專利名稱：近海樁基沖刷防護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種近海樁基沖刷防護(hù)裝置，屬固定建筑物技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景本實(shí)用新型所說近海樁基主要是橋梁、碼頭或棧道等的作為支撐而打入海床的橋墩或柱樁的基礎(chǔ)部位。樁周圍的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)主要包括樁前水面涌波、迎水面向下水流和尺度很大的旋渦。旋渦是一個(gè)復(fù)雜的綜合水流結(jié)構(gòu)，它包括迎水面向下水流、兩側(cè)繞流在床面附近形成的馬蹄渦和兩側(cè)邊界層分離形成的尾流旋渦在樁兩側(cè)和樁臺(tái)后由床面附近釋放的小旋渦。旋渦中心負(fù)壓將吸起床面泥沙帶往下游，伴隨旋渦的產(chǎn)生，床面靜止的泥沙表現(xiàn)出陣發(fā)性隨機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并在樁下游兩側(cè)旋渦相匯，從而形成很長(zhǎng)的沙脊。迎水面兩側(cè)附近繞流流速最大，對(duì)海床作用最強(qiáng)，當(dāng)這里的流速達(dá)到泥沙起動(dòng)速度時(shí)，泥沙就開始向下移動(dòng)，導(dǎo)致柱樁局部沖刷。為保護(hù)水上建筑物就要對(duì)樁基采取沖刷防護(hù)措施，主要是在樁柱周圍加設(shè)抗沖刷裝置?，F(xiàn)有抗沖刷裝置主要有傳統(tǒng)的拋石、擴(kuò)大基礎(chǔ)、護(hù)圈、樁體開縫、樁前排樁和淹沒檻等裝置結(jié)構(gòu)。但拋石需大量石材，適于可以就地取材，且水深水大，易于拋投的工程；擴(kuò)大基礎(chǔ)需在河床底部干枯或采用特殊施工方法營(yíng)造出作業(yè)環(huán)境后才可施工；護(hù)圈的效果與放置高度、護(hù)圈的尺寸和護(hù)圈的形式有關(guān)，設(shè)定后不易調(diào)節(jié)，且對(duì)動(dòng)床沖刷效果不理想；開縫、樁前排樁護(hù)和淹沒檻等受水流流向限制，在海洋中難以實(shí)施。上述各種抗沖刷裝置主要適于河流中樁墩的沖刷防護(hù)，且費(fèi)力、費(fèi)時(shí)、材料用量大，在近海環(huán)境下防護(hù)效果不明顯。 發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述不足，本實(shí)用新型就是要提供一種在海洋中可以使用的近海樁基沖刷防護(hù)裝置。 本實(shí)用新型提供的近海樁基沖刷防護(hù)裝置，有套在樁外的盤狀的護(hù)圈，所說護(hù)圈固定在一可套在樁外的護(hù)筒上，所說護(hù)筒的四周壁面上開有孔，所說裝置不與樁固定。[0005] 本實(shí)用新型提供的近海樁基沖刷防護(hù)裝置，護(hù)圈可以阻擋和消殺下降水流，以減小馬蹄形旋渦強(qiáng)度，而護(hù)筒上的鏤空結(jié)構(gòu)產(chǎn)生消波作用，對(duì)減少?zèng)_刷深度有良好的效果。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型裝置不與樁固定則總是與床面有大致固定的高度，還因護(hù)筒四周壁上都開有孔則不論水流方向如何都能起到消波作用，且安裝方便。 所說護(hù)筒的高度與所防護(hù)的樁的直徑(本說明書中除明確指定外，所說樁徑均指樁的當(dāng)量直徑)之比為l : 1 2.5，同樣樁徑條件下，護(hù)筒高加大有利于降低樁周的沖刷，但護(hù)筒越高，成本越大。因此合理的護(hù)筒高可以有一個(gè)比較平衡的樁周沖刷防護(hù)效果和合
理的成本，最好為i : 1.5。 所說護(hù)筒的直徑與樁徑的比是1.2 1.4 : l，護(hù)筒內(nèi)安裝有與樁柱截面形狀相似
且有微小間隙的定位圈，使護(hù)筒壁與樁柱面之間有均勻的間隙即保證護(hù)筒壁與樁柱面的距離在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。 所說護(hù)筒上的孔為圓孔和/或楔形孔，孔沿筒周均布，開孔率為10% 40%，其中
所說楔形孔是縱向開的上端比下端窄的長(zhǎng)條 L。開孔率較高時(shí)，底床處的向下流越小，但過
高影響強(qiáng)度和減少對(duì)樁周沖刷的防護(hù)。至于孔形，圓孔對(duì)樁柱迎水面的向下水流作用比較明顯，樁柱兩側(cè)邊界層分離形成的尾流旋渦變小。楔形孔兩側(cè)繞流在床面附近形成的馬蹄渦也明顯減小。 所說護(hù)筒上的孔為圓孔時(shí)，孔徑在100mm 200mm，開孔率為10% 20%，為楔形孔時(shí)，最寬處為筒周長(zhǎng)的16等分，開孔率為20% 40%。對(duì)于圓孔，圓孔孔徑越大，基樁迎水面的向下水流越小，兩側(cè)邊界層分離形成的尾流漩渦越小，圓孔孔徑越小，基樁迎水面的向下水流越大，兩側(cè)邊界層分離形成的尾流漩渦越大。對(duì)于楔形孔，尺寸越大，則兩側(cè)繞流流速越小，尺寸越小，則兩側(cè)繞流流速越大。 所說護(hù)圈直徑與樁徑之比為2.0 3.5 : l，該比值越大，對(duì)向下水流的抑制作用越明顯，但該比值對(duì)于群樁基礎(chǔ)則受制于樁間距的大小。 本實(shí)用新型提供的近海樁基沖刷防護(hù)裝置，在所說護(hù)圈或護(hù)筒上安裝孔壓計(jì)，在樁高于最高水位的位置上安裝無線信號(hào)發(fā)送器，孔壓計(jì)與無線信號(hào)發(fā)送器之間有電纜相連接。本實(shí)用新型安裝所說孔壓計(jì)及其壓力信號(hào)無線發(fā)送裝置后，在具備沖刷防護(hù)功能同時(shí)具有自動(dòng)預(yù)報(bào)沖刷深度的功能。本實(shí)用新型采用無線遙感測(cè)試技術(shù)，利用安設(shè)于沖刷防護(hù)裝置體上的孔壓傳感器測(cè)定實(shí)際水深由于該裝置自由套在樁外，有沖刷則為隨樁基床面的下陷而下沉，從而可以通過孔壓計(jì)測(cè)得的水深變化確定沖刷深度。

圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例應(yīng)用時(shí)的示意圖，圖中l(wèi)-無線信號(hào)發(fā)送器，2-信號(hào)電纜管，3-水面，4-護(hù)圈，5-護(hù)筒，6-護(hù)筒底圈，7-樁周海床，8-樁，9-孔壓計(jì)，a-護(hù)筒上圓孔； 圖2為圖1中I區(qū)域放大圖，圖中2-信號(hào)電纜管，4-護(hù)圈，5-護(hù)筒，8-樁，10-定位圈，11-連接塊，12-支撐塊，a-護(hù)筒上圓孔； 圖3為圖1中A——A處剖視圖，圖中4-護(hù)圈，5-護(hù)筒，8-樁，10-定位圈，ll-連接塊，12-支撐塊，a-護(hù)筒上圓孔； 圖4為本實(shí)用新型另一實(shí)施例的示意圖，圖中41-護(hù)圈，51-護(hù)筒，b-護(hù)筒上楔孔； 圖5為本實(shí)用新型另一實(shí)施例的示意圖，圖中42-護(hù)圈，52-護(hù)筒，102-定位圈，112-連接塊，122-支撐塊，13-連接襻。
具體實(shí)施方式
1、有近海樁基沖刷防護(hù)裝置，如圖1、2、3所示，橋墩(樁)8打入海床7中，有以護(hù)圈4和護(hù)筒5構(gòu)成的防護(hù)裝置套在樁外。樁為圓柱樁，樁徑為1800mm，護(hù)圈外徑為4500mm，護(hù)圈內(nèi)徑為2100mm，護(hù)筒高度為1000mm，護(hù)筒直徑為2400。護(hù)筒上下端內(nèi)用連接塊11安裝定位圈IO，有支撐塊12將護(hù)圈與護(hù)筒上端連接。護(hù)筒壁上按軸線為中心16等分開有16列圓孔a，沿筒高布置4排 L孔徑為100mm。護(hù)筒下端外安裝有底圈以降低護(hù)筒對(duì)床面的壓強(qiáng)。在護(hù)筒底圈上對(duì)稱地安裝有兩件振弦式孔壓傳感器9，樁上段，高于水面3的位置上安裝兩件無線信號(hào)發(fā)送器l，孔壓計(jì)分別用信號(hào)電纜與無線信號(hào)發(fā)送器連接，電纜外有護(hù)套管2保護(hù)不受損傷。 經(jīng)計(jì)算，按同樣條件下的底床流速對(duì)比，樁前底床流速本例比單獨(dú)護(hù)圈抗沖刷時(shí)最大可降低30%。 2、另有一近海樁基沖刷防護(hù)裝置，如圖4所示，結(jié)構(gòu)與上例同，樁徑為2100mm，護(hù)圈41外徑為4500mm，護(hù)圈內(nèi)徑為2100mm，護(hù)筒51高度為1000mm，護(hù)筒直徑為2400mm。護(hù)筒上孔為楔形孔b，按軸線為中心8等分縱向開在壁面上，每處一個(gè)，楔形高700mm，下寬為筒周長(zhǎng)的16等分，上寬為下寬的一半。[0020] 3、本例是用于樁上建筑已經(jīng)安裝的情況下的近海樁基沖刷防護(hù)裝置，以如上兩例 縱向分成兩部分的結(jié)構(gòu)形式，在分割處安裝有連接襻13。本例是以徑線為分割線的，有對(duì)稱 的兩片半環(huán)護(hù)圈42、兩片半柱護(hù)筒52，兩條半環(huán)定位圈102用連接塊112和支撐塊122裝 配成兩個(gè)半邊的防護(hù)裝置。安裝時(shí)用連接襻將兩者連接為一體。其中樁徑為1800mm，定位 圈內(nèi)徑為2100mm，護(hù)圈外徑為4500mm，護(hù)圈內(nèi)徑為2100mm，護(hù)筒高度為1000mm，護(hù)筒直徑為 2400mm。護(hù)筒壁上均布直徑為200mm的圓孔，開孔率達(dá)到11%。 4、同上例，但其中開孔為4列楔形孔和8列圓孔按中心軸對(duì)稱分布，總開孔率為 35%。
權(quán)利要求一種近海樁基沖刷防護(hù)裝置，有套在樁外的盤狀的護(hù)圈，其特征是所說護(hù)圈固定在一可套在樁外的護(hù)筒上，所說護(hù)筒的四周壁面上開有孔，所說裝置不與樁固定。
2. 如權(quán)利要求1所述的近海樁基沖刷防護(hù)裝置，其特征是所說護(hù)圈直徑與樁徑之比為 2. 0 3. 5 : 1。
3. 如權(quán)利要求1所述的近海樁基沖刷防護(hù)裝置，其特征是所說護(hù)筒的高度與所防護(hù)的樁的直徑之比為i : i 2.5。
4. 如權(quán)利要求1所述的近海樁基沖刷防護(hù)裝置，其特征是所說護(hù)筒的高度與所防護(hù)的樁的直徑之比為i : 1.5。
5. 如權(quán)利要求1所述的近海樁基沖刷防護(hù)裝置，其特征是所說護(hù)筒的直徑與樁徑的比是i. 2 i. 4 : i。
6. 如權(quán)利要求1或3或4呀5所述的近海樁基沖刷防護(hù)裝置，其特征是所說護(hù)筒上的 孔為圓孔和/或楔形孔，孔沿筒周均布，開孔率為10% 40%，其中所說楔形孔是縱向開的 上端比下端窄的長(zhǎng)條孔。
7. 如權(quán)利要求5所述的近海樁基沖刷防護(hù)裝置，其特征是所說護(hù)筒上的孔為圓孔時(shí)， 孔徑在100mm 200mm，開孔率為10% 20% ，為楔形孔時(shí)，最寬處為筒周長(zhǎng)的16等分開孔 率為20% 40%。
8. 如權(quán)利要求5所述的近海樁基沖刷防護(hù)裝置，其特征是在所說護(hù)圈或護(hù)筒上安裝孔 壓計(jì)，在樁高于最高水位的位置上安裝無線信號(hào)發(fā)送器，孔壓計(jì)與無線信號(hào)發(fā)送器之間有 電纜相連接。
專利摘要本實(shí)用新型提供的近海樁基沖刷防護(hù)裝置，有套在樁[8]外的盤狀的護(hù)圈[4]，所說護(hù)圈固定在一可套在樁外的護(hù)筒[5]上，所說護(hù)筒的四周壁面上開有孔[a]，所說裝置不與樁固定。本實(shí)用新型提供的近海樁基沖刷防護(hù)裝置，護(hù)圈可以阻擋和消殺下降水流，以減小馬蹄形旋渦強(qiáng)度，而護(hù)筒上的鏤空結(jié)構(gòu)產(chǎn)生消波作用，對(duì)減少?zèng)_刷深度有良好的效果。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型裝置不與樁固定則總是與床面有大致固定的高度，還因護(hù)筒四周壁上都開有孔則不論水流方向如何都能起到消波作用，且安裝方便。
文檔編號(hào)E02D27/52GK201437595SQ200920124849
公開日2010年4月14日 申請(qǐng)日期2009年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月15日
發(fā)明者劉春花, 孫仲健, 張曉 , 李強(qiáng), 董海明, 邱建英 申請(qǐng)人:浙江海洋學(xué)院;舟山市大陸連島工程指揮部