CN113718823A - 海上风电基础 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种海上风电基础，包括桩基础、扰流结构、安装件和牺牲阳极块，桩基础包括在其长度方向上相互连接的第一部分和第二部分，第二部分埋入海床中，海床具有海床面，第一部分位于海床面上方。扰流结构至少设在第一部分上，扰流结构包括从第一部分的外周面向外突出的扰流件和/或沿厚度方向贯穿第一部分周壁的扰流孔。安装件安装于第一部分的外壁面，安装件限定出安装槽，安装件设有与安装槽连通的开口，安装件导电，牺牲阳极块能够通过开口装入安装槽中且沿安装槽的长度方向可滑动地设置，位于安装槽中的牺牲阳极块与安装槽的槽壁面接触并浸泡在海水中。

Description

海上风电基础

技术领域

本发明涉及海上风电领域，尤其是涉及一种海上风电基础。

背景技术

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。

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％，而海上风力发电机发生的事故多为桩基基础不稳造成的。由于波浪和潮流的作用，海上风电桩基基础周围的泥沙将会发生冲刷并形成冲坑，冲刷坑将会对桩基基础的稳定性产生影响。此外，在海床表面附近夹杂着泥沙的水流不断冲刷着桩基基础，腐蚀破坏桩基基础表面，严重时会造成海上风力机机组的坍塌。目前采用的海上风电桩基基础的防冲刷装置，主要为抛石防护法。但是抛石防护的整体性较差，运用过程中的维护费用和工作量较大。

发明内容

本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

由于海浪和潮汐的作用，在海上风电桩基础周围会发生冲刷坑的现象。冲刷现象是一个复杂的耦合过程，涉及水流、沉积物和结构的相互作用。导致冲刷的主要原因是在桩基周围产生的马蹄形漩涡，马蹄形漩涡是由于海水流动时遇到桩基础阻碍而产生的，浪流在冲向桩基础时，呈现向下的卷掘旋涡结构，旋涡结构将海床上的沉积物卷升起来，并进一步将其带远离桩基周围的地方，形成了冲刷坑，冲刷坑的形成使得桩基础深度变浅，造成筒振动频率降低，轻则造成桩基础过度疲劳，严重时则引起折断事故。

本发明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，本发明提出一种海上风电基础，具有良好的防冲刷性能。

根据本发明的海上风电基础，包括：桩基础，所述桩基础包括在其长度方向上相互连接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，所述第一部分位于所述海床面上方；扰流结构，所述扰流结构至少设在所述第一部分上，所述扰流结构包括从所述第一部分的外周面向外突出的扰流件和/或沿厚度方向贯穿所述第一部分周壁的扰流孔；安装件和牺牲阳极块，所述安装件安装于所述第一部分的外壁面，所述安装件限定出安装槽，所述安装件设有与所述安装槽连通的开口，所述安装件导电，所述牺牲阳极块能够通过所述开口装入所述安装槽中且沿所述安装槽的长度方向可滑动地设置，位于所述安装槽中的所述牺牲阳极块与所述安装槽的槽壁面接触并浸泡在海水中。

本发明实施例提供的海上风电基础在桩基础上设置扰流结构，扰流结构通过对冲向桩基础的潮流进行主动扰流，局部改变潮流的流速和方向，使潮流的能量在一定程度上得以消散。扰流结构的设置起到了消能减冲的效果，抑制了桩基础附近马蹄形漩涡的形成，有效地保护桩基础周围的土体，避免冲刷坑的形成。与相关技术的抛石防护法相比，稳定性更强，防冲刷效果更好，可靠性更好。

此外，本发明实施例的具有防腐蚀功能的海上风电基础利用牺牲阳极块避免桩基础被腐蚀，从而提高桩基础的寿命，且牺牲阳极块在更换时不需要焊接，更换过程简单快捷，危险系数小，成本较低。

在一些实施例中，所述扰流件为多个，多个所述扰流件沿所述桩基础的长度方向排布，和/或，多个所述扰流件沿所述桩基础的周向排布。

在一些实施例中，所述扰流件在第一方向上的尺寸为所述扰流件的高度，所述第一方向正交于所述桩基础的中心轴线，沿所述长度方向排布的所述扰流件包含多个不同高度，和/或，沿所述周向排布的所述扰流件包含多个不同高度。

在一些实施例中，所述扰流件包括扰流钉、扰流条、扰流网中的一种或多种，其中，所述扰流钉包括多个且在所述第一部分的外周面上间隔排布，所述扰流钉在所述桩基础的长度方向上的尺寸与其在环绕所述桩基础的周向上的尺寸之比大于等于1/2且小于等于2，所述扰流条的延伸方向与所述第一部分的外周面相互平行，所述扰流条的长度和宽度之比大于等于5，所述扰流网为包覆所述第一部分的至少一部分外周面的网状结构。

在一些实施例中，所述扰流结构包括所述扰流件和所述扰流孔，所述扰流件和所述扰流孔均为多个，所述扰流件和所述扰流孔在所述第一部分的外周面上交替分布。

在一些实施例中，所述扰流结构包括多个，在所述桩基础的长度方向上相邻的两个扰流结构错开，和/或，在所述桩基础的周向上相邻的两个扰流结构错开。

在一些实施例中，所述扰流结构包括多个，所述扰流结构的密度向靠近所述海床面的方向增大。

在一些实施例中，所述扰流结构包括多个，所述第一部分的外周面包括朝向潮流方向的正面、与所述正面相对的背面以及两个侧面，在所述正面和所述背面上分布的所述扰流结构的密度均大于在所述两个侧面上分布的所述扰流结构的密度。

在一些实施例中，所述安装槽沿所述桩基础的长度方向延伸，所述牺牲阳极块与所述安装槽的槽底面相抵，所述开口设在所述安装件的顶端且在所述桩基础的长度方向上与所述槽底面相对，所述海上风电基础还包括：

压板，所述压板设在所述安装槽内且可从安装槽内脱离地设置，所述压板位于所述安装槽内时，所述压板止抵在所述牺牲阳极块的顶端；和

连接导线，所述连接导线为导电的柔性线，所述连接导线的一端与所述压板相连，所述连接导线的另一端与所述安装件和所述桩基础中的任一者相连。

在一些实施例中，所述安装槽沿所述桩基础的长度方向延伸，所述牺牲阳极块与所述安装槽的槽底面相抵，所述安装件的顶端从所述海平面伸出，所述开口位于所述海平面的上方。

在一些实施例中，所述安装件为环形，所述安装件套设在所述第一部分上，所述安装件限定出沿所述桩基础的周向延伸的安装槽，所述安装槽在所述桩基础的周向上环绕所述第一部分的至少一部分，所述牺牲阳极块与所述安装槽的槽底面相抵，所述开口设在所述安装件的顶端并与所述槽底面相对。

在一些实施例中，所述安装槽沿水平方向延伸，所述安装件的具有在所述安装槽的延伸方向上相对的第一端和第二端，所述开口设在所述第一端和所述第二端中的至少一者处。

在一些实施例中，所述安装件包括多个，多个所述安装件沿所述桩基础的长度方向间隔排布，和/或，多个所述安装件沿所述桩基础的周向间隔排布。

在一些实施例中，所述牺牲阳极块由若干子牺牲阳极块组成，若干所述子牺牲阳极块沿所述安装槽的长度方向上排列。

在一些实施例中，所述桩基础的至少一部分的横截面的外周轮廓为椭圆形，所述海上风电基础包括：

塔筒，所述塔筒安装在所述桩基础的顶端；

风机，所述风机安装在所述塔筒的顶端，所述风机包括叶轮，所述叶轮的旋转中心线的延伸方向与所述椭圆形的长轴的延伸方向相同。

在一些实施例中，所述椭圆形的长轴的长度与短轴的长度之比大于1小于等于5。

在一些实施例中，所述桩基础为多个，多个所述桩基础间隔排布，所述海上风电基础包括：

承台，每个所述桩基础的顶端与所述承台的底部相连，多个所述桩基础的底端的中心位于同一水平面上，且沿第一椭圆的圆周分布；

风机，所述风机安装在所述承台的顶部，所述风机包括叶轮，所述叶轮的旋转中心线的延伸方向与所述第一椭圆的长轴的延伸方向相同。

在一些实施例中，所述桩基础从所述承台的底部向下且向远离所述承台的中心轴线的方向延伸。

在一些实施例中，多个所述桩基础的顶端的中心位于同一水平面上，且沿第二椭圆的圆周分布，所述第二椭圆的长轴沿所述叶轮的旋转中心线的延伸方向延伸。

在一些实施例中，所述承台的横截面的外周轮廓为椭圆形，且所述椭圆形的长轴沿所述叶轮的旋转中心线的延伸方向延伸。

在一些实施例中，海上风电基础还包括：导管，所述导管从所述桩基础内部穿过所述桩基础的周壁***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***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。

在一些实施例中，所述导管向下斜***所述海床中。

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。

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。

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，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。

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。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的海上风电基础的结构示意图一(扰流结构为扰流钉)。

图2是根据本发明实施例的海上风电基础的结构示意图二(扰流结构为扰流钉)。

图3是根据本发明实施例的海上风电基础的结构示意图三(扰流结构为扰流条)。

图4是根据本发明实施例的海上风电基础的结构示意图四(扰流结构为扰流条)。

图5是根据本发明实施例的海上风电基础的结构示意图五(扰流结构为扰流网)。

图6是根据本发明实施例的海上风电基础的结构示意图六(扰流结构为扰流孔)。

图7是根据本发明实施例的海上风电基础的结构示意图七(扰流结构为扰流条和扰流孔)。

图8是根据本发明实施例的海上风电基础的结构示意图八(扰流结构为扰流条和扰流钉)。

图9是根据本发明第一方面实施例的具有防腐蚀功能的海上风电基础结构示意图。

图10是根据本发明第二方面实施例的具有防腐蚀功能的海上风电基础结构示意图。

图11是根据本发明第三方面实施例的具有防腐蚀功能的海上风电基础结构示意图。

图12是根据本发明第四方面实施例的具有防腐蚀功能的海上风电基础结构示意图。

图13是根据本发明第五方面实施例的具有防腐蚀功能的海上风电基础结构示意图。

图14是图13中A处的放大示意图。

图15是根据本发明实施例的海上风电单桩基础的结构示意图。

图16是根据本发明实施例的海上风电单桩基础的俯视图。

图17是根据本发明实施例的海上风电单桩基础的第三部分的结构示意图。

图18是根据本发明实施例的海上风电单桩基础的第四部分的结构示意图。

图19是根据本发明实施例的海上风电单桩基础的第四部分的俯视图。

图20是根据本发明实施例的海上风电单桩基础的法兰的结构示意图。

图21是根据本发明实施例的海上风电多桩基础的结构示意图。

图22是根据本发明实施例的海上风电多桩基础的主视图。

图23是根据本发明实施例的海上风电多桩基础的俯视图。

图24是根据本发明实施例的海上风电多桩基础的仰视图。

图25是根据本申请实施例的海上风电基础施工过程中状态图一。

图26是根据本申请实施例的海上风电基础施工过程中状态图二。

图27是根据本申请实施例的海上风电基础施工过程中状态图三。

图28是根据本申请实施例的海上风电基础施工过程中状态图四。

图29是图28在A处的放大图。

附图标记：

海上风电基础1、

桩基础11、第一部分111、第二部分112、第三部分113、第四部分114、

扰流件12、扰流钉121、扰流条122、扰流网123、扰流孔13、第一扰流孔131、第二扰流孔132、法兰14、吊耳15、

海床面2、加强筋环3、

安装件20、安装槽21、开口22、视窗230、侧板23、底板24、顶板25、安装柱30、牺牲阳极块4、子牺牲阳极块40、压板5、连接导线6、承台7、塔筒8、第一椭圆91、第二椭圆92、混凝土层101、导管102、灌浆口103、注浆口104、头部105。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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。

下面根据图1-图8描述本发明的实施例的海上风电基础1，海上风电基础1包括桩基础11和扰流结构。

桩基础11包括在其长度方向上相互连接的第一部分111和第二部分112，第二部分112埋入海床中。海床具有海床面2，第一部分111位于海床面2上方，第二部分112位于海床面2下方。本领域的技术人员可知，目前常用的桩基础11均为中空的筒状结构。

扰流结构至少设在第一部分111上，即至少在第一部分111上设置有扰流结构。扰流结构包括从第一部分111的外周面沿第一方向突出的扰流件12和/或沿第一方向贯穿第一部分111周壁的扰流孔13。其中，第一方向正交于桩基础11的长度方向，例如第一方向可以为桩基础11的径向，或者，第一方向可以为水平方向。

也就是说，扰流结构可以包括扰流件12，扰流件12设置在第一部分111的外周面上，且从第一部分111的外周面向远离第一部分111的外周面的方向突出。或者，扰流结构可以包括扰流孔13，扰流孔13沿第一方向贯穿第一部分111的周壁，即扰流孔13连通第一部分111的内部空间以及外部空间。又或者，扰流结构可以包括扰流件12和扰流孔13中的每一者。

扰流结构通过扰流起到消散潮流的能量的效果，达到主动防冲刷的目的，有效地保护桩基础11周围的土体，避免冲刷坑的形成。具体地，由于扰流件12从第一部分111的外周面向远离第一部分111的外周面的方向突出，潮流接触扰流件12时，扰流件12能够“打散”潮流，局部改变潮流的流速和方向，使潮流的能量在一定程度上得以消散，桩基础11前方不会产生较大的马蹄形漩涡，从而在源头上抑制了马蹄型漩涡的形成。当潮流冲向设置有扰流孔13的桩基础11时，由于扰流孔13贯穿第一部分111的周壁，潮流能够通过扰流孔13进入第一部分111的内部，减小了桩基础11对潮流的止挡阻力，起到缓冲的作用，抑制了马蹄形漩涡的形成。

海上风电基础1还包括安装件20和牺牲阳极块4。安装件20安装于第一部分11的外壁面，安装件20限定出安装槽21，安装件20设有与安装槽21连通的开口22，安装件20导电。牺牲阳极块4能够通过开口22装入安装槽21中且沿安装槽21的延伸方向可滑动地设置，位于安装槽21中的牺牲阳极块4与安装槽21的槽壁面接触并浸泡在海水中。

为了使本申请的技术方案更加容易被理解，下面以桩基础1的长度方向与上下方向一致为例，进一步描述本申请的技术方案，其中上下方向如图1所示。

本领域的技术人员可知，目前常用的桩基础1均为中空的筒状结构，海床面是海水和水底砂石的分界面。桩基础1的下端埋入海床面下方的砂石中，桩基础1的第一部分11位于海床面和海平面之间，第一部分11浸泡在海水中，桩基础1的上端位于海平面上方。

如图1-5所示，安装件20固定在第一部分11的外周壁上。安装件20上具有安装槽21，安装件20上设有开口22，开口22能够与安装槽21连通。安装件20采用导电材料制成，牺牲阳极块4能够通过开口22装入安装槽21中，且牺牲阳极块4能够在安装槽21内滑动。

可选的，安装件20包括在上下方向的顶板25和底板24，以及在顶板25和底板24之间的侧壁板。顶板25、底板24和侧壁板一起限定出安装槽21。

根据本发明实施例提供的海上风电基础在桩基础上设置扰流结构，扰流结构通过对冲向桩基础的潮流进行主动扰流，局部改变潮流的流速和方向，使潮流的能量在一定程度上得以消散。扰流结构的设置起到了消能减冲的效果，抑制了桩基础附近马蹄形漩涡的形成，有效地保护桩基础周围的土体，避免冲刷坑的形成。与相关技术的抛石防护法相比，稳定性更强，防冲刷效果更好，可靠性更好。

此外，本发明的实施例是采用牺牲阳极阴极保护法来保护桩基础的，这是一种防止金属腐蚀的方法，即将还原性较强的金属作为保护极，与被保护金属相连构成原电池，还原性较强的金属将作为负极发生氧化反应而消耗，被保护的金属作为正极就可以避免腐蚀。在本实施例中，牺牲阳极块为负极，桩基础为正极，牺牲阳极块与安装槽的槽壁面接触并浸泡在海水中，经过一段时间后，牺牲阳极块逐渐被腐蚀，从而保护桩基础，进而提高桩基础的使用寿命。牺牲阳极块在被腐蚀的过程中，体积逐渐缩小，每过一段时间，工作人员将更换新的牺牲阳极块。

在相关技术中，牺牲阳极块需要在水下进行焊接固定，技术难度高，作业时间长，作业危险系数大，成本较高。

根据本发明实施例的具有防腐蚀功能的海上风电基础利用牺牲阳极块避免桩基础被腐蚀，从而提高桩基础的寿命，且牺牲阳极块在更换时不需要焊接，更换过程简单快捷，危险系数小，成本较低。

下面以桩基础11的长度方向为上下方向为例，进一步描述本发明实施例的技术方案，即桩基础11的轴向沿上方方向延伸，上下方向如图1中的箭头A所示。

在一些实施例中，扰流结构更优选地设置在第一部分111的靠近海床面2的部分上，或者说，扰流结构至少设置在第一部分111的靠近海床面2的部分上，能够更好地起到防冲刷效果。冲刷坑的形成主要是马蹄形漩涡沿桩基础11的长度方向向下移动，卷起桩基础11附近的海床上的沉积物形成。因此在第一部分111的靠近海床面2的部分上设置扰流结构，即能抑制在该部分附近形成马蹄形漩涡，又能避免上方形成的马蹄形漩涡向下移动到达海床面2。

作为示例，如图1所示，第一部分111的靠近海床面2的部分上设置有扰流结构，第一部分111的位于该部分上方的部分没有设置扰流结构。潮流绕流过没有设置扰流结构的桩基础11时，由于桩基础11的阻碍，可能会在桩基础11周围形成马蹄形漩涡，马蹄形漩涡沿着桩基础11的外周面向下发展，冲击向海床。当马蹄形漩涡到达设置有扰流结构的部分时，扰流结构能够对漩涡进行主动扰流，消散漩涡的能量，使马蹄形漩涡的能量在到达海床面2之前得以消散，或者，扰流结构能够将马蹄形漩涡“分割”为多个小型漩涡，小型漩涡的能量较小，流速较慢，对海床面2的冲击力大大降低，因此能够大大减小冲刷坑形成的可能性。

可选地，第一部分111的外径为D,在桩基础11的长度方向上，设置在第一部分111上的最远离海床面2的扰流结构与海床面2的距离大于等于1.0D。

在一些实施例中，扰流结构包括扰流件12，扰流件12为多个，多个扰流件12沿桩基础11的长度方向排布，和/或，多个扰流件12沿环绕桩基础11的周向排布。也就是说，扰流件12可以包括多个，多个扰流件12在上下方向上排布，或者，多个扰流件12环绕桩基础11排布，或者，多个扰流件12在上下方向上以及在环绕桩基础11的周向上排布。

在一些实施例中，如图6所示，扰流结构包括扰流孔13，扰流孔13为多个，多个扰流孔13沿桩基础11的长度方向排布，和/或，多个扰流孔13沿环绕桩基础11的周向排布。也就是说，扰流孔13可以包括多个，多个扰流孔13在上下方向上排布，或者，多个扰流孔13环绕桩基础11排布，或者，多个扰流孔13在上下方向上以及在环绕桩基础11的周向上排布。

进一步地，如图6所示，扰流孔13包括在第一方向上相对的第一扰流孔131和第二扰流孔132。也就是说，扰流孔13至少包括两个，且这两个扰流孔13在第一方向上相对。如此能够使通过第一扰流孔13进入桩基础11的潮流沿第一方向从第二扰流孔13流出，即通过在第一方向上相对设置的第一扰流孔13和第二扰流孔13，能够进一步减小桩基础11对潮流的止挡阻力，或者说，能够进一步使潮流减缓对桩基础11的冲击作用，从而更好地抑制马蹄形漩涡的形成，增强海上风电基础1的防冲刷能力。

在一些实施例中，如图7和8所示，扰流结构包括多个扰流件12和多个扰流孔13。扰流件12和扰流孔13在第一部分111的外周面上交替分布。扰流件12和扰流孔13交替分布是指至少有一个扰流孔13位于两个扰流件12之间，或者至少有一个扰流件12位于两个扰流孔13之间。如上设置使扰流件12的扰流作用和扰流孔13的扰流作用实现叠加，进一步增强扰流结构的消能减冲效果，从而增强了海上风电基础1的防冲刷能力。

可选地，在上下方向上，扰流件12和扰流孔13交替设置。在环绕第一部分111的轴向上，扰流件12和扰流孔13交替设置。

在一些实施例中，扰流件12包括扰流钉121、扰流条122、扰流网123中的一种或多种。

其中，扰流钉121包括多个且在第一部分111的外周面上间隔排布，扰流钉121在桩基础11的长度方向上的尺寸与其在环绕桩基础11的周向上的尺寸之比大于等于1/2且小于等于2。

如图1和图2所示，扰流钉121为多个，多个扰流钉121在桩基础11的长度方向上和/或环绕桩基础11的周向上间隔排布。可选地，相邻扰流钉121之间的间隔大于等于0.25D小于等于1.0D。

如图3和图4所示，扰流条122为条状结构，扰流条122的延伸方向与第一部分111的外周面相互平行。可选地，扰流条122的长度和宽度之比大于等于5。扰流条122的延伸长度大于等于0.1D。

如图5所示，扰流网123为包覆第一部分111的至少一部分外周面的网状结构。可选地，扰流网123包覆的第一部分111的外周面的面积大于等于1.0πD²。扰流网123包覆的第一部分111的外周面的面积是指扰流网123在第一部分111的外周面上的投影的外轮廓围成的图形的面积。

在一些实施例中，如图8所示，扰流件12包括扰流钉121、扰流条122、扰流网123中的多种，且多种类型的扰流件12在第一部分111的外周面上交替分布。使多种类型的扰流件12交替分布可以增大第一部分111上设置的扰流结构的不规则度，使海上风电基础1能够应对多种能量梯度的潮流以及马蹄形漩涡，增强了海上风电基础1的适应能力。并且，多种类型的扰流件12交替分布还能使不同类型扰流件12的扰流作用相互叠加，进一步增强扰流结构的消能减冲效果，增强海上风电基础1的防冲刷能力。

可选地，在上下方向上，多种类型的扰流件12交替设置。在环绕第一部分111的轴向上，多种类型的扰流件12交替设置。

进一步地，在一些实施例中，如图7所示，扰流结构包括多个扰流件12和多个扰流孔13，扰流件12包括扰流钉121、扰流条122、扰流网123中的多种。扰流孔13和多种类型的扰流件12在第一部分111的外周面上交替分布，进一步增强海上风电基础1的防冲刷能力。

扰流件12从第一部分111的外周面沿第一方向突出，将扰流件12在第一方向上的尺寸定义为扰流件12的高度，在一些实施例中，沿桩基础11的长度方向排布的扰流件12包含多个不同高度，和/或，沿环绕桩基础11的周向排布的扰流件12包含多个不同高度。

也就是说，沿桩基础11的长度方向排布的扰流件12可以具有不同的高度，或者，沿环绕桩基础11的周向排布的扰流件12可以具有不同的高度，又或者，沿桩基础11的长度方向排布的扰流件12具有不同的高度，并且，沿环绕桩基础11的周向排布的扰流件12具有不同的高度。如此设置可以增大第一部分111上设置的扰流结构的不规则度，使扰流结构在面对潮流以及马蹄形漩涡时，能够更好地将潮流以及马蹄形漩涡的流动规律打散打乱，更大程度上地改变水流流向和流速，增强海上风电基础1的防冲刷能力，并使海上风电基础1能够应对多种能量梯度的潮流以及马蹄形漩涡，增强了海上风电基础1的适应能力。

可选地，在一些实施例中，扰流件12包括多个，多个扰流件12在桩基础11的长度方向上间隔排布以及在环绕桩基础11的周向上间隔排布。其中，多个扰流件12中至少有两个扰流件12的高度不同。

进一步可选地，在桩基础11的长度方向上相邻的两个扰流件12的高度不同，在环绕桩基础11的轴向上相邻的两个扰流件12的高度不同，也就是说，多个扰流件12高低错落地排布，进一步增大了第一部分111上设置的扰流结构的不规则度，增强了扰流结构的消能减冲效果和海上风电基础1的防冲刷能力。

在一些实施例中，扰流结构包括多个，在第一部分111的长度方向上相邻的两个扰流结构错开，和/或，在环绕第一部分111的周向上相邻的两个扰流结构错开。

也就是说，在第一部分111的长度方向上相邻的两个扰流结构错开。或者，在环绕第一部分111的周向上相邻的两个扰流结构错开。或者，在第一部分111的长度方向上相邻的两个扰流结构错开且在环绕第一部分111的周向上相邻的两个扰流结构错开。如此设置增大了第一部分111上设置的扰流结构的不规则度，增强了扰流结构的消能减冲效果和海上风电基础1的防冲刷能力。

海上风电基础1在实际使用的过程中，第一部分111上越靠近海床面2的位置受到的潮流冲击越大，产生马蹄形漩涡的可能性也越大。因此，如图2所示，在一些实施例中，使扰流结构的密度向靠近海床面2的方向增大，以更好地应对实际情况，增强海上风电基础1的防冲刷能力和实用性。

此外，在很多海域中，潮流方向不是均匀的，例如某些海域中的潮流常年呈东西流动，南北流动的潮流很少出现。当桩基础11承受东西流动的潮流时，桩基础11的东侧和西侧的海床最容易产生较大的冲刷坑，而南侧和北侧的海床产生的冲刷坑较小。

为了使海上风电基础1在具备足够强的防冲刷能力的情况下，减小制造成本，降低制造难度。在一些实施例中，第一部分111的外周面包括朝向潮流方向的正面、正面相对的背面以及两个侧面，使在正面和背面上分布的扰流结构的密度大于在两个侧面上分布的扰流结构的密度。也就是说，可以在第一部分111的常面向潮流方向的正面以及与正面相对的背面密集设置扰流结构，而在第一部分111的两侧设置少量的扰流结构，如此使海上风电基础1既能够具有较强的防冲刷能力，又能减小其制造成本，降低制造难度。

可选地，可以使正面上分布的扰流结构的密度大于背面上分布的扰流结构的密度。

在一些实施例中，扰流结构还设置在第二部分112上，即第二部分112上也设置有扰流结构。可选地，第二部分112上的扰流结构设置在第二部分112的靠近海床面2的位置。即使海上风电基础1附近海床面2上形成冲刷坑，冲刷坑的形成使原本位于海床面2以下的第二部分112露出，第二部分112上设置的扰流结构可以有效地减小冲刷效应，阻止冲刷坑继续向下延伸，增强了海上风电基础1的防冲刷性能。

在一些实施例中，桩基础11为一个，即海上风电基础1为海上风电单桩基础。

在另一些实施例中，桩基础11为多个，即海上风电基础1为海上风电多桩基础，多个桩基础11间隔布置。

下面以扰流结构为扰流孔13为例，描述本发明的一个具体实施例。

如图6所示，根据本发明的具有扰流孔的海上风电基础包括桩基础11和扰流孔13。

桩基础111包括在其长度方向上相互连接的第一部分111和第二部分112，第二部分112埋入海床中，海床具有海床面，第一部分111位于海床面上方。

如图6所示，桩基础11在上下方向上分为第一部分111和第二部分112，桩基础11向下埋入海床中，桩基础11位于海床面上方的是第一部分111，第二部分112埋入海床面下的海床中，本领域的技术人员可知，目前常用的桩基础均为中空的筒状结构。

扰流孔13至少设在第一部分111上，扰流孔13沿第一方向贯穿第一部分111的周壁，第一方向正交于桩基础11的长度方向，扰流孔13包括多个，多个扰流孔13在桩基础11的长度方向上和/或环绕桩基础11的周向上间隔排布，第一部分111的外径为D,扰流孔13之间的间隔大于等于0.25D小于等于1.0D。

如图6所示，至少在第一部分111上设有扰流孔13，扰流孔13设在第一部分1的周壁上且连通第一部分111的内部空间和外部空间，扰流孔13沿第一方向延伸，第一方向正交于桩基础11的长度方向，换言之，第一方向可以为桩基础11的径向，或者，第一方向可以为水平方向。

当潮流冲向设置有扰流孔13的桩基础11时，由于扰流孔13贯穿第一部分111的周壁，潮流能够通过扰流孔13进入第一部分111的内部，减小了桩基础11对潮流的止挡阻力，起到缓冲的作用，抑制了马蹄形漩涡的形成。为提高消能减冲的效果，在第一部分1的周壁上设有多个扰流孔13，多个扰流孔13在上下方向上间隔排布，或者，多个扰流孔13环绕桩基础11的周向上间隔排布，又或者，多个扰流孔13在上下方向上以及在环绕桩基础11的周向上排布，相邻扰流孔13之间的距离为大于等于0.25D小于等于1.0D。，使海水中的急流或主流进入扰流孔13后尽快消能减冲，转化为均匀的缓流，具有简单高效的特点。

根据本发明的具有扰流孔的海上风电基础通过在桩基础11上设置扰流孔13，将海水中的急流或主流转化为均匀的缓流，减小海水对桩基基础表面的冲击，抑制了马蹄形漩涡的形成，具有良好的防冲刷性能。

在一些实施例中，在桩基础11的长度方向上相邻的两个扰流孔13错开，相邻的两个扰流孔13在环绕桩基础11的周向上的间距为0.25D至1.0D，和/或，在环绕桩基础11的周向上相邻的两个扰流孔13错开，相邻的两个扰流孔13在桩基础11的长度方向上的间距为0.2D至0.8D。

换言之，沿桩基础11的长度方向排布的扰流孔13可以具有不同的周向排布位置，相邻的两个扰流孔13在环绕桩基础11的周向上的间距为0.25D至1.0D，或者，沿环绕桩基础11的周向排布的扰流孔13可以在上下方向上与海平面之间具有不同的距离，相邻的两个扰流孔13在上下方向上的间距为0.2D至0.8D，又或者，沿桩基础11的长度方向排布的扰流孔13具有不同的周向排布位置，相邻的两个扰流孔13在环绕桩基础11的周向上的间距为0.25D至1.0D，并且，沿环绕桩基础11的周向排布的扰流孔13在上下方向上与海平面之间具有不同的距离，相邻的两个扰流孔13在上下方向上的间距为0.2D至0.8D。如此设置可以增大第一部分111上设置的扰流孔13的不规则度，使扰流孔13在面对潮流以及马蹄形漩涡时，能够更好地将潮流以及马蹄形漩涡的流动规律打散打乱，更大程度上地改变水流流向和流速，增强海上风电基础的防冲刷能力，并使海上风电基础能够应对多种能量梯度的潮流以及马蹄形漩涡，增强了海上风电基础的适应能力。

在一些实施例中，多个扰流孔13分为多排，每排扰流孔13包括沿周向等间隔排布的多个扰流孔13，多排扰流孔13沿长度方向排列，相邻两排扰流孔13在长度方向上错开。

作为示例，桩基础11上沿上下方向间隔排布有多排扰流孔13，每排扰流孔13包括多个扰流孔13，每排扰流孔13中的扰流孔13的数量相等。每排扰流孔13在上下方向上与海平面之间具有不同的距离，并且，相邻两排扰流孔13在上下方向上互相错开，每排扰流孔13内的多个扰流孔13沿周向等间隔排布。多排扰流孔13中的至少一部分在上下方向上对齐。如图6所示，桩基础11上沿上下方向间隔排布有四排扰流孔13，第一排扰流孔13与第三排扰流孔13在上下方向上对齐。第一排扰流孔13与第三排扰流孔13在上下方向上对齐具体是指：第一排扰流孔13中的多个扰流孔13与第三排扰流孔13中的多个扰流孔13在上下方向上一一对应地相对。

在一些实施例中，扰流孔13的密度向靠近海床面的方向变大。

海上风电基础在实际使用的过程中，第一部分111上越靠近海床面的位置受到的潮流冲击越大，产生马蹄形漩涡的可能性也越大。因此，在一些实施例中，使扰流孔13的密度向靠近海床面的方向增大，以更好地应对实际情况，优选地，当相邻扰流孔13之间的直线间距小于0.2D时，可以有效减少马蹄形漩涡的产生，向靠近海床面的方向，相邻扰流孔13之间的直线间距逐渐变小，能够增强海上风电基础的防冲刷能力和实用性。

在一些实施例中，第一部分111的外周面包括朝向潮流方向的正面、正面相对的背面以及两个侧面，在正面和背面上分布的扰流孔13的密度均大于在两个侧面上分布的扰流孔13的密度。

在海水流动过程中产生的潮流方向是不均匀的，受季风气候和地球自转的影响，在某些海域中的潮流常年呈东西流动，南北流动的潮流很少出现。设置在这些海域中的桩基础11主要承受东西流动的潮流，桩基础11的东侧和西侧的海床最容易产生较大的冲刷坑，而南侧和北侧的海床产生的冲刷坑较小，因此可以在第一部分111的常面向潮流方向的正面以及与正面相对的背面密集设置扰流孔13，而在第一部分111的两侧设置少量的扰流孔13，优选地，在第一部分111外周面的正面和背面上相邻扰流孔13之间的距离为0.25D至0.5D，第一部分111的两侧上相邻扰流孔13之间的距离为0.5D至1.0D，使海上风电基础既能够具有较强的防冲刷能力，又能减小其制造成本，降低制造难度。

在一些实施例中，扰流孔13包括在第一部分111的径向上相对的第一扰流孔131和第二扰流孔132。

在桩基础11的径向上设置相对的第一扰流孔131和第二扰流孔132，能够使通过第一扰流孔131进入桩基础的潮流沿桩基础11的径向从第二扰流孔132流出，能够进一步减小桩基础11对潮流的止挡阻力，或者说，能够进一步使潮流减缓对桩基础11的冲击作用，从而更好地抑制马蹄形漩涡的形成，增强海上风电基础的防冲刷能力。

在一些实施例中，扰流孔13还设置在第二部分112上，即第二部分112上也设置有扰流孔13。可选地，第二部分112上的扰流孔13设置在第二部分112的靠近海床面的位置，优选地，第二部分112上的最远离海床面的扰流孔13与海床面的距离为0.5D至1.0D。当海上风电基础附近海床面上形成冲刷坑，冲刷坑的形成使原本位于海床面以下的第二部分112露出，第二部分112上设置的扰流孔13可以有效地减小冲刷效应，阻止冲刷坑继续向下延伸，增强了海上风电基础的防冲刷性能。

在一些实施例中，第一部分111的外周面上在扰流孔13的对应位置设置有加强筋环3，加强筋环3围绕扰流孔13设置，加强筋环3从第一部分111的外周面沿第一方向突出。

海水对桩基础11的冲刷腐蚀会从扰流孔13贯穿第一部分111周壁的位置开始，为减缓海水的腐蚀，在第一部分111的外周面上设置加强筋环3，加强筋环3环绕扰流孔13并沿第一方向向外凸出，以增强海上风电基础的耐冲刷性能，加强筋环3自第一部分111的外周面向外凸出的尺寸为加强筋环3的高度，可选地，加强筋环3的高度为100mm至500mm，在扰流孔13的径向上的厚度为50mm至120mm，既可以增强桩基础11的消能减冲效果，还可以提高桩基础11的使用寿命。

海上风电基础上的扰流孔13形状影响桩基础11的消能减冲效果，在一些实施例中，扰流孔13为上下为半圆，中间为方形的人孔形状，扰流孔13的短轴的孔径为为300mm至1000mm，长宽比为1.5至2.5。

在另一些实施例中，扰流孔13的形状为椭圆，设置椭圆形扰流孔13的桩基础11的结构强度优于设置人孔形扰流孔13的桩基础11的结构强度，椭圆形扰流孔13的短轴的孔径0.05D-0.1D时，能够在不影响桩基础11的结构性能的同时进一步增强桩基础11的消能减冲效果和海上风电基础的防冲刷能力，具有结构简单、环保节能、使用寿命长的特点。优选地，当桩基础11的直径为6m时，在桩基础11上设置短轴孔径为420mm的椭圆形扰流孔13，桩基础11的消能减冲效果和海上风电基础的防冲刷能力最佳。

在一些实施例中，安装槽21沿桩基础1的长度方向延伸，牺牲阳极块4与安装槽21的槽底面相抵。

如图9和图10所示，安装槽21沿着上下方向延伸，安装槽21的槽底面即为安装件20的底板24的上表面，牺牲阳极块4与安装槽21的槽底面接触，由此，牺牲阳极块4能够与桩基础1电连接，从而避免桩基础1被腐蚀。

在一些实施例中，开口22设在安装件20的顶端且在桩基础1的长度方向上与槽底面相对，海上风电基础还包括压板5和连接导线6，压板5设在安装槽21内且可从安装槽21内脱离地设置，压板5位于安装槽21内时，压板5止抵在牺牲阳极块4的顶端；连接导线6为导电的柔性线，连接导线6的一端与压板5相连，连接导线6的另一端与安装件20和桩基础1中的任一者相连。

如图9和图13所示，在安装件20的上端设有开口22，且在安装件20上设有压板5，压板5通过连接导线6能够与桩基础1实现电连接。在安装牺牲阳极块4时，首先将牺牲阳极块4从安装槽21的上端开口22处放入，然后放入压板5，在重力的作用下，压板5与牺牲阳极块4的上端(牺牲阳极块4的顶端)紧密接触，从而加强牺牲阳极块4与桩基础1的电连接，保护桩基础1。牺牲阳极块4由于被腐蚀，体积逐渐缩小，压板5随着牺牲阳极块4逐渐向安装槽21的下端滑动，在整个过程中，连接导线6始终随着压板5向下滑落，压板5始终与牺牲阳极块4的上端接触。

由此，压板5可以始终与牺牲阳极块4相连，加强牺牲阳极块4与桩基础1的电连接，从而更好的保护桩基础1。另外，连接导线6与压板5连接，可以防止压板5丢失。

在一些实施例中，安装件20的侧壁上开设有沿安装槽21的延伸方向延伸的视窗230，视窗230与安装槽21贯通，视窗230的宽度小于牺牲阳极块4的宽度。

如图13所示，视窗230设在安装件20的侧板23上，视窗230沿着安装槽21的延伸方向延伸，视窗230从安装件20的开口22处延伸至安装件20的底板24。视窗230的宽度为视窗230在与其延伸方向垂直的方向上的尺寸，视窗230的宽度比牺牲阳极块4的宽度小，防止牺牲阳极块4从视窗230中窜出。由此，视窗230不仅可以方便工作人员观察牺牲阳极块4的位置，而且可以增大牺牲阳极块4与海水的接触面积，更好的保护桩基础1。

可选的，如图13所示，视窗230的位置可以设在朝向工作人员的侧板23上，或者如图11所示，视窗230也可以设在安装件20的顶板25上。

可以理解的是，在其他一些实施例中，视窗230的形状可以是一个矩形，或者多个间隔布置的多个矩形，或者是其他简单的几何图形等，例如三角形、圆形等。

在一些实施例中，安装件20的顶端从海平面伸出，开口22位于海平面的上方。如图10所示，安装件20的上端位于海平面以上，安装件20的下端位于海水中。由此，工作人员在海平面上方直接可以更换牺牲阳极块4，无需潜入水下进行更换，更换过程简单快捷，危险系数小，成本较低。

在一些实施例中，安装件20为环形，安装件20套设在第一部分11上，安装件20限定出沿桩基础1的周向延伸的安装槽21，安装槽21在桩基础1的周向上环绕第一部分11的至少一部分，牺牲阳极块4与安装槽21的槽底面相抵。

如图12所示，安装件20大体为环形，安装件20环绕在第一部分11的外周，安装件20上具有沿桩基础1的周向延伸的安装槽21，安装槽21环绕在整个桩基础1的外周，或者在安装件20的局部位置设有安装槽21。牺牲阳极块4与安装槽21的槽底面相抵，由此，牺牲阳极块4能够和桩基础1实现电连接，从而避免桩基础1被腐蚀。

在一些实施例中，安装件20包括顶板25，开口22设在顶板25上，顶板25止抵在牺牲阳极块4的顶端。

如图12所示，顶板25是位于安装件20最上面的板，在顶板25上设有开口22，顶板25能够和牺牲阳极块4的上端面接触，由此，顶板25可以将牺牲阳极块4限制在安装槽21内，防止牺牲阳极块4从安装槽21内窜出。

在一些实施例中，安装槽21沿水平方向延伸，安装件20的具有在安装槽21的延伸方向上相对的第一端和第二端，开口22设在第一端和第二端中的至少一者处。

如图11所示，安装槽21在水平方向延伸，安装件20具有第一端和第二端，第一端设有开口22或者第二端设有开口22，或者，第一端和第二端均设有开口22，由此，方便安装牺牲阳极块4。

在一些实施例中，安装件20包括多个，多个安装件20沿桩基础1的长度方向间隔排布，和/或，多个安装件20沿桩基础1的周向间隔排布。

如图13所示，在第一部分11的外壁面上设有多个间隔设置的安装件20，安装件20的布置方式有多种，例如：

第一种，在上下方向相邻的两个安装件20间隔布置，换言之，在上下方向相邻的两个安装件20之间设有间隔，在桩基础1的周向上相邻的两个安装件20之间没有间隔。

第二种，在桩基础1的周向上相邻的两个安装件20间隔布置，换言之，在桩基础1的周向上相邻的两个安装件20之间设有间隔，在上下方向相邻的两个安装件20之间没有间隔。

第三种，在上下方向相邻的两个安装件20间隔布置，而且在桩基础1的周向上相邻的两个安装件20间隔布置。

由此，安装件20的设计满足多样化的要求。

在一些实施例中，牺牲阳极块4由若干子牺牲阳极块40组成，若干子牺牲阳极块40沿安装槽21的延伸方向上排列。

如图14所示，在一个安装槽21内设有多个子牺牲阳极块40，多个子牺牲阳极块40依次排布在安装槽21内。由此，将牺牲阳极块4做成多块体积较小的，方便携带和安装。

牺牲阳极块4的形状与安装槽21限定的空腔的形状大体一致。例如，在一些实施例中，安装槽21限定的空腔为长方体或圆柱体等，牺牲阳极块4的形状是与安装槽21限定的空腔对应的长方体或圆柱体等。

可选的，在一个安装槽21内设有一个牺牲阳极块4，改牺牲阳极块4的体积与安装槽21的体积相当。

可选的，子牺牲阳极块40的材料为锌或铝等，相邻两个子牺牲阳极块40之间的间隔没有要求，相邻的两个子牺牲阳极块40可以间隔设置，也可以靠在一起。

在一些实施例，具有防腐蚀功能的海上风电基础还包括安装柱30，安装柱30的一端与桩基础1连接，安装柱30的另一端与安装件20连接。由此，安装件20通过安装柱30固定在桩基础1的外周，结构稳定，便于加工。

在一些实施例，安装柱30具有多个，多个安装柱30间隔布置。

可选的，多个安装柱30在同一水平高度间隔布置。

可选的，多个安装柱30沿着上下方向布置。

在一些实施例中，在长度方向上相邻的两个安装件20的间距为0.01D-5D，在周向上相邻的两个安装件20的间距为0.1D-1.07D。

在上下方向上相邻的两个安装件20的中心位置的间距为0.01D-5D。例如，在上下方向上相邻的两个安装件20的间距可以为0.01D、1.0D、5.0D等。

在桩基础1的周向方向上相邻的两个安装件20的间距为0.1D-1.07D。例如，在桩基础1的周向方向上相邻的两个安装件20的间距为0.1D、0.2D、0.5D、0.8D、1.05D、1.07D等。如此设置可以增大安装件20的布置的不规则度，能够最大限度的保护第一部分11的外壁面，提高桩基础1的防腐蚀效果。

进一步地，桩基础11的至少一部分的横截面的外周轮廓为椭圆形。本领域的技术人员可知，目前常用的桩基础11均为中空的筒状结构，海床面是海水和水底砂石的分界面。桩基础11的一部分位于海床面上方的海水中，桩基础11的另一部分埋入海床面下方的砂石中，从而使得桩基础11固定在海上。

塔筒安装在桩基础11的顶端。具体地，如图15所示，塔筒设在基础桩的上方。在该实施例中，海上风电基础1为海上风电单桩基础。

风机安装在塔筒的顶端，风机包括叶轮，叶轮的旋转中心线的延伸方向与椭圆形的长轴的延伸方向相同。具体地，定义叶轮的旋转中心线的延伸方向为主风向，桩基础11的长轴沿主风向的风向延伸。

根据本发明实施例的海上风电基础1，通过桩基础11的至少一部分的横截面的外周轮廓为椭圆形，由于椭圆形截面具有偏流线型，可以比常见的圆形截面更有效的折减流体对其表面的冲击作用，椭圆形的桩基础11的稳定性更强，能够承受较强海风的冲击力，防止桩基础11在海风的冲击力下倾斜或冲倒，提高了海上风电基础1的使用寿命。

根据本发明实施例的海上风电基础1，通过叶轮的旋转中心线的延伸方向与椭圆形的长轴的延伸方向相同的设置，由此椭圆形的长轴与主风向一致，能够减小主风向对桩基础11的冲击，保证了桩基础11的稳定性。

在一些实施例中，桩基础11在其长度方向(如图15所示，上下方向)上包括相连的第三部分113和第四部分114，第三部分113位于第四部分114的上方且其中心轴线在同一直线上，第四部分114的横截面的外周轮廓为椭圆形，第三部分113的底端的形状与第四部分114的顶端的形状适配，第三部分113的顶端的外周轮廓为圆形。

具体地，如图15-20所示，在桩基础11的上下方向上相连的第三部分113和第四部分114，第三部分113的横截面积从下到上逐渐减小，第三部分113的上端面为圆形面，第四部分114为横截面不变的椭圆柱，由此不仅保证了桩基础11的的稳定性，也为风机的安装提供方便，使得海上风电基础1设置更加合理。

在一些实施例中，如图15-16所示，桩基础11的外周侧设有吊耳15，吊耳15沿前后方向间隔相对设置，由此可通过吊耳15将桩基础11安装在海床上。

在一些实施例中，第三部分113的顶端的外径小于等于第三部分113的底端的短外径。具体地，如图15-17所示，第三部分113的上端面为圆形且其外径小于等于第三部分113的下端面的椭圆面的短轴，由此，第三部分113的横截面从下到上均为椭圆形，且椭圆形的长轴逐渐减小，减小了第三部分113加工制造难度。

在一些实施例中，海上风电基础1还包括法兰14，法兰14与第三部分113的顶端相连，塔筒通过法兰14与第三部分113相连。具体地，如图15-16和6所示，第三部分113的上端设有法兰14，塔筒通过紧固件与法兰14相连，由此将塔筒安装在第三部分113上。

在一些实施例中，第三部分113的长度为5m-30m，第四部分114的长度为10m-150m，具体地，第三部分113沿上下方向的长度为5m-30m，例如：第三部分113的长度可以为5m、10m、15m、20m、25m、30m任一种，第四部分114沿上下方向的长度为10m-150m，例如：第四部分114的长度为10m、20m、30m、40m、50m、60m、70m、80m、90m、100m、110m、120m、130m、140m、150m任一种。第四部分114可稳定的穿设在海床面下，防止第四部分114过短导致桩基础11安装不稳定。

在一些实施例中，椭圆形的长轴的长度与短轴的长度之比大于1小于等于5。

在一些实施例中，椭圆形的长轴的长度为5m-50m，具体地，椭圆形的长轴的长度可以选取为5m、10m、15m、20m、35m、30m、35m、40m、45m、50m任一数值。

在一些实施例中，椭圆形的短轴的长度为1m-50m具体地，椭圆形的长轴的长度可以选取：具体地，椭圆形的短轴的长度可以取1m、5m、10m、15m、20m、35m、30m、35m、40m、45m、50m任一数值。

在另一些实施例中，本发明的实施例的海上风电基础1为海上风电多桩基础，包括多个桩基础11、承台7和风机(图中未示意出)。

多个桩基础11间隔排布。本领域的技术人员可知，目前常用的桩基础11均为中空的筒状结构，海床面是海水和水底砂石的分界面。桩基础11的一部分位于海床面上方的海水中，桩基础11的另一部分埋入海床面下方的砂石中，从而使得桩基础11固定在海上。

每个桩基础11的顶端与承台7的底部相连，多个桩基础11的底端的中心位于同一水平面上，且沿第一椭圆91的圆周分布。具体地，如图21所示，多个桩基础11沿承台7的周向间隔设在承台7的下端面，多个桩基础11的上端与承台7相连，多个桩基础11的下端沿面的中心沿第一椭圆91的方向间隔排布。

风机安装在承台7的顶部，风机包括叶轮，叶轮的旋转中心线的延伸方向为第一方向，第一椭圆91的长轴沿第一方向延伸。具体地，定义第一方向为主风向，叶轮的旋转中心线方向朝向主风向延伸，第一椭圆91的长轴沿主风向的风向延伸。

根据本发明实施例的海上风电基础1，通过多个桩基础11沿第一椭圆91方向设置，椭圆形具有偏流线型，可以比常见的圆形更有效的折减流体对其表面的冲击作用，椭圆形排列的桩基础11的稳定性更强，能够承受较强海风的冲击力，防止桩基础11在海风的冲击力下倾斜或冲倒，提高了海上风电基础1的使用寿命。

根据本发明实施例的海上风电基础1，通过第一椭圆91的长轴沿第一方向延伸的设置，由此椭圆形的长轴与主风向一致，能够减小主风向对桩基础11的冲击，保证了桩基础11的稳定性。

桩基础11从承台7的底部向下且向远离承台7的中心轴线的方向延伸。具体地，如图23-24所示，多个桩基础11的中心轴线沿承台7的内外方向向外延伸，从而方便多个基础桩***埋入海床面下方的砂石中，提高了海上风电基础1的稳定性。

多个桩基础11的顶端的中心位于同一水平面上，且沿第二椭圆92的圆周分布，第二椭圆92的长轴沿第一方向延伸。具体地，如图24所示，多个桩基础11的上端沿面的中心沿第二椭圆92的方向间隔排布，从而通过第一椭圆91和第二椭圆92将多个桩基础11排列成椭圆形。

第一椭圆91与第二椭圆92的离心率相等，且第一椭圆91的中心和第二椭圆92的中心在水平面上的投影重合。具体地，如图24所示，第一椭圆91的半焦距和长半轴之比等于第二椭圆92的半焦距和长半轴之比，也就是说第一椭圆91和第二椭圆92为相似椭圆，减小了海上风电基础1的安装制作难度，提高了海上风电基础1的坑海风冲击的能力。

第一椭圆91在水平面上的投影环绕承台7在水平面上的投影。具体地，如图23-24所示，在正交上下方向的投影面内，承台7在投影面内的投影位于第一椭圆91内，从而使得海上风电基础1设置的更加合理。

承台7的横截面的外周轮廓为椭圆形，且椭圆形的长轴沿第一方向延伸。具体地，如图21-24所示，承台7的长轴沿主风向延伸，进一步提高了海上风电基础1稳定性，提高了海上风电基础1抗海风冲击的能力。

承台7为椭圆柱体，且承台7的中心轴线沿竖直方向(如图21-22所示，上下方向)延伸。由此，使得承台7具有一定的稳定性和坑海风冲击的能力，使得承台7的设计更加合理。

海上风电基础1还包括塔筒83，塔筒83安装在承台7的顶部，风机安装在塔筒83的顶端。具体地，塔筒83设在承台7的上端面上，风机通过塔筒83安装在承台7上，从而减小了风机的安装制造难度。

桩基础11的中心轴线与水平面的夹角为30°-90°。具体地，桩基础11的中心轴线与水平面之间的夹角可以为30°、45°、60°、75°80°85°90°任一角度。

第一椭圆91的长轴沿主风向的风向延伸，因此第一椭圆91的长轴方向受到海风的冲击力较大，因此，在一些实施例中，桩基础11包括在第一椭圆91的长轴上相对的第一桩基础11和第二桩基础11。具体地，如图21-24所示，第一桩基础11设在第一椭圆91的左端，第二桩基础11设在第一椭圆91的右端，由此进一步提高了海上风电基础1的稳定性和坑海风冲击能力。

第一椭圆91的长轴的长度与短轴的长度之比大于1小于等于5。

在一些实施例中，第一椭圆91的长轴的长度为10m至80m，第一椭圆91的短轴的长度为2m至80m具体地，第一椭圆91的长轴的长度可以选取：2m、10m、20m、30m、40m、50m、60m、70m、80m任一数值。第一椭圆91的短轴的长度可以选取为2m、10m、20m、30m、40m、50m、60m、70m、80m、任一数值。

如图25至图29所示，根据本申请实施例的海上风电基础1还包括导管102。

桩基础11的一部分埋入海床中；导管102从桩基础11内部穿过桩基础11的周壁***海床中，导管102位于桩基础11内的部分设有灌浆口103，导管102***海床中的部分设有注浆口104，导管102用于向海床内注入海床加固材料以加固桩基础11附近的海床。

根据本申请实施例的海上风电基础1通过将导管102从桩基础11内部穿过桩基础11的周壁***海床中，增加导管102与海床之间的着力面积，进而增加海上风电基础1的承受力。

根据本申请实施例的海上风电基础1在导管102上设置的灌浆口103和注浆口104，将加固材料通过导管102上的注浆口104注入桩基础11附近的海床上。通过注入的加固材料对桩基础11附近的淤泥质软土海床进行硬化，提高桩基础11附近海床工程力学性质，由此提高桩基础11的承载能力。

本申请通过将导管102从桩基础11内部穿过桩基础11的周壁***海床中，并通过将加固材料注入桩基础11附近的海床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11造价与桩基础11的深度呈反比)的效果。

因此，根据本申请实施例的海上风电基础1具有提高桩基础11的承载力，降低桩基础11基础工程造价的优点。

如图27至图28所示，导管102向下斜***海床中。根据本申请实施例的海上风电基础1。根据本申请实施例的海上风电基础1将导管102向下斜***海床中，可以保持导管102***海床深度不变的同时，增加导管102与海床的接触面积，进而提高了导管102所在桩基础11的承载力。

如图28至图29所示，导管102的注浆口104为多个，至少一部分注浆口104沿导管102的长度方向间隔设置。根据本申请实施例的海上风电基础1将导管102的注浆口104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。

可选地，至少一部分注浆口104沿导管102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。

可选地，至少一部分注浆口104沿导管102的径向间隔设置。

如图27至图28所示，桩基础11包括在其长度方向上相连的第一部分111和第二部分112，第二部分112埋入海床中，海床具有海床面2，第一部分111位于海床面2上方，导管102穿过第二部分112的周壁***海床中。根据本申请实施例的海上风电基础1将导管102穿过第二部分112的周壁***海床中，可使处在桩基础11外侧的导管102的一段均与海床上的淤泥层及加固材料接触，增加了导管102与海床之间的附着力，进而提高桩基础11的对海上力的承载能力。

可选地，桩基础11内设有混凝土层101，混凝土顶面低于海床面2。

如图27至图28所示，导管102为多个，多个导管102围绕桩基础11间隔设置。根据本申请实施例的海上风电基础1将导管102为多个，可以增加导管102的比表面积，进而增加导管102对海床上的淤泥层的接触面积和附着力；多个导管102围绕桩基础11间隔设置，可以提高导管102对桩基础11施力的均匀度和注入加固材料均匀性。

可选地，多个导管102围绕桩基础11均匀间隔设置。进一步提升了提高导管102对桩基础11施力的均匀度，进而提高了桩基础11稳固性。

如图27至图28所示，多个导管102中的一部分在桩基础11的长度方向上间隔设置。根据本申请实施例的海上风电基础1将多个导管102中的一部分在桩基础11的长度方向上间隔设置，增加了导管102的数量，进而提升了进而增加导管102对海床上的淤泥层的接触面积和附着力。

如图27至图28所示，多个导管102分为若干组，每组导管102中包括若干导管102，每组导管102中的若干导管102沿桩基础11的周向间隔设置且呈放射状排布，若干组导管102在桩基础11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102与海床之间的作用力，同时避免了加固材料的浪费。

如图28所示，每组导管102中的导管102伸入海床中的端部均位于同一水平面上且沿桩基础11的周向间隔布置。保障了导管102处于的海床深度的一致性，进而提升了通过导管102注浆的深度的一致性和均匀性。

本申请实施例的海上风电基础1中的导管102由若干导管102段沿其长度方向拼接而成。例如，导管102可为拼接的伸缩管，可以根据海床变形破坏状况，利用可伸缩管重复注浆管适时对海床固化体裂化进行加固。进而使海床强度得到强化并保持较高强度。

可选地，导管102的头部105为锥形。将导管102的头部105为锥形设计成锥形更有利于导管102***海床的施工方式，增加了施工的便捷性。

本申请实施例的海上风电基础1还包括施工平台，施工平台设在桩基础11内，施工平台的台面位于海床面2的下方，灌浆口103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。

本申请还提出了一种海上风电基础加固方法，根据本申请实施例的海上风电基础加固方法利用本申请实施例中海上风电基础1进行加固，加固方法包括：

步骤1：在桩基础11的周壁上开孔，将导管102从桩基础11内部通过开孔从内向外贯穿桩基础11的周壁并***海床中；

步骤2：通过导管102向海床内注入水泥浆以加固海床。

通过本申请中海上风电基础加固方法，使得根据本申请实施例的海上风电基础1进行加固，在保证承载力同时，具有可降低桩基础11的桩入土深度，进而降低了1基础工程造价和施工难度。

本申请海上风电基础加固方法还包括：

步骤3：水泥浆注入完毕后，向导管102内注入空气或水以清洗导管102内部通道；

步骤4：待海床软化时，重复步骤2。

本申请中海上风电基础加固方法通过清洗导管102内部通道保证了导管102的内部通道的通畅度，防止导管102内部通道堵塞，影响重复注浆。本申请采用重复注浆，可以适用海床变形明显，海床围岩破裂，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。

在一些实施例中，本申请实施例海上风电基础加固方法还包括将桩基础11内的表层淤泥抽出，然后向桩基础11内灌入混凝土封底，凝固后的混凝土顶面低于海床面2。桩基础11内灌入混凝土封底，防止桩基础11内淤泥再次溢入桩基础11内，便于人工或相应的设备进入施工。

可选地，在混凝土封底前，可向桩基础11内抛石，增加混凝土封底的稳固性。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

Claims (26)

1.一种海上风电基础，其特征在于，包括：

桩基础，所述桩基础包括在其长度方向上相互连接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，所述第一部分位于所述海床面上方；

扰流结构，所述扰流结构至少设在所述第一部分上，所述扰流结构包括从所述第一部分的外周面向外突出的扰流件和/或沿厚度方向贯穿所述第一部分周壁的扰流孔；

安装件和牺牲阳极块，所述安装件安装于所述第一部分的外壁面，所述安装件限定出安装槽，所述安装件设有与所述安装槽连通的开口，所述安装件导电，所述牺牲阳极块能够通过所述开口装入所述安装槽中且沿所述安装槽的长度方向可滑动地设置，位于所述安装槽中的所述牺牲阳极块与所述安装槽的槽壁面接触并浸泡在海水中。

2.根据权利要求1所述的海上风电基础，其特征在于，所述扰流件为多个，多个所述扰流件沿所述桩基础的长度方向排布，和/或，多个所述扰流件沿所述桩基础的周向排布。

3.根据权利要求2所述的海上风电基础，其特征在于，所述扰流件在第一方向上的尺寸为所述扰流件的高度，所述第一方向正交于所述桩基础的中心轴线，沿所述长度方向排布的所述扰流件包含多个不同高度，和/或，沿所述周向排布的所述扰流件包含多个不同高度。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的海上风电基础，其特征在于，所述扰流件包括扰流钉、扰流条、扰流网中的一种或多种，

其中，所述扰流钉包括多个且在所述第一部分的外周面上间隔排布，所述扰流钉在所述桩基础的长度方向上的尺寸与其在环绕所述桩基础的周向上的尺寸之比大于等于1/2且小于等于2，所述扰流条的延伸方向与所述第一部分的外周面相互平行，所述扰流条的长度和宽度之比大于等于5，所述扰流网为包覆所述第一部分的至少一部分外周面的网状结构。

5.根据权利要求1所述的海上风电基础，其特征在于，所述扰流结构包括所述扰流件和所述扰流孔，所述扰流件和所述扰流孔均为多个，所述扰流件和所述扰流孔在所述第一部分的外周面上交替分布。

6.根据权利要求1或5所述的海上风电基础，其特征在于，所述扰流结构包括多个，在所述桩基础的长度方向上相邻的两个扰流结构错开，和/或，在所述桩基础的周向上相邻的两个扰流结构错开。

7.根据权利要求1-3、5中任一项所述的海上风电基础，其特征在于，所述扰流结构包括多个，所述扰流结构的密度向靠近所述海床面的方向增大。

8.根据权利要求1-3、5中任一项所述的海上风电基础，其特征在于，所述扰流结构包括多个，所述第一部分的外周面包括朝向潮流方向的正面、与所述正面相对的背面以及两个侧面，在所述正面和所述背面上分布的所述扰流结构的密度均大于在所述两个侧面上分布的所述扰流结构的密度。

9.根据权利要求1所述的海上风电基础，其特征在于，所述安装槽沿所述桩基础的长度方向延伸，所述牺牲阳极块与所述安装槽的槽底面相抵，所述开口设在所述安装件的顶端且在所述桩基础的长度方向上与所述槽底面相对，所述海上风电基础还包括：

压板，所述压板设在所述安装槽内且可从安装槽内脱离地设置，所述压板位于所述安装槽内时，所述压板止抵在所述牺牲阳极块的顶端；和

连接导线，所述连接导线为导电的柔性线，所述连接导线的一端与所述压板相连，所述连接导线的另一端与所述安装件和所述桩基础中的任一者相连。

10.根据权利要求1所述的海上风电基础，其特征在于，所述安装槽沿所述桩基础的长度方向延伸，所述牺牲阳极块与所述安装槽的槽底面相抵，所述安装件的顶端从所述海平面伸出，所述开口位于所述海平面的上方。

11.根据权利要求1所述的海上风电基础，其特征在于，所述安装件为环形，所述安装件套设在所述第一部分上，所述安装件限定出沿所述桩基础的周向延伸的安装槽，所述安装槽在所述桩基础的周向上环绕所述第一部分的至少一部分，所述牺牲阳极块与所述安装槽的槽底面相抵，所述开口设在所述安装件的顶端并与所述槽底面相对。

12.根据权利要求1所述的海上风电基础，其特征在于，所述安装槽沿水平方向延伸，所述安装件的具有在所述安装槽的延伸方向上相对的第一端和第二端，所述开口设在所述第一端和所述第二端中的至少一者处。

13.根据权利要求1、9-12中任一项所述的海上风电基础，其特征在于，所述安装件包括多个，多个所述安装件沿所述桩基础的长度方向间隔排布，和/或，多个所述安装件沿所述桩基础的周向间隔排布。

14.根据权利要求1、9-12中任一项所述的海上风电基础，其特征在于，所述牺牲阳极块由若干子牺牲阳极块组成，若干所述子牺牲阳极块沿所述安装槽的长度方向上排列。

15.根据权利要求1所述的海上风电基础，其特征在于，所述桩基础的至少一部分的横截面的外周轮廓为椭圆形，所述海上风电基础包括：

塔筒，所述塔筒安装在所述桩基础的顶端；

风机，所述风机安装在所述塔筒的顶端，所述风机包括叶轮，所述叶轮的旋转中心线的延伸方向与所述椭圆形的长轴的延伸方向相同。

16.根据权利要求15所述的海上风电基础，其特征在于，所述椭圆形的长轴的长度与短轴的长度之比大于1小于等于5。

17.根据权利要求1所述的海上风电基础，其特征在于，所述桩基础为多个，多个所述桩基础间隔排布，所述海上风电基础包括：

承台，每个所述桩基础的顶端与所述承台的底部相连，多个所述桩基础的底端的中心位于同一水平面上，且沿第一椭圆的圆周分布；

风机，所述风机安装在所述承台的顶部，所述风机包括叶轮，所述叶轮的旋转中心线的延伸方向与所述第一椭圆的长轴的延伸方向相同。

18.根据权利要求17所述的海上风电基础，其特征在于，所述桩基础从所述承台的底部向下且向远离所述承台的中心轴线的方向延伸。

19.根据权利要求17或18所述的海上风电基础，其特征在于，多个所述桩基础的顶端的中心位于同一水平面上，且沿第二椭圆的圆周分布，所述第二椭圆的长轴沿所述叶轮的旋转中心线的延伸方向延伸。

20.根据权利要求17所述的海上风电基础，其特征在于，所述承台的横截面的外周轮廓为椭圆形，且所述椭圆形的长轴沿所述叶轮的旋转中心线的延伸方向延伸。

21.根据权利要求1所述的海上风电基础，其特征在于，还包括：导管，所述导管从所述桩基础内部穿过所述桩基础的周壁***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***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。

22.根据权利要求21所述的海上风电基础，其特征在于，所述导管向下斜***所述海床中。

23.根据权利要求21或22所述的海上风电基础，其特征在于，所述导管为多个，多个所述导管围绕所述桩基础间隔设置。

24.根据权利要求23所述的海上风电基础，其特征在于，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。

25.根据权利要求24所述的海上风电基础，其特征在于，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，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。

26.根据权利要求21所述的海上风电加固装置，其特征在于，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。

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