近海桩基冲刷防护装置.pdf

本实用新型提供的近海桩基冲刷防护装置，有套在桩[8]外的盘状的护圈[4]，所说护圈固定在一可套在桩外的护筒[5]上，所说护筒的四周壁面上开有孔[a]，所说装置不与桩固定。本实用新型提供的近海桩基冲刷防护装置，护圈可以阻挡和消杀下降水流，以减小马蹄形旋涡强度，而护筒上的镂空结构产生消波作用，对减少冲刷深度有良好的效果。与现有技术相比，本实用新型装置不与桩固定则总是与床面有大致固定的高度，还因护筒四周壁上都开有孔则不论水流方向如何都能起到消波作用，且安装方便。

权利要求书
1.  一种近海桩基冲刷防护装置，有套在桩外的盘状的护圈，其特征是所说护圈固定在一可套在桩外的护筒上，所说护筒的四周壁面上开有孔，所说装置不与桩固定。

2.  如权利要求1所述的近海桩基冲刷防护装置，其特征是所说护圈直径与桩径之比为2.0～3.5∶1。

3.  如权利要求1所述的近海桩基冲刷防护装置，其特征是所说护筒的高度与所防护的桩的直径之比为1∶1～2.5。

4.  如权利要求1所述的近海桩基冲刷防护装置，其特征是所说护筒的高度与所防护的桩的直径之比为1∶1.5。

5.  如权利要求1所述的近海桩基冲刷防护装置，其特征是所说护筒的直径与桩径的比是1.2～1.4∶1。

6.  如权利要求1或3或4呀5所述的近海桩基冲刷防护装置，其特征是所说护筒上的孔为圆孔和/或楔形孔，孔沿筒周均布，开孔率为10％～40％，其中所说楔形孔是纵向开的上端比下端窄的长条孔。

7.  如权利要求5所述的近海桩基冲刷防护装置，其特征是所说护筒上的孔为圆孔时，孔径在100mm～200mm，开孔率为10％～20％，为楔形孔时，最宽处为筒周长的16等分开孔率为20％～40％。

8.  如权利要求5所述的近海桩基冲刷防护装置，其特征是在所说护圈或护筒上安装孔压计，在桩高于最高水位的位置上安装无线信号发送器，孔压计与无线信号发送器之间有电缆相连接。

说明书近海桩基冲刷防护装置
技术领域  本实用新型涉及的是一种近海桩基冲刷防护装置，属固定建筑物技术领域。
背景技术  本实用新型所说近海桩基主要是桥梁、码头或栈道等的作为支撑而打入海床的桥墩或柱桩的基础部位。桩周围的流场结构主要包括桩前水面涌波、迎水面向下水流和尺度很大的旋涡。旋涡是一个复杂的综合水流结构，它包括迎水面向下水流、两侧绕流在床面附近形成的马蹄涡和两侧边界层分离形成的尾流旋涡在桩两侧和桩台后由床面附近释放的小旋涡。旋涡中心负压将吸起床面泥沙带往下游，伴随旋涡的产生，床面静止的泥沙表现出阵发性随机运动状态，并在桩下游两侧旋涡相汇，从而形成很长的沙脊。迎水面两侧附近绕流流速最大，对海床作用最强，当这里的流速达到泥沙起动速度时，泥沙就开始向下移动，导致柱桩局部冲刷。为保护水上建筑物就要对桩基采取冲刷防护措施，主要是在桩柱周围加设抗冲刷装置。现有抗冲刷装置主要有传统的抛石、扩大基础、护圈、桩体开缝、桩前排桩和淹没槛等装置结构。但抛石需大量石材，适于可以就地取材，且水深水大，易于抛投的工程；扩大基础需在河床底部干枯或采用特殊施工方法营造出作业环境后才可施工；护圈的效果与放置高度、护圈的尺寸和护圈的形式有关，设定后不易调节，且对动床冲刷效果不理想；开缝、桩前排桩护和淹没槛等受水流流向限制，在海洋中难以实施。上述各种抗冲刷装置主要适于河流中桩墩的冲刷防护，且费力、费时、材料用量大，在近海环境下防护效果不明显。
发明内容  针对上述不足，本实用新型就是要提供一种在海洋中可以使用的近海桩基冲刷防护装置。
本实用新型提供的近海桩基冲刷防护装置，有套在桩外的盘状的护圈，所说护圈固定在一可套在桩外的护筒上，所说护筒的四周壁面上开有孔，所说装置不与桩固定。
本实用新型提供的近海桩基冲刷防护装置，护圈可以阻挡和消杀下降水流，以减小马蹄形旋涡强度，而护筒上的镂空结构产生消波作用，对减少冲刷深度有良好的效果。与现有技术相比，本实用新型装置不与桩固定则总是与床面有大致固定的高度，还因护筒四周壁上都开有孔则不论水流方向如何都能起到消波作用，且安装方便。
所说护筒的高度与所防护的桩的直径(本说明书中除明确指定外，所说桩径均指桩的当量直径)之比为1∶1～2.5，同样桩径条件下，护筒高加大有利于降低桩周的冲刷，但护筒越高，成本越大。因此合理的护筒高可以有一个比较平衡的桩周冲刷防护效果和合理的成本，最好为1∶1.5。
所说护筒的直径与桩径的比是1.2～1.4∶1，护筒内安装有与桩柱截面形状相似且有微小间隙的定位圈，使护筒壁与桩柱面之间有均匀的间隙即保证护筒壁与桩柱面的距离在设计范围内。
所说护筒上的孔为圆孔和/或楔形孔，孔沿筒周均布，开孔率为10％～40％，其中所说楔形孔是纵向开的上端比下端窄的长条孔。开孔率较高时，底床处的向下流越小，但过高影响强度和减少对桩周冲刷的防护。至于孔形，圆孔对桩柱迎水面的向下水流作用比较明显，桩柱两侧边界层分离形成的尾流旋涡变小。楔形孔两侧绕流在床面附近形成的马蹄涡也明显减小。
所说护筒上的孔为圆孔时，孔径在100mm～200mm，开孔率为10％～20％，为楔形孔时，最宽处为筒周长的16等分，开孔率为20％～40％。对于圆孔，圆孔孔径越大，基桩迎水面的向下水流越小，两侧边界层分离形成的尾流漩涡越小，圆孔孔径越小，基桩迎水面的向下水流越大，两侧边界层分离形成的尾流漩涡越大。对于楔形孔，尺寸越大，则两侧绕流流速越小，尺寸越小，则两侧绕流流速越大。
所说护圈直径与桩径之比为2.0～3.5∶1，该比值越大，对向下水流的抑制作用越明显，但该比值对于群桩基础则受制于桩间距的大小。
本实用新型提供的近海桩基冲刷防护装置，在所说护圈或护筒上安装孔压计，在桩高于最高水位的位置上安装无线信号发送器，孔压计与无线信号发送器之间有电缆相连接。本实用新型安装所说孔压计及其压力信号无线发送装置后，在具备冲刷防护功能同时具有自动预报冲刷深度的功能。本实用新型采用无线遥感测试技术，利用安设于冲刷防护装置体上的孔压传感器测定实际水深由于该装置自由套在桩外，有冲刷则为随桩基床面的下陷而下沉，从而可以通过孔压计测得的水深变化确定冲刷深度。
附图说明  图1为本实用新型一实施例应用时的示意图，图中：1-无线信号发送器，2-信号电缆管，3-水面，4-护圈，5-护筒，6-护筒底圈，7-桩周海床，8-桩，9-孔压计，a-护筒上圆孔；
图2为图1中I区域放大图，图中：2-信号电缆管，4-护圈，5-护筒，8-桩，10-定位圈，11-连接块，12-支撑块，a-护筒上圆孔；
图3为图1中A——A处剖视图，图中：4-护圈，5-护筒，8-桩，10-定位圈，11-连接块，12-支撑块，a-护筒上圆孔；
图4为本实用新型另一实施例的示意图，图中：41-护圈，51-护筒，b-护筒上楔孔；
图5为本实用新型另一实施例的示意图，图中：42-护圈，52-护筒，102-定位圈，112-连接块，122-支撑块，13-连接襻。
具体实施方式1、有近海桩基冲刷防护装置，如图1、2、3所示，桥墩(桩)8打入海床7中，有以护圈4和护筒5构成的防护装置套在桩外。桩为圆柱桩，桩径为1800mm，护圈外径为4500mm，护圈内径为2100mm，护筒高度为1000mm，护筒直径为2400。护筒上下端内用连接块11安装定位圈10，有支撑块12将护圈与护筒上端连接。护筒壁上按轴线为中心16等分开有16列圆孔a，沿筒高布置4排孔，孔径为100mm。护筒下端外安装有底圈以降低护筒对床面的压强。在护筒底圈上对称地安装有两件振弦式孔压传感器9，桩上段，高于水面3的位置上安装两件无线信号发送器1，孔压计分别用信号电缆与无线信号发送器连接，电缆外有护套管2保护不受损伤。
经计算，按同样条件下的底床流速对比，桩前底床流速本例比单独护圈抗冲刷时最大可降低30％。
2、另有一近海桩基冲刷防护装置，如图4所示，结构与上例同，桩径为2100mm，护圈41外径为4500mm，护圈内径为2100mm，护筒51高度为1000mm，护筒直径为2400mm。护筒上孔为楔形孔b，按轴线为中心8等分纵向开在壁面上，每处一个，楔形高700mm，下宽为筒周长的16等分，上宽为下宽的一半。
3、本例是用于桩上建筑已经安装的情况下的近海桩基冲刷防护装置，以如上两例纵向分成两部分的结构形式，在分割处安装有连接襻13。本例是以径线为分割线的，有对称的两片半环护圈42、两片半柱护筒52，两条半环定位圈102用连接块112和支撑块122装配成两个半边的防护装置。安装时用连接襻将两者连接为一体。其中桩径为1800mm，定位圈内径为2100mm，护圈外径为4500mm，护圈内径为2100mm，护筒高度为1000mm，护筒直径为2400mm。护筒壁上均布直径为200mm的圆孔，开孔率达到11％。
4、同上例，但其中开孔为4列楔形孔和8列圆孔按中心轴对称分布，总开孔率为35％。