CN116791681B - 一种水下桩基础的防冲刷结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水下桩基础防冲刷结构及施工方法，包括多个铺设在桩基础周围的软体排；所述软体排包括第一联锁单元和位于第一联锁单元外侧壁上的第二联锁单元；所述第一联锁单元包括呈矩阵排列的多个第一空腔混凝土块，相邻两个第一空腔混凝土块通过加筋带连接，且第一空腔混凝土块的顶部设有孔口；所述第二联锁单元包括多个通过加筋带依次首尾相连的第二空腔混凝土块，且第二空腔混凝土块远离第一联锁单元的外侧壁上设有孔口；所述第二空腔混凝土块的底面积大于第一空腔混凝土块的底面积；本发明的软体排在沉放时有足够的时间供施工人员进行海面位置纠正，保证其沉放精度，避免因沉放位置不准导致的海底位置纠正问题，提升防冲刷结构的安装效率。

Description

一种水下桩基础的防冲刷结构及施工方法

技术领域

本发明属于海洋工程技术领域，具体涉及一种水下桩基础的防冲刷结构及施工方法。

背景技术

海上风电单桩基础等水下桩基础处于海洋环境中，在风、浪、流等外载荷作用下，桩基础周围的海床被冲刷侵蚀，产生冲刷坑，影响桩基础的整体稳定性。因此，有效的桩基础防冲刷措施是保证海上风电机组安全稳定运行的关键。

目前，国内外常用的桩基础防护措施为抛石、砂被防护和联锁块软体排防护。其中，抛石施工虽取材方便，但很难保证施工精度，极易在施工过程中损伤桩基础，且施工后的均匀性也很难保证，影响防冲刷效果；砂被防护虽然具有良好的防冲刷效果，但其施工环节多(既有海上物料运输、大型起重船舶海上定位、海上物料过驳作业，又有海上设备吊装作业、海上潜水作业等)，极大地增加了施工难度和施工成本；联锁块软体排防护虽然防护效果好，但其完全依靠自重进行沉放铺设，下沉速度极快，一旦联锁块软体排沉放时存在较大的位置偏差时，将无法及时纠正，需在海底进行联锁块软体排的位置纠正，但联锁块软体排的海底位置纠正，不仅难度大，而且周期长，极大地影响了软体排的沉放效率。

发明内容

鉴于以上现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种水下桩基础的防冲刷结构及施工方法，其不仅具有良好的防护效果，而且在沉放时有足够的时间供施工人员进行海面位置纠正，保证其沉放精度，避免因沉放位置不准导致的海底位置纠正问题，提升防冲刷结构的安装效率。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种水下桩基础的防冲刷结构，包括多个铺设在桩基础周围的软体排；所述软体排包括第一联锁单元和位于第一联锁单元外侧壁上的第二联锁单元；所述第一联锁单元包括呈矩阵排列的多个第一空腔混凝土块，相邻两个第一空腔混凝土块通过加筋带连接，且第一空腔混凝土块的顶部设有孔口；所述第二联锁单元包括多个通过加筋带依次首尾相连的第二空腔混凝土块，且第二空腔混凝土块远离第一联锁单元的外侧壁上设有孔口；所述第二空腔混凝土块的底面积大于第一空腔混凝土块的底面积。

优选地，各空腔混凝土块的底部设有可插入海床的定位件。

优选地，所述孔口处设有孔口密封层，所述孔口密封层受预设外力时破损。

优选地，所述软体排有两个；所述第二联锁单元为沿第一联锁单元底部的周长方向排列的轴对称结构，且第二联锁单元首端的第二空腔混凝土块、尾端的第二空腔混凝土块和第一联锁单元围合形成一缺口；两个软体排在桩基础周围对接时，两缺口合拢形成用于容置桩基础的容置槽；所述软体排包括位于第一联锁单元外侧壁上的第三联锁单元，所述第三联锁单元由第一空腔混凝土块联锁而成；所述第三联锁单元位于缺口处，用于局部填充容置槽槽壁与桩基础之间的空隙。

优选地，所述软体排有四个；所述第二联锁单元沿第一联锁单元底部的周长方向排列，且第二联锁单元首端的第二空腔混凝土块、尾端的第二空腔混凝土块和第一联锁单元围合形成一缺口；四个软体排在桩基础周围对接时，四缺口合拢形成用于容置桩基础的容置槽；所述软体排包括位于缺口处的第三联锁单元，所述第三联锁单元由第一空腔混凝土块联锁而成；所述第三联锁单元位于缺口处，用于局部填充容置槽槽壁与桩基础之间的空隙。

优选地，防冲刷结构的施工方法包括以下步骤：

S1、在陆地整体加工制造带孔口密封层的软体排；

S2、采用浮拖方式将软体排运输至桩基础附近指定位置处；

S3、用利器撕破软体排上的所有孔口密封层，使软体排下沉至海底，完成防冲刷结构的安装。

如上，本发明的一种水下桩基础的防冲刷结构及施工方法，具有以下有益效果：

本发明防冲刷结构中的软体排由两种尺寸的空腔混凝土块联锁而成，便于空腔混凝土块的规模化建造，以降低建造成本；此外，大尺寸空腔混凝土块位于软体排的边缘处，其外侧壁设有孔口，而小尺寸空腔混凝土块位于软体排的中心位置处，其顶部设置孔口；这样，当软体排下沉时，水先进入第二空腔混凝土块221，使软体排四周尽可能均匀地下沉，便于施工人员及时根据下沉情况调整软体排的下沉位置，当软体排被完全淹没时，水从第一空腔混凝土块的孔口灌入，使软体排的整体重量增加，确保软体排能快速、均匀地下沉至桩基础附近的预设位置处，保证软体排的沉放精度和沉放效率。

软体排靠近桩基础处的小尺寸空腔混凝土块便于减少防冲刷结构与桩基础之间的空隙，从而提高防冲刷效果；此外，由于空腔混凝土块重量较轻，可降低运输船舶吨位要求，在施工过程中，无需配置海上吊装设备，只需采取拖运(需密封孔口)或船运方式输送至目的地后下沉(拖运到位需先破开孔口密封)即可完成防冲刷结构的安装，大幅减少施工环节，降低施工成本，并提高施工效率；空腔混凝土块底部设置的定位件，便于加强防冲刷结构与海床的连接，避免防冲刷结构在长期外力作用下移位，保证防冲刷效果；此外，空腔混凝土块防冲刷结构沉入海底后，可为海底生物提供附着空间，有利于改善海洋生态环境。

附图说明

图1为实施例一防冲刷结构安装到位后的俯视图。

图2为图1的爆炸示意图。

图3为实施例一中软连排的爆炸示意图，

图4为第一空腔混凝土块的结构示意图。

图5为非角隅处第二空腔混凝土块的结构示意图。

图6为角隅处第二空腔混凝土块的结构示意图。

图7为实施例二防冲刷结构中软体排的对接示意图(俯视图)。

图8为实施例二的软连排的爆炸示意图。

附图标记说明

桩基础1，软体排2，第一联锁单元21，第一空腔混凝土块211，第二联锁单元22，第二空腔混凝土块221，缺口22a，第三联锁单元23，定位件24，容置槽3。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图8。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例一

如图1至6所示，本实施例提供一种水下桩基础的防冲刷结构，其为中心对称结构；防冲刷结构包括多个铺设在桩基础1周围的软体排2，各软体排2围合形成用于容置桩基础1的容置槽3；其中，软体排包括第一联锁单元21和位于第一联锁单元21外侧壁上的第二联锁单元22；第一联锁单元21包括呈矩阵排列的多个第一空腔混凝土块211，相邻两个第一空腔混凝土块211通过加筋带连接，且第一空腔混凝土块211的顶部设有孔口；第二联锁单元22包括多个通过加筋带依次首尾相连的第二空腔混凝土块221，且第二空腔混凝土块221远离第一联锁单元21的外侧壁上设有孔口；第二空腔混凝土块221与第一空腔混凝土块211的高度相等，且第二空腔混凝土块221的底面积需大于第一空腔混凝土块211的底面积；这样。当软体排2下沉时，水先进入第二空腔混凝土块221，增加软体排2的四周重量，使软体排2四周尽可能均匀地下沉，便于施工人员及时根据下沉情况调整软体排2的位置；当软体排2被完全淹没时，水从第一空腔混凝土块211的孔口灌入，使软体排2的整体重量增加，确保软体排2能快速、均匀地下沉至桩基础1附近的预设位置处，保证软体排2的沉放精度和沉放效率。

具体地，如图1至图3所示，软体排2有两个；第二联锁单元22为沿第一联锁单元21底部周长方向排列的轴对称结构，且第二联锁单元22首端的第二空腔混凝土块221、尾端的第二空腔混凝土块221和第一联锁单元21围合形成一缺口22a；两个软体排2在桩基础1周围对接时，两缺口22a合拢形成用于容置桩基础1的容置槽3。

为了进一步提高防冲刷效果，软体排2还包括位于缺口22a处的第三联锁单元23，第三联锁单元23通过加筋带与第一联锁单元21和第二联锁单元22同时连接；第三联锁单元23由第一空腔混凝土块221联锁而成，用于局部填充容置槽3槽壁与桩基础1之间的空隙。

此外，软体排2与桩基础1之间的空隙处可填充沙袋、废橡胶等柔性填充物，不仅减少软体排2对桩基础1的损伤，而且进一步提高防冲刷效果。

进一步地，孔口处设有孔口密封层，孔口密封层受预设外力时破损使水通过孔口灌入相应的空腔混凝土块中，以增加整个软体排2的重量，确保软体排2顺利下沉；此外，孔口密封时，整个软体排相当于一浮体，便于采用浮拖方式进行海上运输，从而降低软体排2的运输难度；在本实施例中，孔口密封层为塑料薄膜、铝箔封口膜等各种现有的封口膜，对此不作限定，本实施例优选塑料薄膜。

如图4至图6所示，各空腔混凝土块的底部设有可插入海床的定位件24，定位件24优选设置为铆钉，以加强防冲刷结构与海床的连接，避免防冲刷结构在长期外力作用下移位，保证防冲刷效果。

施工时，需先在陆地整体加工制造带孔口密封层的软体排2；采用浮拖方式将软体排2运输至桩基础1附近指定位置；用利器撕破软体排2的所有孔口密封层，进行软体排2沉排；在沉排过程中，海水先灌入第二空腔混凝土块221中，使软体排2四周尽可能均匀下沉，并在下沉过程中观察沉排状态，以及时修正沉排偏位；当软体排2被海水完全淹没时，海水涌入第一空腔混凝土块211中，使软体排2快速下沉至海底，完成防冲刷结构的安装。当然，软体排2也可直接采用船载方式运输至桩基础1附近指定位置进行沉排，对此不作限定，可根据实际需要选择。

实施例二

本实施例与实施例一的区别仅在于软体排2的个数；如图7和8所示，在本实施例中，软体排2有四个；第二联锁单元22沿第一联锁单元21底部的周长方向排列，且第二联锁单元22首端的第二空腔混凝土块221、尾端的第二空腔混凝土块221和第一联锁单元21围合形成一缺口22a；四个软体排2在桩基础1周围对接时，四缺口22a合拢形成用于容置桩基础1的容置槽3；软体排2还包括位于缺口22a处的第三联锁单元23，第三联锁单元23由第一空腔混凝土块221联锁而成，用于局部填充容置槽3槽壁与桩基础1之间的空隙。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (3)

1.一种水下桩基础的防冲刷结构，其特征在于，包括多个铺设在桩基础（1）周围的软体排（2）；所述软体排（2）包括第一联锁单元（21）和位于第一联锁单元（21）外侧壁上的第二联锁单元（22）；所述第一联锁单元（21）包括呈矩阵排列的多个第一空腔混凝土块（211），相邻两个第一空腔混凝土块（211）通过加筋带连接，且第一空腔混凝土块（211）的顶部设有孔口；所述第二联锁单元（22）包括多个通过加筋带依次首尾相连的第二空腔混凝土块（221），且第二空腔混凝土块（221）远离第一联锁单元（21）的外侧壁上设有孔口；所述第二空腔混凝土块（221）的底面积大于第一空腔混凝土块（211）的底面积；各空腔混凝土块的底部设有可插入海床的定位件（24）；所述孔口处设有孔口密封层，所述孔口密封层受预设外力时破损；所述软体排（2）有两个；所述第二联锁单元（22）为沿第一联锁单元（21）底部的周长方向排列的轴对称结构，且第二联锁单元（22）首端的第二空腔混凝土块（221）、尾端的第二空腔混凝土块（221）和第一联锁单元（21）围合形成一缺口（22a）；两个软体排（2）在桩基础（1）周围对接时，两缺口（22a）合拢形成用于容置桩基础（1）的容置槽（3）；所述软体排（2）包括位于第一联锁单元（21）外侧壁上的第三联锁单元（23），所述第三联锁单元（23）由第一空腔混凝土块（211）联锁而成；所述第三联锁单元（23）位于缺口（22a）处，用于局部填充容置槽（3）槽壁与桩基础（1）之间的空隙。

2.根据权利要求1所述的一种水下桩基础的防冲刷结构，其特征在于，所述软体排（2）有四个；所述第二联锁单元（22）沿第一联锁单元（21）底部的周长方向排列，且第二联锁单元（22）首端的第二空腔混凝土块（221）、尾端的第二空腔混凝土块（221）和第一联锁单元（21）围合形成一缺口（22a）；四个软体排（2）在桩基础（1）周围对接时，四缺口（22a）合拢形成用于容置桩基础（1）的容置槽（3）；所述软体排（2）包括位于缺口（22a）处的第三联锁单元（23），所述第三联锁单元（23）由第一空腔混凝土块（211）联锁而成；所述第三联锁单元（23）位于缺口（22a）处，用于局部填充容置槽（3）槽壁与桩基础（1）之间的空隙。

3.根据权利要求1或2所述的一种防冲刷结构的施工方法，其特征在于，该施工方法包括以下步骤：

S1、在陆地整体加工制造带孔口密封层的软体排（2）；

S2、采用浮拖方式将软体排（2）运输至桩基础（1）附近指定位置处；

S3、用利器撕破软体排（2）上的所有孔口密封层，使软体排（2）下沉至海底，完成防冲刷结构的安装。