偏系统实现的纠偏方法，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种海上风电筒型基础气压调平纠偏系统及其纠偏方法，包括筒裙、单立柱和斜撑，所述钢制筒裙外侧一圈上分布有多块扇形翼板，所述扇形翼板与筒裙的顶部齐平；所述扇形翼板下设置有可充气的气囊，当筒型基础发生倾斜时，气囊会充气对筒型基础进行纠偏；所述扇形翼板上设置有反力梁，所述反力梁与单立柱连接。本发明提出了海上风电筒型基础气压调平灌浆加固纠偏系统对筒型基础具有预防倾斜与倾斜后调校功能，增强了筒型基础在软弱地质中的适应性与安全性，扩展了筒型基础的应用范围，使原先不满足筒型基础的地质也能安装筒型基础，进一步降低了海上风电基础建设成本。技术研发人员：胡向阳,刘海波,曾斌,何杰,邹尤,甘乐,汪顺吉,张成,苏毅,刘璟受保护的技术使用者：长江勘测规划设计研究有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2