一种基于海上风电钢管桩冲刷防护装置

技术领域

本发明涉及海上风力发电技术领域，具体地，涉及一种基于海上风电钢管桩冲刷防护装置。

背景技术

钢管桩由于其承载力高、灵活性好、施工速度快等特点而广泛应用于跨海大桥、港口码头、海上石油平台及海上风电等海洋和近海工程，并已发展成为水上建筑物重要的基础形式。但钢管桩在使用过程中常常会遇到许多问题。受海洋波浪、海流、潮流等因素的影响，钢管桩阻碍海水流动，迎流面水流向下流动，流速加快，形成马蹄形漩涡；背流面因海水绕流作用，形成尾部漩涡。当海床表面以砂性土为主时，马蹄形漩涡和尾部漩涡导致桩周土体涌起，出现掏砂现象，形成较大的冲刷坑。冲刷坑的形成使桩入土深度减小，桩侧摩阻力和桩侧土抗力损失，最终导致桩基水平承载力和竖向承载力降低，引起风机结构的安全问题。

现有的冲刷防护分为主动防护和被动防护，但大多数是对桥梁、河岸构筑物进行冲刷防护，受海洋复杂环境的影响，主动防护尚未能达到预期的冲刷防护效果，而被动防护多以构建表层土体充数防护结构居多，其防护结构的耐久性值得深虑。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于海上风电钢管桩冲刷防护装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于海上风电钢管桩冲刷防护装置，包括：导向组件、防护件、缓冲件、配重块，所述导向组件设置于海上风电钢管桩的侧壁上，所述防护件设置于海上风电钢管桩的外侧，所述防护件与海上风电钢管桩通过导向组件连接，所述防护件的底部设有配重块，所述防护件的外侧设有缓冲件。

进一步地，所述导向组件包括：滑块和导轨，所述导轨与海上风电钢管桩的侧壁固定连接，所述导轨远离海上风电钢管桩的一侧开设有滑槽，所述滑块滑动安装于滑槽内。

进一步地，所述防护件包括：套筒、底座、环板、盖板、支撑杆，所述底座设置于套筒的底部，所述盖板设置于套筒的顶部，所述盖板中心处设有通孔，所述套筒的外侧固定套接有环板，相邻环板之间设有空隙，所述套筒的内壁上设有支撑杆。

进一步地，所述盖板与套筒均与海上风电钢管桩滑动套接，所述盖板的直径为套筒直径的2-3倍。

进一步地，所述支撑杆与滑块固定连接。

进一步地，所述盖板上设有环扣，所述环扣上固定连接有缆绳。

进一步地，所述缓冲件包括：伸缩杆、引流板，所述伸缩杆的一端与引流板固定连接，所述伸缩杆的另一端与套筒的侧壁固定连接，所述引流板为V形板，所述引流板上设有凹槽。

进一步地，所述伸缩杆包括：套管、活动杆、弹簧、导向块、限位板，所述套管的开口处设有限位板，所述活动杆的一端贯穿限位板位于套管的内部，所述活动杆的侧壁上设有导向块，所述套管的内壁上开设有导向槽，所述导向块滑动安装在导向槽内，所述套管内设有弹簧，所述弹簧的一端与套管的内壁固定连接，所述弹簧的另一端与活动杆固定连接。

进一步地，所述套管的与套筒固定连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中采用缓冲件，可以使水流在冲击防护件前，通过缓冲件的作用，先将水流冲击分散；本发明基于海上风电钢管桩冲刷防护装置将防护件设置在海上风电钢管桩的外侧，并通过导向组件连接，使得防护件在导向组件的作用下滑移至海上风电钢管桩的底部，使得水流在冲击防护件时，可以对水流进行分流，降低对防护件的冲击，有效减少马蹄形旋涡和尾部旋涡，有效防止旋涡将桩周土体扬起，形成冲刷坑，实现对海上风电钢管桩的防护。

附图说明

图1为本发明基于海上风电钢管桩冲刷防护装置的结构示意图；

图2为本发明中防护件的轴测结构示意图；

图3为本发明中盖板的俯视结构示意图；

图4为本发明中导向组件与防护件连接的俯视结构示意图；

图5为本发明中缓冲件的轴侧结构示意图；

图6为本发明中套管俯视剖视结构示意图；

图7为本发明中伸缩杆的俯视剖视结构示意图；

图8为本发明中引流板的侧视结构示意图；

图中：1、海上风电钢管桩；2、导向组件；201、滑块；202、导轨；203、滑槽；3、防护件；301、套筒；302、底座；303、环板；304、空隙；305、盖板；306、通孔；307、支撑杆；4、缓冲件；401、伸缩杆；4011、套管；4012、活动杆；4013、弹簧；402、引流板；403、凹槽；5、环扣；6、缆绳；7、导向块；8、导向槽；9、限位板；10、配重块。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1为本发明基于海上风电钢管桩冲刷防护装置的结构示意图，该冲刷防护装置包括：导向组件2、防护件3、缓冲件4、配重块10，导向组件2设置于海上风电钢管桩1的侧壁上，防护件3设置于海上风电钢管桩1的外侧，本发明中防护件3实现对水流分流，降低水流对防护件3的冲击，有效减少马蹄形旋涡与尾部旋涡，有效防止旋涡将桩周土体扬起，形成冲刷坑。防护件3与海上风电钢管桩1通过导向组件2连接，防护件3的底部设有配重块10，通过配重块10的使用，可以提高防护件3放置在海床上时的稳定性，防护件3的外侧设有缓冲件4，通过设置缓冲件4，可以降低水流对防护件3的冲击力。

如图4，本发明中的导向组件2包括：滑块201和导轨202，导轨202与海上风电钢管桩1的侧壁固定连接，导轨202远离海上风电钢管桩1的一侧开设有滑槽203，滑块201滑动安装于滑槽203内，滑块201与滑槽203中的间隙滑动配合，且间隙不大于0.01mm，滑块201的侧壁与滑槽203的内壁均设置为光滑面，使得滑块201在滑槽203内稳定滑动，当防护件3跟随滑块201沿滑槽203滑动时，不易晃动。

如图2-3，本发明中的防护件3包括：套筒301、底座302、环板303、盖板305、支撑杆307，底座302设置于套筒301的底部，盖板305设置于套筒301的顶部，盖板305中心处设有通孔306，套筒301的外侧固定套接有环板303，相邻环板303之间设有空隙304，套筒301的内壁上设有支撑杆307，盖板305与套筒301均与海上风电钢管桩1滑动套接，盖板305的直径为套筒301直径的2-3倍，在水流对套筒301冲击时，环板303之间形成的空隙304，可以对水流进行分流，降低对套筒301的冲击，有效减少马蹄形旋涡和尾部旋涡，有效防止旋涡将桩周土体扬起，形成冲刷坑。本发明的盖板305上设有环扣5，环扣5上固定连接有缆绳6，可以通过缆绳6下放防护件3到海床上，并使防护件3罩在海上风电钢管桩1的底部，对海上风电钢管桩1提供保护；本发明中的支撑杆307与滑块201通过焊接固定连接，使防护件3跟随滑块201沿滑槽203稳定移动。

如图5-8，本发明中的缓冲件4包括：包括：伸缩杆401、引流板402，伸缩杆401的一端与引流板402固定连接，伸缩杆401的另一端与套筒301的侧壁固定连接，引流板402为V形板，可将正面冲击引流板402的水流进行分流，降低水流的冲击力，引流板402上设有凹槽403，将流向引流板402上的水流经凹槽403后再次引流分散，可以使水流的冲击力减弱。本发明中的伸缩杆401包括：套管4011、活动杆4012、弹簧4013、导向块7、限位板9，套管4011的开口处设有限位板9，活动杆4012的一端贯穿限位板9位于套管4011的内部，通过限位板9的使用，活动杆4012在套管4011内滑动过程中，限位板9用于对导向块7进行阻挡，防止活动杆4012从套管4011内滑出。活动杆4012的侧壁上设有导向块7，套管4011的内壁上开设有导向槽8，导向块7滑动安装在导向槽8内，通过导向槽8与导向块7的配合使用，可以使活动杆4012在套管4011内沿导向槽8稳定滑动，套管4011内设有弹簧4013，弹簧4013的一端与套管4011的内壁固定连接，弹簧4013的另一端与活动杆4012固定连接，通过弹簧4013的使用，在水流冲击引流板402的同时，弹簧4013产生反作用力，降低水流冲击，套管4011的与套筒301固定连接，可以为套筒301提供保护。

本发明的工作过程具体为：将防护件3套在海上风电钢管桩1上，将支撑杆307与滑块201焊接固定，可以使防护件3跟随滑块201沿滑槽移动，通过缆绳6与环扣5的使用，可以通过缆绳6下放防护件3到海床上，并使防护件3罩在海上风电钢管桩1的底部，对海上风电钢管桩1提供保护，通过防护件3的使用，在水流对套筒301冲击时，由于环板303之间具有空隙304，可以对水流进行分流，降低对套筒301的冲击，有效减少马蹄形旋涡和尾部旋涡，有效防止旋涡将桩周土体扬起，形成冲刷坑，通过缓冲件4的使用，在水流向套筒301冲击时，水流先与引流板402接触，由于引流板402为V形板，可以将水流冲击分散，并通过凹槽403将与引流板402接触的水流再次引流分散，可以使水流的冲击力减弱，并且通过弹簧4013的使用，在水流冲击引流板402的同时，弹簧4013产生反作用力，降低水流冲击，可以有效的套筒301提供保护。本发明基于海上风电钢管桩冲刷防护装置具有防护效果好、使用时间长的特点。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。