一种适用于三角洲地区的防海床液化的桩基保护装置的制作方法

本发明涉及防护装置领域，尤其涉及一种适用于三角洲地区的防海床液化的桩基保护装置。

背景技术：

三角洲地区由于特殊的地理位置，该地区常会修建钻井机、海上风机等构筑物。虽然，该地区的海床强度很高能够支撑构筑物的重量,但是在较强的波浪作用下，海床会发生液化破坏,直接导致上部构筑物倾覆，造成了重大损失。因此，针对三角洲地区的海床液化现象需要采取必要的防治措施。

有研究表明，三角洲地区的土层在空间上具有明显的特征，当海床表层土层的较为密实、透水性差，波浪作用下该层土会对下覆土体产生封闭作用；而其下部一定深度内土体表现着明显的粗化和成层现象，该层土体虽强度较高，但由于细小颗粒的上浮流失而凝聚力显著下降，是海床液化的关键所在。

另外，三角洲地区的海床地基在波浪、潮浪作用小时，土体强度会沿深度不同程度地受到巩固与增强，这部分强度可以作为储备，用于抵御稍强的海浪，参考现有的陆地上水利工程中防止地基液化的措施(排水法、压重法等)，结合三角洲地区的海床不同深度的土层力学特性，才能经济有效地解决海床液化的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对三角洲地区的海床力学特性，提供一种适用于三角洲地区的防海床液化的桩基保护装置，其防护效益好、耐久性强、构件制作和拼装方便、生态友好且造价较低。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种适用于三角洲地区的防海床液化的桩基保护装置，该保护装置包括减速轮胎、压重轮胎以及钢丝网；整个保护装置围绕桩基进行布置，分为内外两个环形区域；其中，外层环形区域填充若干依次固定连接的减速轮胎，内层环形区域填充若干依次固定连接的压重轮胎，所有轮胎之间的空隙用透水性混凝土进行灌注；所述钢丝网覆盖整个桩基保护装置的上部空间；所述减速轮胎由橡胶轮胎、生态袋、土工布以及塑料排水板组成，橡胶轮胎用土工布封底，内部为生态袋，下部连接着一块长条形的塑料排水板，塑料排水板插入海床；所述压重轮胎由橡胶轮胎、砂石填料、土工布以及塑料排水板组成，橡胶轮胎用土工布封底，内部为砂石填料，下部连接着塑料排水板，塑料排水板插入海床。

进一步地，所述外层环形区域的减速轮胎围绕桩基横向至少布置一圈，纵向布置一层，减速轮胎的圈数可根据工程所在环境的海流情况进行确定。

进一步地，所述内层环形区域的压重轮胎围绕桩基横向至少布置一圈，纵向至少布置一层，压重轮胎的圈数和层数，可根据工程所在环境的海流情况进行确定。

进一步地，所有橡胶轮胎之间锚固连接。

进一步地，所述生态袋中种植海草等海生植物，起到降低海流速度以及巩固海床土的作用，生态袋外包装和土工布的孔隙直径保证能够让植物根系穿过。

进一步地，所述塑料排水板上附着若干透水性混凝土圆柱块，塑料排水板的长度至少穿过海床下的粗化层，透水性混凝土圆柱块在粗化层的密度为其他层密度的1.5倍。

本发明的有益效果是：首先，本发明针对海床液化的关键——“缺乏凝聚力的粗化层”进行加固，插入海床的塑料排水板可提高土体的排水性能，使超孔隙水压力以最快的速度消散，其附属的透水性混凝土圆柱块能提供抗拔抗浮起的拉力，疏松多孔的表面能够为海洋微生物提供生存空间，分泌胶结物，提高海床土体(尤其使粗化层)的凝聚力；其次，减速轮胎的生态袋中，种植海草等海生植物，在装置的最外层形成降低流速的屏障，发挥“三角洲地区海床在较低流速的情况下能够巩固增强土体”的特殊性质，为抵抗较大海流提供强度储备；另外，生态袋的孔隙能够提供海草的根系生长蔓延进入海床，同样也能起到固土的作用；而且，借鉴陆地上的水利工程经验，特别在桩基周围的海床表面施加压重轮胎，其中的砂石填料孔隙比大，透水性好，重量大，可有效增大土体的有效应力而防止海床液化；最后，橡胶轮胎间的空隙用透水性混凝土灌注后，能提高整体结构的整体稳定性，能为微生物生长提供空间，使整个结构对海底环境影响降到最低。综上所述，该装置针对不同深度的土层和不同程度的海流做出不同的处理，在保证有效防治海床液化的问题的同时，将装置对海底环境的不利影响降到最低程度，具有造价低廉、环境亲和性、固土效果显著的优点。

附图说明

图1是本发明的侧视图(轮胎内外圈数和上下层数视具体情况确定)；

图2是本发明的俯视图(轮胎内外圈数和上下层数视具体情况确定)；

图3是减速轮胎的示意图；

图4是压重轮胎的示意图；

图5是排水板的结构示意图；

其中，减速轮胎1、压重轮胎2、橡胶轮胎3、生态袋4、土工布5、塑料排水板6、透水性混凝土圆柱块7、砂石填料8、钢丝网9、海生植物10、桩基11、粗化层12。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供的一种适用于三角洲地区的防海床液化的桩基保护装置，该保护装置包括减速轮胎1、压重轮胎2以及钢丝网9；所述钢丝网9覆盖整个桩基保护装置的上部空间。

如图2所示，整个保护装置围绕桩基11进行布置，分为内外两个环形区域；其中，外层环形区域填充若干依次固定连接的减速轮胎1，内层环形区域填充若干依次固定连接的压重轮胎2，所有轮胎之间的空隙用透水性混凝土进行灌注。

如图1-3所示，所述减速轮胎1由橡胶轮胎3、生态袋4、土工布5以及塑料排水板6组成，橡胶轮胎3用土工布5封底，内部为生态袋4，下部连接着一块长条形的塑料排水板6，塑料排水板6插入海床。减速轮胎1围绕桩基横向至少布置一圈，纵向布置一层，减速轮胎1的圈数可根据工程所在环境的海流情况进行确定，图2中以一圈为例。所述生态袋4中种植海草等海生植物10，起到降低海流速度以及巩固海床土的作用，生态袋4外包装和土工布5的孔隙直径保证能够让植物根系穿过。

如图1、2、4所示，所述压重轮胎2由橡胶轮胎3、砂石填料8、土工布5以及塑料排水板6组成，橡胶轮胎3用土工布5封底，内部为砂石填料8，下部连接着塑料排水板6，塑料排水板6插入海床。压重轮胎2围绕桩基横向至少布置一圈，纵向至少布置一层，压重轮胎2的圈数和层数，可根据工程所在环境的海流情况进行确定，图2中以一圈为例。

如图5所示，塑料排水板6上附着若干透水性混凝土圆柱块7，塑料排水板6的长度至少穿过海床下的粗化层，透水性混凝土圆柱块7在粗化层的密度为其他层密度的1.5倍。

装置工作时，侵袭而来的海流首先通过最外层的减速轮胎1，生态袋4上形成的海草帷幕通过摆动的紊流作用可有效降低海流速度，内层的桩周土体在较缓和的海流作用下能增强土体的强度，作为抵抗较湍急的海流的储备。海流来袭时会导致土体内的超孔隙水压力上升，从橡胶轮胎3下打入海床的塑料排水板6可提高排水速度，使孔压消散避免出现海床液化的作用。另外，海流会对橡胶轮胎3有上浮的作用，塑料排水板6附着的透水性混凝土圆柱块7能够增加摩擦力，提供抗拔力，使压重轮胎2和减速轮胎1发挥类似锚杆的功能。灌注在橡胶轮胎3之间的透水性混凝土增强结构的整体性，其疏松多孔的表面附着微生物，随着时间的推移，能与海底的生态环境融合，稳固海床的同时减少对环境的影响。