[发明专利]一种生态型风电桩基护底结构及设计方法

说明书

本发明公开了一种生态型风电桩基护底结构及设计方法，属于桩基护底技术领域，其特征在于，包括：S1、获取基础数据，所述基础数据包括：沿海0～10m近岸的波高H、波长L、水深D、风电桩基的基础宽度d；S2、获取底流速、水深与块石质量之间的关系；根据波高H、波长L和水深D，计算底流速V；计算出不同底流速下稳定块石的质量W：并拟合出底流速V、水深D与块石质量W之间的关系；S3、确定块石防护范围；S4、在块石间填充级配石；S5、在级配石上固定大叶藻；S6、在块石上铺设加固网，将加固网的四周固定。本发明的技术方案既能防海浪对风电桩的冲刷，同时又具有生态环保的特点，即在防冲刷的同时，能够改善水质修复生态环境。

技术领域

本发明属于桩基护底技术领域，具体涉及一种生态型风电桩基护底结构及设计方法。

背景技术

海上风力发电机大直径钢管桩基础在海流和波浪作用下，会在桩周局部海域引发强劲的水流或高速旋转的旋涡，这些水流或旋涡具有较高的冲刷能力，从而在局部范围内形成冲刷坑，减弱桩基础承载力，危及桩基础。

关于海上风电桩基的防冲刷技术，国内外已经有不少学者做了大量的理论研究工作。现有公开技术有：(1)抛填法是目前采用最广泛的方法，主要有抛填砂袋、抛填石块等。施工中准备好砂包或级配碎石，按照设计的范围和厚度抛填至基础桩周围。抛填法具有取材范围广、船舶机械要求不高、施工时间短、施工方便的特点，但其施工精度差，流失量大，防护层成型效果差。(2)土工布法主要有砂被覆盖或连锁排覆盖，尤其是砂被法在国内早期的海上风电场应用实例较多，砂被或连锁排整体加工制作，通过吊架或敷设船整体安装铺设，海上施工周期相对较短，铺设位置及均匀性的控制相对较好，但是该方法会导致有风电桩基的地方寸草不生，破坏海底的生态。(3)仿生海草技术是基于海洋仿生学开发研制的海底防冲刷技术，其作用机理是：仿生海草锚固在海底需要防止冲刷的预定位置，海底水流流经这一片仿生海草时，由于海草的柔性粘滞阻尼作用，流速降低，使得水流中携带的泥沙在重力作用下不断沉积到仿生海草安装基垫上。但是某些海域由于海底流速较快，沙粒粒径较小，无法形成有效沉积覆盖的仿生草区域。(4)根据冲刷机理可知，桩周冲刷在初始阶段冲深发展很快，之后会趋于恒定，不同海域的水流和地质情况对冲深的发展速度和极限平衡冲深影响非常显著。工程实践中也有充分考虑冲刷余量，不进行基础防护的做法。预留冲刷长度在海上风电工程实际中应用较少，在桥墩、海洋平台支柱工程中有较多应用。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种生态型风电桩基护底结构及设计方法。该生态型风电桩基护底结构及设计方法分析了0～10m近岸不同波高、波长以及水深与底流速的关系，并拟合公式得出了底流速、水深与稳定块石质量之间的关系，为生态型风电桩基护底结构的生态性提供了理论依据。

本发明的第一目的是提供一种生态型风电桩基护底结构的设计方法，包括如下步骤：

S1、获取基础数据，所述基础数据包括：沿海0～10m近岸的波高H、波长L、水深D、风电桩基的基础宽度d；

S2、获取底流速、水深与块石质量之间的关系；具体为：

根据上述波高H、波长L和水深D，计算底流速V；

计算出不同底流速下稳定块石的质量W：并拟合出底流速V、水深D与块石质量W之间的关系；

W＝2.276×D+21.488×V (2)

S3、确定块石防护范围，所述块石防护范围应不小于2倍基础宽度；

S4、在块石间填充级配石；

S5、在级配石上固定大叶藻；

S6、在块石上表面铺设加固网，将加固网的四周固定。

优选地，所述S5具体为：