套笼式防冲刷结构及施工方法与流程

本发明涉及一种套笼式防冲刷结构。

背景技术：

近年来，我国海上风电发展迅猛，逐渐向深海、远海方向发展。随着水深及海洋环境的不断变化，风机基础桩径也随之增大，海况环境也更加复杂，海床冲刷将对风机基础整体稳定造成严重影响，已然成为风机整体稳定性分析不可忽视的一部分。

目前海上风电机组基础的防冲刷设计理念可分为两大类：一类为不采取防冲刷措施，仅根据计算或模型确定冲坑深度大小，在基础设计时不考虑该部分土层的支撑作用，此种方法势必会大幅度增加桩长，既不经济也不利于施工；另一类理念为采用防冲刷措施，目前，在海洋工程实践中，最为常见的海底结构物防冲刷措施有：水下抛石、沙包堆垒、混凝土沉排垫、打防护支撑桩等。在多年的实践中证明，这类方法虽然取得了一定的防冲刷效果，但是，由于水下抛石、沙包、混凝土沉排垫等固态物体的存在，同时也会导致海底“二次冲刷”问题的出现。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提出一种套笼式防冲刷结构及施工方法。

本发明解决技术问题所采用的方案是，一种套笼式防冲刷结构，包括套装在桩基础底部的防冲刷件，所述防冲刷件为呈环状的土工袋，或者防冲刷件由若干土工袋围城环状，相邻的土工袋经绳索捆绑连接，土工袋内放置若干防冲刷单元，所述防冲刷单元由四个轮胎围城锥状，相邻的轮胎通过至少一个螺栓相连接，所述土工袋的袋口经绳子绑扎封闭。

进一步的，所述螺栓为塑料螺栓。

进一步的，相邻的轮胎通过2-4个螺旋相连接。

进一步的，所述土工袋内设置有压载物。

进一步的，所述压载物为砂袋、混凝土块、铅块或石块。

进一步的，所述压载物捆绑在防冲刷单元上。

进一步的，所述压载物不与防冲刷单元相连接。

一种套笼式防冲刷结构的施工方法,包括以下步骤：（1）桩基础打完桩后，对桩基周边抛填防冲刷袋，整平桩基周边场地；（2）运输废旧轮胎至码头基地，在轮胎上开孔，将4个轮胎通过尼龙螺栓连接组成锥状的防冲刷单元；（3）将组装好的各个防冲刷单元装船运输至桩基周边，经抛锚定位后，选择适合的位置，待现场准备工作完毕后进行沉放；（4）将数个防冲刷单元及压载物放入土工袋，将土工袋制成环状或扇形的防冲刷件；（5）采用平衡梁将防冲刷件套在桩基础上，整体一次吊装下放到位，使防冲刷件整体下沉至泥面处。

在步骤（4）中，防冲刷件是通过一土工布包裹防冲刷单元及压载物后扎口捆绑形成的环状或扇形状。

在步骤（4）中，防冲刷件是通过若干其内放置有防冲刷单元及压载物扎口的土工袋拼接捆绑形成环状或扇形状。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构简单，设计合理，材料来源丰富，施工便捷，造价经济合理，防冲刷效果显著，增强了基础的海床稳定性，大大提高了构筑物的防冲刷能力，能够适用于各水深范围。

附图说明

下面结合附图对本发明专利进一步说明。

图1为本装置的结构示意图；

图2为防冲刷单元的结构示意图。

图中：1-桩基础；2-防冲刷件；201-土工袋；202-防冲刷单元；3-泥面；4-抛填的防冲刷袋；5-轮胎；6-螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1-2所示，一种套笼式防冲刷结构，包括套装在桩基础底部的防冲刷件，所述防冲刷件为呈环状的土工袋，或者防冲刷件由若干土工袋围城环状，土工袋为具有一定宽度的网状，由合成纤维通过针刺或编织而成的透水性土工合成材料，且具有很强的耐腐蚀性，各个土工袋可以通过系结、扎结、固结等方式形成环形结构，比如，相邻的土工袋经绳索捆绑连接，土工袋内放置若干防冲刷单元，所述防冲刷单元由四个轮胎围城锥状，轮胎是耐腐蚀的、具备一定刚度的橡胶材料，可以为聚丙烯、聚氯乙烯等高分子聚合物，相邻的轮胎通过至少一个螺栓相连接，所述土工袋的袋口经绳子绑扎封闭，防冲刷单元作为海床沙土颗粒流失的防护材料，不仅起到土工袋的压重作用，还可降低区域流速，间接降低桩附近的流速，防止海床沉积物的移动。水流经过轮胎时由于轮胎表面摩阻力较大，起到了降低水流的作用，同时，部分水流将进入环形空腔内，空腔将对水流进行减速，从而使水流夹杂的沙土堆积在轮胎空腔内，将废弃轮胎连成整片之后，就可以保护桩身周围海床泥面冲刷，同时椎体状也可以作为海生物的栖息及产卵地，构成和谐的海洋生物环境。

在本实施例中，所述螺栓为塑料螺栓，塑料螺栓具有耐腐蚀性、强度高的特点。

在本实施例中，相邻的轮胎通过2-4个螺旋相连接。

在本实施例中，所述土工袋内设置有压载物，便于施工加快沉降速度。

在本实施例中，所述压载物为砂袋、混凝土块、铅块或石块等大于海水比重的合适材料。

在本实施例中，所述压载物捆绑在防冲刷单元上。

在本实施例中，所述压载物不与防冲刷单元相连接。

在本实施例中，土工袋内的防冲刷单元可以并排设置，且可以由上至下设置若干层，也可以随意堆叠。

在本实施例中，防冲刷件总体几何形状可根据所处区域流场情况和施工条件进行调整，在结构物或其基础的迎流向和背流向总体形状可以不同，可为四边形、环形及扇形等其他形状。

本防冲刷结构采用的材料为废旧轮胎，废轮胎目前已在全世界范围内，成为一个日益严重的处理问题。因废旧轮胎的不可降解，其形状、数量和压实阻力，需大量的空间进行堆放及处理，进而导致公共卫生、环境及审美问题。将其用于海上风电场工程，将缓解这一问题；

本防冲刷结构的防冲刷原理先进但结构简单，从而使海上施工所需的辅助船舶和装备尽可能少，而且水下施工作业的时间相对的短；

本防冲刷结构安装沉放到位后，几乎立刻便能起作用，抑制海底冲刷；

本防冲刷结构使用轮胎防冲刷，轮胎内在充满沙土后，能进一步的稳定海床，起到自锚的功能，无需额外的锚固装置；

本防冲刷结构使用时，水中泥沙在沉积的过程中，通过轮胎内部环形空间的作用，形成相当密实的泥沙层；

本防冲刷结构使用时，随着时间的延续，在海底逐渐形成由轮胎为骨架且完全与海床融合为一体的沙洲，这种海底沙洲的存在不会影响海洋生物的生长，符合海洋环境保护要求；

本防冲刷结构海上施工费用远低于传统防冲刷措施，而且仅需一次投资，不必后继保养。

针对轮胎对环境的影响，国内外机构对其做了相关试验，包含轮胎对地下水，有机化合物及无机化合物的影响等试验，试验结果表明无论是整个轮胎或轮胎碎块，虽然某些金属(例如铁和锰)含量在放置过填埋的过程中有所增加，但轮胎渗滤液对地下水饮用水质的影响有限，渗液中没有发现苯、银、镉和硒等有害物质。目前国内外的相关试验都表明废旧轮胎在水环境条件下，对环境的影响是非常有限的。

一种套笼式防冲刷结构的施工方法,包括以下步骤：（1）桩基础打完桩后，对桩基周边抛填防冲刷袋，整平桩基周边场地；（2）运输废旧轮胎至码头基地，在轮胎上开孔，将4个轮胎通过尼龙螺栓连接组成锥状的防冲刷单元；（3）将组装好的各个防冲刷单元装船运输至桩基周边，经抛锚定位后，选择适合的位置，待现场准备工作完毕后进行沉放；（4）将数个防冲刷单元及压载物放入土工袋，将土工袋制成环状或扇形的防冲刷件；（5）采用平衡梁将防冲刷件套在桩基础上，整体一次吊装下放到位，使防冲刷件整体下沉至泥面处。

在步骤（4）中，防冲刷件是通过一土工布包裹防冲刷单元及压载物后扎口捆绑形成的环状或扇形状。

在步骤（4）中，防冲刷件是通过若干其内放置有防冲刷单元及压载物扎口的土工袋拼接捆绑形成环状或扇形状。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。