一种新型桩基防冲刷结构的制作方法

1.本实用新型涉及海洋工程或桥梁工程中的桩基防护技术领域。更具体地说，本实用新型涉及一种新型桩基防冲刷结构。


背景技术：

2.海上风电在近几年来不断发展成熟，在可再生能源技术中扮演着重要的角色，引起了全世界的广泛关注。随着我国海上风电开发的迅速发展，大直径单桩基础得到广泛应用。在复杂的海洋环境，像桩基这类结构物会改变当地的流场分布，从而引起局部流速增大、涡激振动等情况，甚至加剧泥沙的运输形成冲刷。其中海上风力发电机大直径钢管桩基础在海流和波浪作用下，改变了局部的水动力条件，会在桩周局部产生水流冲击或高速旋转的旋涡，这些水流或旋涡具有较高的冲刷能力，从而在桩基周围形成局部冲刷，对桩基础及上部风机来说都是不利的。根据冲刷原理可知，波流冲刷和海床侵蚀共同作用形成了基础桩周围的冲刷坑，桩基直径越大，冲刷也就越严重，因此采取措施来预防或减缓冲刷对桩基的影响是十分必要，但目前的桩基防冲刷结构整体性差、防冲刷效果差，不能适应各种复杂的地形，针对于海上特殊的工况条件，也存在着结构复杂导致施工不便的问题，选择合理适用的防冲刷方案对风电场长周期安全稳定运行、保证经济效益具有重要意义。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种新型桩基防冲刷结构，以解决现有技术中的海上桩基防冲刷防护结构的防冲刷能力差的技术问题。
4.为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种新型桩基防冲刷结构，包括：
5.砂肋土工布层，其平铺于桩基周围的河床或海床上且完全覆盖桩基所在的冲刷坑底面；
6.袋装砂填充层，其铺设于位于冲刷坑内的砂肋土工布的上部，且填平冲刷坑设置；
7.块石抛石层，其铺设于桩基周围且完全覆盖设置在袋装砂填充层和位于冲刷坑以外的砂肋土工布的上部，块石抛石层为无缝结构且紧贴桩基设置。
8.优选的是，所述块石抛石层的形状为朝向且围绕所述桩基隆起的圆形。
9.优选的是，所述块石抛石层由块石层和自护混凝土组成，自护混凝土均匀覆盖在块石层上且填充在相邻的块石之间的缝隙中，自护混凝土与所有块石固结形成无缝的整体结构。
10.优选的是，所述砂肋土工布层由砂肋土工布顺水流方向连续铺设而成，砂肋土工布的砂肋朝上设置。
11.优选的是，所述砂肋土工布的相邻所述砂肋的间距为1m。
12.优选的是，所述砂肋土工布层相对于所述桩基的轴线对称设置。
13.本实用新型至少包括以下有益效果：
14.(1)采用包括水下自护混凝土和块石固结形成的块石抛石层设计的新型桩基防冲刷结构，袋装砂填充层的厚度可根据冲刷坑的尺寸确定，块石抛石层的厚度和范围根据施工水域水深、流速、冲刷严重程度等确定，本实用新型结构简单、施工简单安全，海上作业时间短，可以适应各种复杂的地形，整体成本较低，经济效益好。
15.(2)本实用新型的新型桩基防冲刷结构抗冲刷能力强，最上层的块石抛石层为具有一定强度的整体防冲结构，和先前铺设的砂肋土工布、袋装砂填充层一起形成了刚性防冲块，贴附于海床上，和桩基贴合紧密，不易产生冲刷点，抵抗波浪破坏作用效果显著，可以保障上部风机的安全性及稳定性。
16.本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
17.图1为本实用新型整体的主视结构图；
18.图2为桩基周围冲刷坑的结构示意图；
19.图3为在冲刷坑上铺设本实用新型的砂肋土工布层后的结构示意图；
20.图4为在图3基础上铺设本实用新型的袋装砂填充层的结构示意图；
21.图5为在图4基础上铺设本实用新型的块石抛石层的结构示意图；
22.图6为本实用新型的砂肋土工布层的放大结构示意图。
23.说明书附图标记说明：1、海床，2、水体，3、桩基，4、冲刷坑，5、砂肋土工布层，6、袋装砂填充层，7、块石抛石层，8、砂肋。
具体实施方式
24.下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
25.在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，并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实用新型的限制。
26.如图1-图6所示，本实用新型的一种新型桩基防冲刷结构，包括：
27.砂肋土工布层5，其平铺于桩基3周围的河床或海床1上且完全覆盖桩基3所在的冲刷坑4底面；
28.袋装砂填充层6，其铺设于位于冲刷坑4内的砂肋土工布的上部，且填平冲刷坑4设置；
29.块石抛石层7，其铺设于桩基3周围且完全覆盖设置在袋装砂填充层6和位于冲刷坑4以外的砂肋土工布的上部，块石抛石层7为无缝结构且紧贴桩基3设置。
30.本实用新型的新型海上桩基3防冲刷结构设置在作为施工区域的桩基3周围的河床或海床1上表面，具体施工和使用过程方法为，先在如图2所示的海床1上的冲刷坑4周围铺设砂肋土工布层5，砂肋土工布层5由砂肋土工布铺设在桩基3周围形成，砂肋土工布层5的铺设范围覆盖冲刷坑4，得到如图3所示的状态，铺设完待潜水员下水检查后，如图4所示，
施工袋装砂填充层6将冲刷坑4填平，袋装砂填充层6的厚度根据冲刷坑4的尺寸确定，袋装砂具有搬运方便，抛投简单的特点，袋装砂填充层6可在冲刷坑4内填充袋装砂施工得到，袋装砂填充层6采用袋装砂或袋装土直接抛填的形式，直接抛填通常用于水流流速较小的施工区域，可采用长臂挖机或开体驳直接抛填，抛填袋装砂重量建议参考相关的规范进行确定，注意袋装砂填充层6铺设位置准确，与冲刷坑4结合良好，填充平整，填充高度不超过海床1或河床的自然高度，之后如图5所示施工最上层的块石抛石层7，块石抛石层7的厚度和范围根据施工水域水深、流速、冲刷严重程度等确定，保证块石抛石层7完全覆盖砂肋土工布层5和袋装砂填充层6所有露出的上表面和缝隙。
31.通过在桩基3周围的河床或海床1上表面从下至上依次设置砂肋土工布层5、袋装砂填充层6、块石抛石层7，第一层铺设的砂肋土工布层5，用于减少海底的泥沙和碎石的流动，第二层袋装砂填充层6填平冲刷坑4，结构与海床1等结构类似、降低施工成本，第三层块石抛石层7本身为具有一定刚性强度的整体结构，三层结构紧密贴合后，最终形成如图1所示的刚性整体防冲结构，贴附于海床1、河床面上，同时和桩基3贴合紧密，不易产生冲刷点，对桩基3基础起到预防或减缓冲刷的作用，抵抗水体2波浪破坏作用效果显著，本实用新型的三层结构施工简单安全，适用范围广，在跨海桥梁、海洋平台以及海上风电等结构的桩基3防护上都能获得广泛的应用。
32.在另一种技术方案中，如图1、图5所示，所述块石抛石层7的形状为朝向且围绕所述桩基3隆起的圆形。
33.块石抛石层7的块石大小可通过相关施工规范公式计算确定，通常采用重1t左右的块石，抛填厚度通常2m左右，抛填形状为围绕防护桩基3中间隆起的圆形，在海浪冲击到桩基3周围时，提高朝向桩基3的坡度，利用坡度减缓海浪的横向冲击力，同时，降低防冲刷结构整体重心、增大与海浪接触面积，利于结构稳定。
34.在另一种技术方案中，如图1、图5所示，所述块石抛石层7由块石层和自护混凝土组成，自护混凝土均匀覆盖在块石层上且填充在相邻的块石之间的缝隙中，自护混凝土与所有块石固结形成无缝的整体结构。
35.块石抛石层7通常采用履带吊搭配四指抓手进行施工，若水深不大也可以采用长臂挖机对块石抛石层7进行水下整理，块石抛石层7施工完成后，采用自护混凝土具有水下不离析、固结快、流动性好、强度高的特点，通过船舶上的混凝土泵机，将水下自护混凝土通过直径约为3～5cm的软管泵送至块石抛石层7表面，自护混凝土施工时注意泵送速度，确保自护混凝土在水下块石层表面均匀覆盖，渗透至块石层的缝隙中，整个施工完成后，潜水员下水检查施工质量，确保没有外漏的砂肋土工布层5，确保自护混凝土水下施工覆盖块石抛石层7所有表面和缝隙，自护混凝土在施工过程中需要对混凝土流动性和产品完成度进行检测，最后形成无缝完整的具有较高力学强度的块石抛石层7，防冲刷能力强。
36.在另一种技术方案中，如图6所示，所述砂肋土工布层5由砂肋土工布顺水流方向连续铺设而成，砂肋土工布的砂肋8朝上设置。
37.砂肋土工布一般为30kn/m的有纺土工布，具有砂肋袋，在厂家生产的土工布基础上按照铺设范围对尺寸进行加工，铺设前将在陆上或平台上将砂子灌入砂肋土工布的砂肋袋中，增加砂肋土工布重量，砂肋土工布卷成卷，下放到施工区域水下床面上后顺水流方向铺设，铺设时注意砂肋8在上，并保证铺设均匀，不产生卷边、折叠，铺设范围完全覆盖桩基3
周围冲刷坑4，铺设完砂肋土工布，待潜水员下水检查后完成砂肋土工布层5的施工。
38.在另一种技术方案中，如图6所示，所述砂肋土工布的相邻所述砂肋8的间距为1m。
39.砂肋8内灌砂后直径约5cm，砂肋8间距1m，充入砂子的间隔合适，确保完全覆盖和压住冲刷坑4底面，对海底的泥沙和碎石的流动进行防护，同时提高施工效率。
40.在另一种技术方案中，如图1所示，所述砂肋土工布层5相对于所述桩基3的轴线对称设置。桩基3一般为圆柱形结构，将砂肋土工布层5设置为相对于桩基3的对称结构，减少以桩基3为中心的周围海底的泥沙和碎石的流动。
41.尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的附图。