CN106869189B - 一种抑制海洋建筑物桩基础海底冲刷的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种抑制海洋建筑物桩基础海底冲刷的装置,属于地基处理工程技术领域。该装置包括桩、加固钢管、地基冲刷破坏临界线、钢管顶部包络线、混凝土、切削头、夯管头和夯管锤,加固钢管在海底围绕桩基础紧密排列,布满地基冲刷破坏临界线,加固钢管压入深度超过地基冲刷破坏临界线,加固钢管顶部沿径向逐渐延伸,形成钢管顶部包络线,加固钢管间缝隙与上部空腔浇筑混凝土。该装置设计合理,具有加固强度大、施工便捷、缩短工期等优点,能有效地抑制海底冲刷。
Description
技术领域
本发明涉及地基处理工程技术领域,特别是指一种抑制海洋建筑物桩基础海底冲刷的装置。
背景技术
可再生能源对国家乃至全球能源政策越来越重要,利用可再生能源引起的投资额逐渐增长,海上可再生能源装置包括潮汐能装置、波浪能装置以及近海风轮机,风轮机(风力发电机或其它风能捕获装置)通常是安装在塔架上的多叶片装置,该塔架利用单桩或者三桩固定在适当位置上。单桩式安装的近海风轮机易于受海底冲刷影响(例如潮汐变化、暴雨天气造成),海底冲刷将使单桩风轮机底座周围的海床产生移动。
据调查,在没有冲刷防护的风轮机单桩周围,对单桩的冲刷深度比该单桩的直径大1.5倍左右,冲刷的存在需要单桩在长度上附加8-10米以用来确保足够的结构稳定性。传统的近海风轮机冲刷防护通常采用装甲防护,例如围绕桩底部铺设一层岩石,通常岩石的直径大约为50-100cm,在较小岩石间缝隙依然很大,防冲刷效果不是很好;而且,传统的方法会产生局部冲刷从而导致冲刷界限扩大。因此,迫切需要一种新的冲刷防护方法,来有效解决海底冲刷问题,对于我国海上可再生能源利用的发展具有重大推动意义。
发明内容
本发明从加固地基和抑制海水冲刷两方面着手,提供一种抑制海洋建筑物桩基础海底冲刷的装置。
该装置包括桩、加固钢管、混凝土、切削头、夯管头和夯管锤,该装置在海底设有地基冲刷破坏临界线,加固钢管在海底围绕桩紧密排列,布满地基冲刷破坏临界线,加固钢管压入深度超越地基冲刷破坏临界线,加固钢管顶部沿径向逐渐延伸,形成钢管顶部包络线,加固钢管间缝隙与上部空腔浇筑混凝土,切削头设置在加固钢管下端部,夯管头紧密结合在加固钢管上端部,夯管锤连接在夯管头上部。
其中,加固钢管采用圆形钢管,直径与桩直径相同,也可以可根据实际加固情况合理选择波纹钢的材质、厚度、直径等参数,加固钢管围绕桩紧密排列,既可以加固沙土,增强沙土自身强度,也可以挤压桩,增强桩稳定性。
地基冲刷破坏临界线深度为桩直径的1.5-3倍,地基冲刷破坏临界线与桩之间角度为30-60°范围可延伸到几米,可根据实际地质情况确定。
钢管顶部包络线是由加固钢管顶部形成,***加固钢管顶部与地面相平,由外向内沿着径向方向逐渐升高,起抑制海水冲刷的作用,也避免产生局部冲刷。
混凝土浇筑厚度不低于钢管顶部包络线,既可以填充钢管空腔,增强钢管上部强度,抵抗海水冲刷,也可以加固岩土,防止海水冲刷。
压入加固钢管采用夯管法施工,切削头位于加固钢管端部,切割土体,便于加固钢管压入岩土;夯管头与加固钢管搭配使用,夯管头与加固钢管紧密贴合,防止压加固入钢管过程中产生滑动;夯管锤采用气动夯管锤,亦可根据实际情况采用其它夯管锤。
本发明的上述技术方案的有益效果如下:
该装置一方面,加固钢管增强了桩基础自身强度,为桩提供稳定支撑;另一方面,加固钢管与混凝土结合,既加固了岩土基础,同时又能够很好的抑制海水的冲刷。具有加固效果强、减弱海水冲刷效果明显、减少桩附加长度等优点。本发明施工成本较传统方法高,适用于加固要求较高的桩基础。
附图说明
图1为本发明的抑制海洋建筑物桩基础海底冲刷装置的结构示意图;
图2为本发明的抑制海洋建筑物桩基础海底冲刷装置结构俯视图;
图3为本发明的夯管锤铺管示意图;
图4为本发明方法实施流程图。
其中:1-桩;2-加固钢管;3-地基冲刷破坏临界线;4-钢管顶部包络线;5-混凝土;6-切削头;7-夯管头;8-夯管锤。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有的海底冲刷防护方法,防护效果差、易产生局部冲刷等问题,提供一种抑制海洋建筑物桩基础海底冲刷的装置。
如图1、图2和图3所示,该装置中,加固钢管2在海底围绕桩1或地基紧密排列,布满地基冲刷破坏临界线3,加固钢管2压入深度超过地基冲刷破坏临界线3,加固钢管2顶部沿径向逐渐延伸,形成钢管顶部包络线4,加固钢管2间缝隙与上部空腔浇筑混凝土5。其中,如图1所示,加固钢管2围绕桩1紧密排列,压入深度超过地基冲刷破坏临界线3,即使沙土冲刷也可保证加固钢管2的稳定。钢管顶部包络线4是由加固钢管2顶部组成,***加固钢管2顶部与地面相平,沿着径向方向逐渐升高,让水流沿着包络线4缓慢上升,减弱海水冲刷力度。如图2所示,本发明提供一种加固钢管2的排列方式,也可采用其它排列方式,压入加固钢管2时,由内层向外层,逐根压入。如图3所示,本发明采用夯管法压入加固钢管2,切削头6位于加固钢管2端部,便于加固钢管2的压入岩土,夯管头7与加固钢管2紧密契合,防止钢管压入过程中产生滑动,夯管锤8采用气动夯管锤。
本实施例中桩1采用圆形钢管厚度为20mm,直径2m,加固钢管2采用圆形钢管,厚度为4mm,直径2m。***加固钢管2长1.5m,地上0m,地下1.5m;中层加固钢管2长3.5m,地上0.5m,地下3m;内层加固钢管2长7.7m,地上0.7m,地下7m。
采用图4所示流程,在实际实施例中,依据地质情况确定地基破坏临界线深度以及范围,确定各类钢管的尺寸及需求数量,测量放线,确定钢管压入位置以及深度,压入加固钢管,浇筑混凝土,最后进行施工质量检查。其中,压入加固钢管采用夯管法施工,用张紧装置将夯管锤、夯管头和加固钢管相连接,启动空压机夯管锤开始工作,将加固钢管徐徐地夯入地层,加固钢管由内向外逐根夯入。
具体施工流程如下:
(1)施工准备:依据地质情况确定地基破坏临界线深度以及范围,确定各类加固钢管的尺寸及需求数量;
(2)测量放线:确定加固钢管压入位置以及深度;
(3)压入加固钢管;
(4)浇筑混凝土;
(5)施工质量检查。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种抑制海洋建筑物桩基础海底冲刷的装置,其特征在于:包括桩、加固钢管、混凝土、切削头、夯管头和夯管锤;
所述装置在海底设有地基冲刷破坏临界线;
所述加固钢管在海底围绕桩紧密排列,布满地基冲刷破坏临界线,加固钢管压入深度超越地基冲刷破坏临界线,加固钢管顶部沿径向逐渐延伸,形成钢管顶部包络线,加固钢管间缝隙与上部空腔浇筑混凝土;
所述切削头设置在加固钢管下端部,夯管头紧密结合在加固钢管上端部,夯管锤连接在夯管头上部;
所述地基冲刷破坏临界线深度为桩直径的1.5-3倍;
所述混凝土浇筑厚度不低于钢管顶部包络线。
2.根据权利要求1所述的抑制海洋建筑物桩基础海底冲刷的装置,其特征在于:所述加固钢管采用圆形钢管,直径与桩直径相同。
3.根据权利要求1所述的抑制海洋建筑物桩基础海底冲刷的装置,其特征在于:所述地基冲刷破坏临界线与桩之间角度为30-60°。
4.根据权利要求1所述的抑制海洋建筑物桩基础海底冲刷的装置,其特征在于:所述钢管顶部包络线是由加固钢管顶部形成,***加固钢管顶部与地面相平,由外向内沿着径向方向逐渐升高。
5.根据权利要求1所述的抑制海洋建筑物桩基础海底冲刷的装置,其特征在于:所述夯管头与加固钢管搭配使用。
6.根据权利要求1所述的抑制海洋建筑物桩基础海底冲刷的装置,其特征在于:所述夯管锤采用气动夯管锤。
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