本申請涉及海上風(fēng)電工程樁基工程裝備，尤其涉及一種海底復(fù)雜工況下自適應(yīng)的吸力桶基礎(chǔ)。

背景技術(shù)：

1、隨著海上風(fēng)電建設(shè)如火如荼的展開，為了適應(yīng)更加極端的海上工況并支撐更大規(guī)模的風(fēng)電機(jī)組，超大型的海上風(fēng)電基礎(chǔ)應(yīng)運(yùn)而生。在服役過程中，海上風(fēng)電風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)受到多種復(fù)雜的環(huán)境荷載，如風(fēng)荷載、波浪荷載、冰荷載、洋流荷載等，且荷載多變無規(guī)律可循。因此，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)在復(fù)雜海況下的承載性能是海上風(fēng)電設(shè)計中十分重要的一個環(huán)節(jié)。此外，為了適應(yīng)更加復(fù)雜的深遠(yuǎn)海環(huán)境，海上風(fēng)電基礎(chǔ)的體型也越來越大，因此，研究海上風(fēng)電基礎(chǔ)的承載性能改善措施是一項(xiàng)十分重要的課題。在運(yùn)行期內(nèi)，吸力桶基礎(chǔ)無時無刻不承受著各個方向的荷載，這就導(dǎo)致吸力桶基礎(chǔ)周圍土體的孔隙水壓提高，有效應(yīng)力降低，土體抗剪強(qiáng)度降低。同時，土體中孔隙水壓增加也會導(dǎo)致基礎(chǔ)-土體的界面強(qiáng)度降低，由此使得吸力桶基礎(chǔ)的承載性能降低到合理要求以下。但是，相關(guān)技術(shù)中的海上風(fēng)電基礎(chǔ)尚未涉及如何精細(xì)化調(diào)控吸力桶基礎(chǔ)周圍土體中的超孔壓，以減小土體超孔壓對吸力桶基礎(chǔ)承載性能的影響，因此建設(shè)成本較高，吸力桶基礎(chǔ)的承載性能也尚未得到預(yù)期改善。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請實(shí)施例提供一種海底復(fù)雜工況下自適應(yīng)的吸力桶基礎(chǔ)，該海底復(fù)雜工況下自適應(yīng)的吸力桶基礎(chǔ)能夠精細(xì)化調(diào)控吸力桶基礎(chǔ)周圍土體中的超孔壓，防止因吸力桶基礎(chǔ)承載力過低而發(fā)生工程事故，同時，還能為風(fēng)電機(jī)組提供通過向基礎(chǔ)底部注射高強(qiáng)灌漿的緊急措施，避免風(fēng)機(jī)傾倒變形過大而影響其發(fā)電效率。

2、本申請實(shí)施例提供的海底復(fù)雜工況下自適應(yīng)的吸力桶基礎(chǔ)包括：吸力桶，所述吸力桶包括側(cè)裙和頂板，所述側(cè)裙為圓筒形結(jié)構(gòu)，所述頂板位于所述側(cè)裙沿長度方向的一端，所述側(cè)裙和所述頂板圍合形成了所述吸力桶的腔體；

3、灌漿通道，所述灌漿通道位于所述頂板，所述灌漿通道與所述吸力桶的腔體連通；

4、定向抽水系統(tǒng)，所述定向抽水系統(tǒng)包括高性能潛水泵和分區(qū)抽水管道，所述高性能潛水泵的一個接口與所述灌漿通道連通，另一個接口與所述分區(qū)抽水管道連通；

5、定向分區(qū)排水系統(tǒng)，所述定向分區(qū)排水系統(tǒng)包括集水管道、排水管道和分區(qū)閥門，所述集水管道沿所述側(cè)裙的周向設(shè)置于所述側(cè)裙的外壁，所述排水管道的數(shù)量為多個，多個所述排水管道沿所述側(cè)裙的長度方向間隔布置，且所述排水管道與所述集水管道連通，所述分區(qū)閥門設(shè)置于所述集水管道。

6、另外，本申請實(shí)施例提供的吸力桶基礎(chǔ)還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

7、在一種可選的方案中，該吸力桶基礎(chǔ)還包括沉貫閥門和負(fù)壓閥門，所述沉貫閥門和所述負(fù)壓閥門分別設(shè)置于所述頂板上，且所述沉貫閥門和所述負(fù)壓閥門分別與所述吸力桶的腔體連通；所述分區(qū)閥門的數(shù)量為2個，2個所述分區(qū)閥門相對布置。

8、在一種可選的方案中，所述高性能潛水泵的數(shù)量為2組，2組所述高性能潛水泵相對布置，所述分區(qū)抽水管道與所述集水管道連通，且所述分區(qū)抽水管道上設(shè)置有閥門。

9、在一種可選的方案中，所述側(cè)裙和所述頂板由鋼板制成，且所述側(cè)裙和所述頂板的厚度均不小于0.03m。

10、在一種可選的方案中，所述灌漿通道和所述排水管道中的至少一者由空心鋼管制成，所述排水管道的外表面設(shè)置有排水孔，所述排水管道的內(nèi)表面設(shè)置有土工布，所述土工布為具有透水性的土工合成材料。

11、在一種可選的方案中，所述分區(qū)閥門水平設(shè)置于所述集水管的中段，所述分區(qū)閥門用于控制抽排孔隙水壓的范圍。

12、本申請實(shí)施例的有益效果在于：

13、本申請實(shí)施例中的吸力桶基礎(chǔ)通過設(shè)置的排水管道可以增加吸力桶內(nèi)外側(cè)與周圍土體的接觸面積，增加吸力桶服役期內(nèi)的極限承載力；通過定向分區(qū)排水系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)定向排出土體中的孔隙水，降低超孔隙水壓，增加土體的有效應(yīng)力；這套系統(tǒng)可提高吸力桶在復(fù)雜海底環(huán)境下的自適應(yīng)性和安全裕度；在緊急情況下，通過定向分區(qū)排水系統(tǒng)可向基礎(chǔ)底部注射高強(qiáng)灌漿；高強(qiáng)灌漿迅速凝固，從而減小吸力桶基礎(chǔ)的沉降，增加其抗拔性能，保證上部風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)運(yùn)行。

14、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性的，并不能限制本申請。

技術(shù)特征：

1.一種海底復(fù)雜工況下自適應(yīng)的吸力桶基礎(chǔ)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底復(fù)雜工況下自適應(yīng)的吸力桶基礎(chǔ)，其特征在于，還包括沉貫閥門和負(fù)壓閥門，所述沉貫閥門和所述負(fù)壓閥門分別設(shè)置于所述頂板上，且所述沉貫閥門和所述負(fù)壓閥門分別與所述吸力桶的腔體連通；所述分區(qū)閥門的數(shù)量為2個，2個所述分區(qū)閥門相對布置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的海底復(fù)雜工況下自適應(yīng)的吸力桶基礎(chǔ)，其特征在于，所述高性能潛水泵的數(shù)量為2組，2組所述高性能潛水泵相對布置，所述分區(qū)抽水管道與所述集水管道連通，且所述分區(qū)抽水管道上設(shè)置有閥門。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的海底復(fù)雜工況下自適應(yīng)的吸力桶基礎(chǔ)，其特征在于，所述側(cè)裙和所述頂板由鋼板制成，且所述側(cè)裙和所述頂板的厚度均不小于0.03m。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的海底復(fù)雜工況下自適應(yīng)的吸力桶基礎(chǔ)，其特征在于，所述灌漿通道和所述排水管道中的至少一者由空心鋼管制成，所述排水管道的外表面設(shè)置有排水孔，所述排水管道的內(nèi)表面設(shè)置有土工布，所述土工布為具有透水性的土工合成材料。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-2或4-5中任一項(xiàng)所述的海底復(fù)雜工況下自適應(yīng)的吸力桶基礎(chǔ)，其特征在于，所述分區(qū)閥門水平設(shè)置于所述集水管的中段，所述分區(qū)閥門用于控制抽排孔隙水壓的范圍。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及一種海底復(fù)雜工況下自適應(yīng)的吸力桶基礎(chǔ)，包括吸力桶、灌漿通道、定向抽水系統(tǒng)和定向分區(qū)排水系統(tǒng)，其中，吸力桶包括側(cè)裙和頂板，側(cè)裙為圓筒形結(jié)構(gòu)，頂板位于側(cè)裙沿長度方向的一端，側(cè)裙和頂板圍合形成了吸力桶的腔體；灌漿通道位于頂板，灌漿通道與吸力桶的腔體連通；定向抽水系統(tǒng)包括高性能潛水泵和分區(qū)抽水管道，高性能潛水泵的一個接口與灌漿通道連通，另一個接口與分區(qū)抽水管道連通；定向分區(qū)排水系統(tǒng)包括集水管道、排水管道和分區(qū)閥門，集水管道沿側(cè)裙的周向設(shè)置于側(cè)裙的外壁，排水管道的數(shù)量為多個，多個排水管道沿側(cè)裙的長度方向間隔布置，且排水管道與集水管道連通，分區(qū)閥門設(shè)置于集水管道。

技術(shù)研發(fā)人員：葛向銘,褚衛(wèi)江,何奔,熊根,王燦,程勇進(jìn),劉珂,崔祥龍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240429
技術(shù)公布日：2024/12/19