本發(fā)明涉及海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工輔助裝置，是一種可提高筒型基礎(chǔ)的浮運(yùn)能力與負(fù)壓沉放能力的裝置。

背景技術(shù)：

筒形基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)簡單輕便，易于制作，并可進(jìn)行快速拖航施工與負(fù)壓下沉施工。相比于傳統(tǒng)的樁基礎(chǔ)，寬淺式筒型基礎(chǔ)具有良好的抗水平荷載與抗傾覆能力，且制作與施工的成本較低，目前正逐漸使用在海上風(fēng)電等各類海洋結(jié)構(gòu)物上，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

然而，筒型基礎(chǔ)在施工方面存在兩個(gè)顯著的問題。對(duì)于寬淺式筒型基礎(chǔ)而言，其多采用筒內(nèi)充壓保壓的(氣壓)方式實(shí)現(xiàn)浮運(yùn)拖航施工作業(yè)。由于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)沿深度方向尺度較小，為了克服拖航過程中結(jié)構(gòu)的巨大豎向荷載(尤其對(duì)于一體化安裝的風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)，其基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的重力及外部豎向荷載相當(dāng)大)，需在筒內(nèi)部充入大量氣體以保證結(jié)構(gòu)具備足夠的浮力。而這一措施勢必使得筒內(nèi)水封的高度有所降低。在拖航過程中，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)受到較大風(fēng)、浪作用，若扶正設(shè)備反應(yīng)靈敏度不夠或措施不完全，筒體在晃動(dòng)過程中很容易造成漏氣的現(xiàn)象，導(dǎo)致筒型基礎(chǔ)突然下沉，嚴(yán)重影響基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)的安全，并會(huì)拖延工期。為此，目前施工部門為了避免筒型基礎(chǔ)漏氣現(xiàn)象的發(fā)生，一般都會(huì)選擇具有良好天氣的條件下進(jìn)行拖航作業(yè)。但由于海上天氣變化較快，即便在拖航初始海面條件較好，也可能存在拖航中途或下沉過程中出現(xiàn)不利天氣的風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，對(duì)于筒型基礎(chǔ)而言，其中一種快速有效的下沉方法是采用負(fù)壓下沉法，通過抽取筒內(nèi)氣體和水體迫使筒內(nèi)壓力下降從而實(shí)現(xiàn)下沉。但由于土體為松散結(jié)構(gòu)，抽取負(fù)壓時(shí)若壓力控制不得當(dāng)，很容易造成土體的管涌或其他破壞現(xiàn)象，從而影響筒型基礎(chǔ)的下沉安全，甚至影響后期結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行。顯然，上述兩個(gè)問題使得筒型基礎(chǔ)快速施工的優(yōu)勢受到極大沖擊，并使得其實(shí)際工程的適用條件受到極大限制。

為此，本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N筒型基礎(chǔ)的拖航與下沉的輔助施工裝置，該裝置可有效解決上述兩個(gè)問題，其既可提高浮運(yùn)水封的阻抗能力，也可保證筒體下沉過程中土體的整體性，從而提高了筒型基礎(chǔ)浮運(yùn)與下沉的穩(wěn)定性，保證了結(jié)構(gòu)施工的安全，使得筒型基礎(chǔ)的適用范圍有所提升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在針對(duì)上述問題，提出一種筒型基礎(chǔ)施工的輔助裝置，該裝置既可提高筒型基礎(chǔ)的浮運(yùn)水封穩(wěn)定性也可提高筒型基礎(chǔ)下沉的穩(wěn)定性，且該裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種提高筒型基礎(chǔ)的浮運(yùn)水封與負(fù)壓下沉穩(wěn)定性的裝置，包括筒型基礎(chǔ)、頂蓋錨固塊、錨繩、鉛錘重塊、滲水隔層，筒型基礎(chǔ)中部為圓形倉體，周邊輻射狀分布若干分倉板，每個(gè)分倉板兩端分別與筒形基礎(chǔ)的圓形倉體和外邊壁相連接，形成類梯形倉體，設(shè)有的若干頂蓋錨固塊位于筒型基礎(chǔ)頂蓋的下側(cè)，所述的頂蓋錨固塊按照筒型基礎(chǔ)邊壁與分倉板邊壁輪廓線進(jìn)行布設(shè)，每個(gè)頂蓋錨固塊下部連接一條錨繩，錨繩的下端連接鉛錘重塊，鉛錘重塊整體形狀為筒型基礎(chǔ)邊壁與分倉板構(gòu)成的輪廓線，鉛錘重塊上附滲水隔層，滲水隔層的平面輪廓與筒型基礎(chǔ)邊壁及分倉板構(gòu)成的輪廓線相同。

進(jìn)一步的，以上所述的鉛錘重塊主體為鋼結(jié)構(gòu)，外邊緣設(shè)有一圈橡膠材料，保證其在與筒型基礎(chǔ)邊壁及分倉板貼合的時(shí)候具備一定的防水能力。

進(jìn)一步的，所述的鉛錘重塊的高度5cm～10cm，厚度10cm～20cm，距筒型基礎(chǔ)底面5cm～20cm。

進(jìn)一步的，所述的頂蓋錨固塊布設(shè)間距為50cm～200cm。

進(jìn)一步的，所述的筒形基礎(chǔ)外徑20m，頂蓋厚10cm，壁厚10cm，壁高6m。

進(jìn)一步的，所述的滲水隔層為內(nèi)部設(shè)有鋼筋、鋼絞線或迪尼瑪繩骨架的多層低透水幕布材料。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用鉛錘重塊、滲水隔層聯(lián)合擋水的方式，有效增強(qiáng)了筒型基礎(chǔ)受風(fēng)浪搖擺下的水體阻抗，迫使筒型基礎(chǔ)在晃動(dòng)時(shí)筒內(nèi)氣體不能快速與外界水體交換，保證筒型基礎(chǔ)浮運(yùn)過程中的氣密性，增強(qiáng)了浮運(yùn)水封的穩(wěn)定性，確保了筒型基礎(chǔ)浮運(yùn)過程中的安全性能；另外，采用滲水隔層會(huì)有效增大土體孔隙水的水力梯度，從而增大筒型基礎(chǔ)土體在負(fù)壓過程中的滲徑，并保證了土體的完整性，避免了管涌等土體破壞現(xiàn)象的發(fā)生；此外，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)、制作與安裝十分方便，且造價(jià)低廉，實(shí)用性強(qiáng)。

附圖說明

圖1一種提高筒型基礎(chǔ)的浮運(yùn)水封與負(fù)壓下沉穩(wěn)定性的裝置縱剖面圖；

圖2一種提高筒型基礎(chǔ)的浮運(yùn)水封與負(fù)壓下沉穩(wěn)定性的裝置橫剖面圖。

圖3一種提高筒型基礎(chǔ)的浮運(yùn)水封與負(fù)壓下沉穩(wěn)定性的裝置在輔助筒型基礎(chǔ)抗風(fēng)浪搖擺示意圖；

圖4一種提高筒型基礎(chǔ)的浮運(yùn)水封與負(fù)壓下沉穩(wěn)定性的裝置在輔助筒型基礎(chǔ)下沉示意圖。

圖中1、頂蓋錨固塊；2、錨繩；3、鉛錘重塊；4、滲水隔層；5、筒形基礎(chǔ)；6、分倉板。

具體實(shí)施方式

參見附圖1和附圖2，本發(fā)明包括筒型基礎(chǔ)5、頂蓋錨固塊1、錨繩2、鉛錘重塊3、滲水隔層4，筒型基礎(chǔ)5中部為圓形倉體，周邊輻射狀分布若干分倉板6，每個(gè)分倉板6兩端分別與筒形基礎(chǔ)的圓形倉體和外邊壁相連接，形成類梯形倉體，其中，頂蓋錨固塊1位于筒型基礎(chǔ)5頂蓋的下側(cè)，其按照筒型基礎(chǔ)5邊壁與分倉板6邊壁輪廓線進(jìn)行布設(shè)，每隔50cm～200cm布設(shè)一個(gè)頂蓋錨固塊1；每個(gè)頂蓋錨固塊1下部連接一條錨繩2，錨繩2材料無特殊要求，具有較大抗拉性能即可；錨繩2的下端連接鉛錘重塊3，鉛錘重塊3主體為鋼結(jié)構(gòu)，外邊緣設(shè)有一圈橡膠材料，保證其在與筒型基礎(chǔ)5邊壁及分倉板6貼合的時(shí)候具備一定的防水能力，鉛錘重塊3整體形狀為筒型基礎(chǔ)5邊壁與分倉板6構(gòu)成的輪廓線，根據(jù)筒型基礎(chǔ)5的分倉差異，鉛錘重塊3的形狀有所不同，高度5cm～10cm，厚度10cm～20cm，距筒型基礎(chǔ)5底面5cm～20cm；鉛錘重塊3上附滲水隔層4，滲水隔層的平面輪廓亦與筒型基礎(chǔ)5邊壁及分倉板6構(gòu)成的輪廓線相同，其材料為內(nèi)部設(shè)有鋼筋、鋼絞線或迪尼瑪繩骨架的多層低透水幕布材料。

該裝置提高浮運(yùn)水封穩(wěn)定性的原理參見附圖3：當(dāng)風(fēng)浪來臨時(shí)，筒型基礎(chǔ)5會(huì)在某一時(shí)刻向某一方向傾斜，筒型基礎(chǔ)5各倉內(nèi)的水體也會(huì)隨之發(fā)生位移。但由于滲水隔層4的透水性不高，筒體晃動(dòng)過程中，外界水體并不會(huì)突然進(jìn)入筒型基礎(chǔ)5內(nèi)部，而筒型基礎(chǔ)5內(nèi)部的氣體也不會(huì)突然大量排出，從而增強(qiáng)了水封結(jié)構(gòu)的阻抗，提高了水封穩(wěn)定性。

該裝置提高負(fù)壓下沉穩(wěn)定性的原理參見附圖4：在下沉過程中，錨繩2不再受力，土體與滲水隔層4緊密貼合，由于負(fù)壓作用土內(nèi)水體迫使通過滲水隔層4進(jìn)入筒型基礎(chǔ)5內(nèi)部。滲水隔層4的透水性能較低，增強(qiáng)了土體的滲徑，且保證了土體的完整性，避免了土體在負(fù)壓過程中的管涌或其他破壞現(xiàn)象，提高了下沉的穩(wěn)定性。

該裝置的在浮運(yùn)與下沉過程中的實(shí)施方法：(1)在預(yù)制筒型基礎(chǔ)5的船塢中充水，并將錨繩2、鉛錘重塊3、滲水隔層4自然垂放；(2)隨著水位的上升，將筒內(nèi)充氣，筒內(nèi)水體逐漸通過滲水隔層4排出，當(dāng)筒內(nèi)水位達(dá)到1m左右時(shí)停止充氣；(3)打開船塢進(jìn)行拖航作業(yè)；(4)將筒型基礎(chǔ)5拖航到制定地點(diǎn)，筒內(nèi)開始排氣，開始下沉作業(yè)。

本實(shí)施例中：筒形基礎(chǔ)5外徑20m，共設(shè)置7個(gè)分倉。頂蓋厚10cm，壁厚10cm(包括分倉板6)，壁高6m；頂蓋錨固塊1每隔2m布設(shè)一個(gè)。鉛錘重塊3高度10cm，厚度20cm，距筒型基礎(chǔ)5底面10cm。