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

一种抑制海洋建筑物桩基础海底冲刷的装置
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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