[發明專利]一種抑制海洋建筑物樁基礎海底沖刷的裝置

有效

• 申請號: 201710187392.0
• 申請日: 2017-03-27
• 公開（公告）號: CN106869189B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 高永濤;李想;嚴瓊;張詩淮;任義
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: E02D31/06
• 分類號: E02D31/06;E02D3/08
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明提供一種抑制海洋建筑物樁基礎海底沖刷的裝置，屬于地基處理工程技術領域。該裝置包括樁、加固鋼管、地基沖刷破壞臨界線、鋼管頂部包絡線、混凝土、切削頭、夯管頭和夯管錘，加固鋼管在海底圍繞樁基礎緊密排列，布滿地基沖刷破壞臨界線，加固鋼管壓入深度超過地基沖刷破壞臨界線，加固鋼管頂部沿徑向逐漸延伸，形成鋼管頂部包絡線，加固鋼管間縫隙與上部空腔澆筑混凝土。該裝置設計合理，具有加固強度大、施工便捷、縮短工期等優點，能有效地抑制海底沖刷。

技術領域

本發明涉及地基處理工程技術領域，特別是指一種抑制海洋建筑物樁基礎海底沖刷的裝置。

背景技術

可再生能源對國家乃至全球能源政策越來越重要，利用可再生能源引起的投資額逐漸增長，海上可再生能源裝置包括潮汐能裝置、波浪能裝置以及近海風輪機，風輪機(風力發電機或其它風能捕獲裝置)通常是安裝在塔架上的多葉片裝置，該塔架利用單樁或者三樁固定在適當位置上。單樁式安裝的近海風輪機易于受海底沖刷影響(例如潮汐變化、暴雨天氣造成)，海底沖刷將使單樁風輪機底座周圍的海床產生移動。

據調查，在沒有沖刷防護的風輪機單樁周圍，對單樁的沖刷深度比該單樁的直徑大1.5倍左右，沖刷的存在需要單樁在長度上附加8-10米以用來確保足夠的結構穩定性。傳統的近海風輪機沖刷防護通常采用裝甲防護，例如圍繞樁底部鋪設一層巖石，通常巖石的直徑大約為50-100cm，在較小巖石間縫隙依然很大，防沖刷效果不是很好；而且，傳統的方法會產生局部沖刷從而導致沖刷界限擴大。因此，迫切需要一種新的沖刷防護方法，來有效解決海底沖刷問題，對于我國海上可再生能源利用的發展具有重大推動意義。

發明內容

本發明從加固地基和抑制海水沖刷兩方面著手，提供一種抑制海洋建筑物樁基礎海底沖刷的裝置。

該裝置包括樁、加固鋼管、混凝土、切削頭、夯管頭和夯管錘，該裝置在海底設有地基沖刷破壞臨界線，加固鋼管在海底圍繞樁緊密排列，布滿地基沖刷破壞臨界線，加固鋼管壓入深度超越地基沖刷破壞臨界線，加固鋼管頂部沿徑向逐漸延伸，形成鋼管頂部包絡線，加固鋼管間縫隙與上部空腔澆筑混凝土，切削頭設置在加固鋼管下端部，夯管頭緊密結合在加固鋼管上端部，夯管錘連接在夯管頭上部。

其中，加固鋼管采用圓形鋼管，直徑與樁直徑相同，也可以可根據實際加固情況合理選擇波紋鋼的材質、厚度、直徑等參數，加固鋼管圍繞樁緊密排列，既可以加固沙土，增強沙土自身強度，也可以擠壓樁，增強樁穩定性。

地基沖刷破壞臨界線深度為樁直徑的1.5-3倍，地基沖刷破壞臨界線與樁之間角度為30-60°范圍可延伸到幾米，可根據實際地質情況確定。

鋼管頂部包絡線是由加固鋼管頂部形成，外圍加固鋼管頂部與地面相平，由外向內沿著徑向方向逐漸升高，起抑制海水沖刷的作用，也避免產生局部沖刷。

混凝土澆筑厚度不低于鋼管頂部包絡線，既可以填充鋼管空腔，增強鋼管上部強度，抵抗海水沖刷，也可以加固巖土，防止海水沖刷。

壓入加固鋼管采用夯管法施工，切削頭位于加固鋼管端部，切割土體，便于加固鋼管壓入巖土；夯管頭與加固鋼管搭配使用，夯管頭與加固鋼管緊密貼合，防止壓加固入鋼管過程中產生滑動；夯管錘采用氣動夯管錘，亦可根據實際情況采用其它夯管錘。

本發明的上述技術方案的有益效果如下：

該裝置一方面，加固鋼管增強了樁基礎自身強度，為樁提供穩定支撐；另一方面，加固鋼管與混凝土結合，既加固了巖土基礎，同時又能夠很好的抑制海水的沖刷。具有加固效果強、減弱海水沖刷效果明顯、減少樁附加長度等優點。本發明施工成本較傳統方法高，適用于加固要求較高的樁基礎。

附圖說明

圖1為本發明的抑制海洋建筑物樁基礎海底沖刷裝置的結構示意圖；

圖2為本發明的抑制海洋建筑物樁基礎海底沖刷裝置結構俯視圖；