一種抑制海洋建筑物樁基礎海底沖刷的裝置的制作方法

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。

技術實現要素：

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；

圖3為本發明的夯管錘鋪管示意圖；

圖4為本發明方法實施流程圖。

其中：1-樁；2-加固鋼管；3-地基沖刷破壞臨界線；4-鋼管頂部包絡線；5-混凝土；6-切削頭；7-夯管頭；8-夯管錘。

具體實施方式

為使本發明要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。

本發明針對現有的海底沖刷防護方法，防護效果差、易產生局部沖刷等問題，提供一種抑制海洋建筑物樁基礎海底沖刷的裝置。

如圖1、圖2和圖3所示，該裝置中，加固鋼管2在海底圍繞樁1或地基緊密排列，布滿地基沖刷破壞臨界線3，加固鋼管2壓入深度超過地基沖刷破壞臨界線3，加固鋼管2頂部沿徑向逐漸延伸，形成鋼管頂部包絡線4，加固鋼管2間縫隙與上部空腔澆筑混凝土5。其中，如圖1所示，加固鋼管2圍繞樁1緊密排列，壓入深度超過地基沖刷破壞臨界線3，即使沙土沖刷也可保證加固鋼管2的穩定。鋼管頂部包絡線4是由加固鋼管2頂部組成，外圍加固鋼管2頂部與地面相平，沿著徑向方向逐漸升高，讓水流沿著包絡線4緩慢上升，減弱海水沖刷力度。如圖2所示，本發明提供一種加固鋼管2的排列方式，也可采用其它排列方式，壓入加固鋼管2時，由內層向外層，逐根壓入。如圖3所示，本發明采用夯管法壓入加固鋼管2，切削頭6位于加固鋼管2端部，便于加固鋼管2的壓入巖土，夯管頭7與加固鋼管2緊密契合，防止鋼管壓入過程中產生滑動，夯管錘8采用氣動夯管錘。

本實施例中樁1采用圓形鋼管厚度為20mm，直徑2m，加固鋼管2采用圓形鋼管，厚度為4mm，直徑2m。外圍加固鋼管2長1.5m，地上0m，地下1.5m；中層加固鋼管2長3.5m，地上0.5m，地下3m；內層加固鋼管2長7.7m，地上0.7m，地下7m。

采用圖4所示流程，在實際實施例中，依據地質情況確定地基破壞臨界線深度以及范圍，確定各類鋼管的尺寸及需求數量，測量放線，確定鋼管壓入位置以及深度，壓入加固鋼管，澆筑混凝土，最后進行施工質量檢查。其中，壓入加固鋼管采用夯管法施工，用張緊裝置將夯管錘、夯管頭和加固鋼管相連接，啟動空壓機夯管錘開始工作，將加固鋼管徐徐地夯入地層，加固鋼管由內向外逐根夯入。

具體施工流程如下：

(1)施工準備：依據地質情況確定地基破壞臨界線深度以及范圍，確定各類加固鋼管的尺寸及需求數量；

(2)測量放線：確定加固鋼管壓入位置以及深度；

(3)壓入加固鋼管；

(4)澆筑混凝土；

(5)施工質量檢查。

以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。