CN114606986B - 一种基于水流自耗能促进积淤的防冲刷装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于水流自耗能促进积淤的防冲刷装置，包括桩套筒、以及围绕桩套筒周侧布置的扰流机构、引流机构和护底；桩套筒两端贯通；扰流机构用于对进入其内部的水流减速消能；引流机构与桩套筒的外周壁相互分离，引流机构设有回流通道和沉积入口，回流通道的进水端与扰流机构的出水端连接导通，沉积入口与回流通道导通；护底置于引流机构围纳空间内，护底与引流机构的之间的空间形成沉积池，沉积池与沉积入口导通。在采用以上基于水流自耗能促进积淤的防冲刷装置后，实现了对桩前下降流的耗能减速处理，防止了桩周马蹄涡和桩尾涡的产生，同时利用海水对流形成近底低速流区，使泥沙沉积，形成砂质防护层，对桩柱进行冲刷防护。

Description

一种基于水流自耗能促进积淤的防冲刷装置
技术领域
本发明涉及海上防冲刷装置领域，特别涉及一种基于水流自耗能促进积淤的防冲刷装置。
背景技术
海上桩柱经常收到海水的冲刷，其原因在于水流在桩前的水平运动由于桩体的阻挡受到阻碍，产生桩前下降流，同时桩前下降流存在的水平运动速度分量使其绕桩侧运动，进而形成了马蹄涡，马蹄涡会引起桩侧泥沙发生起动，泥沙在桩侧上升流的作用下被带出原有位置，逐渐在桩侧便形成了冲刷坑。
现有技术中，通常采用水下抛石、铺设重力式砂被、地基灌浆加固等措施对海洋结构物基础进行防冲刷保护，但这些工程措施往往需要耗费大量材料，工期较长，成本高，施工时易损伤桩基表面防腐层。目前也有出现一些有效解决该问题的防冲刷结构，但当前大量桩柱防冲刷结构都是基于扰流结构对桩柱进行主动防护，比如设置过多的扰流结构进行水流消能，却忽略了桩周水流的流动形态，未能利用水流粘滞力进行自身耗能并促进积淤，导致防护能力低效。为此，急需一种能够解决此问题的技术手段。
发明内容
现有防冲刷装置忽略桩周水流流动形态，未能利用水流粘滞力进行自身耗能并促进积淤而导致防护能力低效问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于水流自耗能促进积淤的防冲刷装置，包括桩套筒、以及围绕所述桩套筒周侧布置的扰流机构、引流机构和护底；所述桩套筒两端贯通；所述扰流机构用于对进入其内部的水流减速消能；所述引流机构与所述桩套筒的外周壁相互分离，所述引流机构设有回流通道和沉积入口，所述回流通道的进水端与所述扰流机构的出水端连接导通，所述沉积入口与所述回流通道导通；所述护底置于所述引流机构围纳空间内，所述护底与所述引流机构的之间的空间形成沉积池，所述沉积池与所述沉积入口导通。
在其中一个实施例中，所述桩套筒外周侧设有多块绕其圆周分布的隔板，相邻的所述隔板之间设有所述扰流机构和所述引流机构。
在其中一个实施例中，每个单元的所述扰流机构均设有多块扰流挡板，多块所述扰流挡板呈上下交错分离布置。
在其中一个实施例中，在每个单元远离所述引流机构的扰流挡板中，至少有一块所述扰流挡板设有多个通孔。
在其中一个实施例中，每个单元的所述回流通道出水端下均设有泥沙沉积槽，所述回流通道与所述泥沙沉积槽导通。
在其中一个实施例中，每个单元的所述引流机构外壁设有多个导流槽，多个所述导流槽的开口朝向所述泥沙沉积槽。
在其中一个实施例中，多个所述导流槽朝靠近所述泥沙沉积槽到远离所述泥沙沉积槽方向等距分布。
在其中一个实施例中，每个单元的所述引流机构内设有挡板，所述挡板设于所述沉积入口与所述回流通道之间。
在其中一个实施例中，在所述防冲刷装置进水往出水的方向上，所述扰流机构和所述引流机构逐渐扩宽。
在其中一个实施例中，所述护底呈圆台状，所述护底朝向所述引流机构的表面设有波纹。
本发明的有益效果如下：
在采用以上发明后，可以抑制桩前下降流与近底水流形成桩周马蹄涡和桩尾涡，对海上桩柱进行冲刷防护，该装置提供的所述扰流机构对桩前下降流进行反复耗能减速，部分速度较慢的水流及其携带的泥沙进入所述沉积池，促进了桩周的泥沙淤积，避免了冲刷坑的形成，提高了消能的效率；部分速度较快的水流通过所述回流通道流出，这部分水流方向与近底水流方向相反，两个方向的水流相互作用对下降流进行二次耗能，形成近底低速流区，实现泥沙充分沉积，并形成砂质防护层，进一步加强防冲刷作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明优选实施方式提供的三维图；
图2是本发明优选实施方式提供的剖面图；
图3是本发明优选实施方式提供的正视图；
图4是本发明优选实施方式提供的顶视图。
附图标记如下：
1、桩套筒；10、隔板；
2、扰流机构；20、扰流挡板；200、通孔；
3、引流机构；30、回流通道；31、导流槽；32、泥沙沉积槽；33、挡板；34、沉积入口；
4、护底；
5、沉积池。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明一种基于水流自耗能促进积淤的防冲刷装置，其实施例如图1至图4所示，包括桩套筒1、以及围绕桩套筒1周侧布置的扰流机构2、引流机构3和护底4；桩套筒1两端贯通；扰流机构2用于对进入其内部的水流减速消能；引流机构3与桩套筒1的外周壁相互分离，引流机构3设有回流通道30和沉积入口34，回流通道30的进水端与扰流机构2的出水端连接导通，沉积入口34与回流通道30导通；护底4置于引流机构3围纳空间内，护底4与引流机构3的之间的空间形成沉积池5，沉积池5与沉积入口34导通。
在采用上述设置方式后，可以抑制桩前下降流与近底水流形成桩周马蹄涡和桩尾涡，对海上桩柱进行冲刷防护，扰流机构2对桩前下降流进行反复耗能减速，部分速度较慢的水流及其携带的泥沙进入沉积池5，促进了桩周的泥沙淤积，避免了冲刷坑的形成，提高了消能的效率；部分速度较快的水流通过回流通道30流出，这部分水流方向与近底水流方向相反，两个方向的水流相互作用对下降流进行二次耗能，形成近底低速流区，实现泥沙充分沉积，并形成砂质防护层，进一步加强防冲刷作用。
如图1至图4所示，桩套筒1外周侧设有多块绕其圆周分布的隔板10，相邻的隔板10之间设有扰流机构2和引流机构3。
在采用上述设置方式后，隔板10把该装置分隔成多个部分，对高速度的下降流进行分区处理，由于下降流速度快，分隔设置的方式可避免水流集中于一处而导致效率低下，同时可以促进泥沙均匀地积淤在沉积池5。
如图1至图4所示，每个单元的扰流机构2均设有多块扰流挡板20，多块扰流挡板20呈上下交错分离布置，靠近进水端的首块扰流挡板20与桩套筒1抵接，靠近进水端的第二块扰流挡板20与桩套筒1相互分离形成一定空隙，以此类推，第三块扰流挡板20、第四块等均按此规律分布。
在采用上述设置方式后，通过上下交错分布的多块扰流挡板20对高速度的下降流进行多次耗能减速，有效避免了与近底的低速水流形成马漩涡。
如图1至图4所示，在每个单元远离引流机构3的扰流挡板20中，至少有一块扰流挡板20设有多个通孔200。
在采用上述设置方式后，通孔布满靠近进水端的几块扰流挡板20，可引导高高速下降流快速进入该装置进而对其进行扰流耗能处理。
如图1至图4所示，每个单元的回流通道30出水端下均设有泥沙沉积槽，回流通道30与泥沙沉积槽32导通。
在采用上述设置方式后，高速度的下降流在进行扰流耗能处理之后，部分携带泥沙进入沉积池5，部分进从回流通道30流出，而该方向的水流与近底处水流方向相反，两个方向的水流相互作用形成近底低速区，有效促进水流中的泥沙沉积到泥沙沉积槽32，加固了桩体周边的防护。
如图1至图4所示，每个单元的引流机构3外壁设有多个导流槽31，多个导流槽31的开口朝向泥沙沉积槽32。
在采用上述设置方式后，导流槽31和回流通道30共同引导水流回流，回流后的水流与近底水流运动方向相反，两个方向的水流碰撞，使得近底处的水流流速进一步下降，使水中所携带的泥沙更易沉积。
如图1至图4所示，多个导流槽31朝靠近泥沙沉积槽32到远离泥沙沉积槽32方向等距分布。
在采用上述设置方式后，多个等距分布的导流槽31可对水流进行均匀多方位的降速回流，且结构更佳规范美观。
如图1至图4所示，每个单元的引流机构3内设有挡板33，挡板33设于沉积入口34与回流通道30之间，回流通道30从入口至出口向下倾斜。
在采用上述设置方式后，经过扰流挡板20降速耗能的水流的携带泥沙能力逐渐减弱，部分高流速的水从倾斜的回流通道30流出，部分低流速的水与大量泥沙从沉积入口34进入沉积池5，泥沙在池中沉积并形成砂质防护层。
如图1至图4所示，在防冲刷装置进水往出水的方向上，扰流机构和引流机构3逐渐扩宽。
在采用上述设置方式后，可通过该方式的设置，引导高速度的下降流向四周扩散性流动，有利于水流的高效降速，同时可扩大积淤面积，加大桩体周围的防冲刷保护力度。
如图1至图4所示，护底4呈圆台状，护底4朝向引流机构3的表面设有波纹。
在采用上述设置方式后，流体状的水可沿着波纹向下流动，水中的泥沙则停留在波纹的间隙中，水和泥沙相互分离，促进泥沙快速积淤在沉积池5中。
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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于水流自耗能促进积淤的防冲刷装置，其特征在于，
包括桩套筒、以及围绕所述桩套筒周侧布置的扰流机构、引流机构和护底；
所述桩套筒两端贯通；
所述扰流机构用于对进入其内部的水流减速消能；
所述引流机构与所述桩套筒的外周壁相互分离，所述引流机构设有回流通道和沉积入口，所述回流通道的进水端与所述扰流机构的出水端连接导通，所述沉积入口与所述回流通道导通；
所述护底置于所述引流机构围纳空间内，所述护底与所述引流机构之间的空间形成沉积池，所述沉积池与所述沉积入口导通。
2.根据权利要求1所述的基于水流自耗能促进积淤的防冲刷装置，其特征在于，所述桩套筒外周侧设有多块绕其圆周分布的隔板，相邻的所述隔板之间设有所述扰流机构和所述引流机构。
3.根据权利要求2所述的基于水流自耗能促进积淤的防冲刷装置，其特征在于，每个单元的所述扰流机构均设有多块扰流挡板，多块所述扰流挡板呈上下交错分离布置。
4.根据权利要求3所述的基于水流自耗能促进积淤的防冲刷装置，其特征在于，在每个单元远离所述引流机构的扰流挡板中，至少有一块所述扰流挡板设有多个通孔。
5.根据权利要求2所述的基于水流自耗能促进积淤的防冲刷装置，其特征在于，每个单元的所述回流通道出水端下均设有泥沙沉积槽，所述回流通道与所述泥沙沉积槽导通。
6.根据权利要求5所述的基于水流自耗能促进积淤的防冲刷装置，其特征在于，每个单元的所述引流机构外壁设有多个导流槽，多个所述导流槽的开口朝向所述泥沙沉积槽。
7.根据权利要求6所述的基于水流自耗能促进积淤的防冲刷装置，其特征在于，多个所述导流槽朝靠近所述泥沙沉积槽到远离所述泥沙沉积槽方向等距分布。
8.根据权利要求2所述的基于水流自耗能促进积淤的防冲刷装置，其特征在于，每个单元的所述引流机构内设有挡板，所述挡板设于所述沉积入口与所述回流通道之间。
9.根据权利要求1所述的基于水流自耗能促进积淤的防冲刷装置，其特征在于，在所述防冲刷装置进水往出水的方向上，所述扰流机构和所述引流机构逐渐扩宽。
10.根据权利要求1所述的基于水流自耗能促进积淤的防冲刷装置，其特征在于，所述护底呈圆台状，所述护底朝向所述引流机构的表面设有波纹。
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