[发明专利]柔性消能导流防冲刷装置及应用方法

说明书

本发明公开了一种柔性消能导流防冲刷装置及应用方法，用于桩基基础局部冲刷防护，它包括柔性护套、刚性导流板和柔性护垫，其中，柔性护套包敷在桩柱上，刚性导流板配置在柔性护套的顶部，柔性护垫铺设于桩基四周。本发明利用柔性护套吸收来流的运动能，减小来流流速；利用刚性导流板阻挡和消杀来自桩基迎水面的下潜水流，改变其大小与方向，迫使下降水流向两侧分流，减小马蹄形漩涡强度；利用柔性护垫保护基础底部，减小下降水流的冲击能量，并使海底部的来流能量主要作用在柔性护垫上，从而避免来流对海底土的运移和掏蚀作用；且柔性护垫与不同桩基海床具有良好的协同适应能力，可适用于各种复杂海底面。

技术领域

本发明涉及一种水上固定结构物的基础防护装置及应用方法，具体地说，涉及一种桩基基础的柔性消能导流防冲刷装置，属于海洋工程和水利工程技术领域。

技术背景

本发明所说的桩基主要是桥梁、码头、栈道或固定式平台等的作为支撑而打入海床的桥墩或桩柱的基础部位。在浅海和潮间带建设风机基础、桥梁、导管架平台、自升式平台等水上固定式结构物，由于潮汐和洋流的作用，会对其基础周围的土体产生冲刷，带走桩、基础周围的泥沙，导致桩身承载力降低，当桩基冲刷裸露到一定程度时，可能导致基础倾斜，甚至会产生结构整体倒塌的严重后果。因此，为保护水上建筑物的安全，必须对桩基采取冲刷防护措施。

基础的存在引起水流的加速，使层流边界层产生扰乱分离，产生将周围沉积物带走的漩涡。漩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漩涡在桩两侧和桩台后由床面附近释放的小漩涡。

现有桩基冲刷防护方法主要有水下抛石、扩大基础防护、混凝土沉排垫、桩体开缝防护、桩前排桩防护和淹没槛防护等方法。在实践中，水下抛石、扩大基础防护和混凝土沉排垫等方法虽然取得了一定的冲刷防治效果，但由于水下抛石等固态物体比海床面的刚度大得多，仍然对海床上的泥沙有严重冲刷，导致海底“二次冲刷”问题的出现，海水不断带走泥沙，石块下沉，经过一段时间后，石块会沉入泥面以下，起不到防护作用，因此需要不断抛石维护泥面高程。要保证在使用期限内冲刷不发展到基础，需要对基础周边很大范围进行处理，费用比较昂贵，而且后期再维护也比较困难。桩体开缝防护、桩前排桩防护和淹没槛防护受水流流向限制，主要适于河流中桩墩的冲刷防护，在近海环境下防护效果不明显，且费力、费时、材料用量大。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明目的在于提供一种柔性消能导流防冲刷装置及应用方法。利用本装置能有效保护桩基不被冲刷，既可应用于河流，也可应用于流场复杂的近海。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种柔性消能导流防冲刷装置，包括：柔性护套、刚性导流板、柔性护垫、短护筒、锚绳和锚，其中，柔性护套呈长方形结构，柔性护套两个对应边搭接后形成筒状结构，刚性导流板由环形护圈和短护筒连接组成，短护筒与柔性护套搭接后形成筒状结构顶部构成绑定配合，柔性护垫呈圆盘状，柔性护垫中间带有与柔性护套搭接后的筒状结构相同的孔，柔性护垫的内边缘与柔性护套搭接后形成筒状结构底部外周边固定连接，锚通过锚绳连接在柔性护垫外边缘处。

上述方案进一步包括：

柔性护套两个对应边搭接处通过尼龙搭扣或者拉链、线绳连接，柔性护垫的内边缘与柔性护套搭接后形成筒状结构底部外周边通过尼龙搭扣或者拉链、线绳缝合、绑扎绳绑缚连接。

所述柔性护垫由整块或多块柔性材料通过尼龙搭扣或者拉链、线绳缝合搭接。

所述柔性护套和柔性护垫均由吸能材料制成，包括硅橡胶或聚氨酯。

所述拉链、线绳、锚绳、绑扎绳均由防紫外线、高强度、耐腐蚀轻质非金属材料制作。