砂被和海上桩基防冲刷装置的制作方法

1.本实用新型涉及海上风电工程技术领域，具体涉及一种砂被和海上桩基防冲刷装置。


背景技术：

2.涉水建筑的基础一般均为桩柱结构，而浸在水中的桩柱会阻碍水流，从而在桩柱周围产生漩涡，增加了局部水流剪应力，同时在潮汐和洋流的作用下，水流会对桩柱周围土体产生冲刷，进而带走桩柱基础周围的泥沙，导致桩柱基础承载力下降，甚至发生倾斜及倒塌的严重后果。
3.传统的处理方法是采用两片矩形砂被，矩形砂被具有缺口，两片含缺口的矩形砂被敷设在桩基周围起到防冲刷作用，砂被与工装间采用绳索软连接的方式。
4.由于仅有两片砂被搭接，在砂被受水流影响时，会导致敷设水平方向不平齐，这样就形成v字型铺设状态，使得开口端未覆盖部分易形成冲刷。


技术实现要素：

5.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中采用两片砂被搭接形成的防护容易导致敷设水平方向不平齐，从而使得开口端未覆盖部分易形成冲刷的缺陷，从而提供一种敷设水平方向平齐的砂被。
6.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种砂被，用于桩基，所述砂被包括：第一砂被层，包括两个砂被片，所述砂被片的一侧具有缺口，两个所述砂被片在具有所述缺口的一侧相互搭接，形成搭接区域；夹持体，具有通孔和夹持空间，所述夹持空间适于夹持部分所述搭接区域，所述通孔与所述缺口相对并均与所述桩基的外周相适配。
7.可选地，所述夹持体包括：第二砂被层；第三砂被层，与所述第二砂被层相对设置以形成所述夹持空间；其中，所述第二砂被层与所述第三砂被层均呈环形，所述第二砂被层朝向所述第一砂被层的被里，所述第三砂被层朝向所述第一砂被层的被面。
8.可选地，所述砂被还包括：套体结构，一端与所述第二砂被层的内壁连接，且能够贯穿所述第一砂被层和所述第三砂被层。
9.可选地，所述套体结构包括弹性套。
10.可选地，所述第二砂被层和所述第三砂被层均包括：环形砂被本体，设有多条缝闭线，以在所述环形砂被本体内形成多个隔舱，每个所述隔舱设有充砂口和排水口。
11.可选地，所述环形砂被本体的形状为圆环，所述环形砂被本体沿径向设有多条第一缝闭线，所述环形砂被本体沿周向设有至少一条第二缝闭线，所述第二缝闭线与多条所述第一缝闭线交叉以在形成多个所述隔舱。
12.可选地，所述环形砂被本体设有第三缝闭线，所述第三缝闭线对所述隔舱在厚度方向上进行分隔。
13.可选地，所述搭接区域的宽度不小于5米。
14.本实用新型还提供了一种海上桩基防冲刷装置，包括：如上所述的砂被；定位系统，设于所述砂被的第一砂被层的搭接区域。
15.可选地，所述定位系统包括超短基线定位系统，所述超短基线定位系统的两个应答器相对设置，且两个所述应答器分别设于所述砂被的第一砂被层的搭接区域的边缘。
16.本实用新型具有以下优点：
17.1、1、通过夹持体对第一砂被层的两个砂被片的搭接区域进行夹持，提高了砂被的抗潮流能力加强。
18.2、通过新增的两个环形砂被，使砂被成一整体，抗潮流的冲刷能力增强，极大减小砂被位移概率。
19.3、利用usbl水下定位利通可实现精准铺设砂被，搭接宽度满足要求，矩形砂被水平铺设无漏点。
20.4、定位系统的应用可缩短施工周期，铺设质量的提升可降低二次返工的概率，施工船机、人工成本降低。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本实用新型中一实施例的砂被的应用状态的剖视结构示意图；
23.图2为本实用新型中一实施例的砂被的第二砂被层施工的状态示意图；
24.图3为本实用新型中一实施例的砂被的第一砂被层的第一砂被片施工的状态示意图；
25.图4为本实用新型中一实施例的砂被的第二砂被层的第一砂被片施工的状态示意图；
26.图5为本实用新型中一实施例的砂被的第三砂被层施工的状态示意图；
27.图6为本实用新型中一实施例的砂被的整体施工的状态示意图；
28.图7为图6中的a-a向剖视结构示意图；
29.图8为本实用新型中一实施例的砂被的第一砂被层的断面示意图；
30.图9为本实用新型中一实施例的砂被的第二砂被层或第三砂被层的断面示意图；
31.图10为本实用新型中一实施例的砂被的第一砂被层的俯视结构示意图；
32.图11为图10中的b-b向剖视结构示意图；
33.图12为本实用新型中一实施例的砂被的第二砂被层或第三砂被层的俯视结构示意图。
34.附图标记说明：
35.100、砂被；101、搭接区域；102、第一缝闭线；103、隔舱；104、第二缝闭线；105、第三缝闭线；110、第一砂被层；111、第一砂被片；113、第二砂被片；115、缺口；120、夹持体；121、第二砂被层；123、第三砂被层；125、夹持空间；130、套体结构；200、桩基；300、海缆；400、平均海床面；500、应答器。
具体实施方式
36.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
37.申请概述
38.由于现有技术中的砂被设计形式以两片矩形砂被为主，当两片砂被搭接不完全时，搭接面积小，相对摩擦力较小，砂被易受潮流影响而发生飘走、移位现象。另外，在施工时或因潮流方向而由砂被指向钢管桩一侧，使得砂被容易堆积在桩基的底部，未成展开状态，防护面积不符合设计要求。当防护状态不满足设计要求时，需要二次返工，对砂被进行修补施工，这就存在对塔筒及叶片造成损伤的风险，船机进场造成施工成本大幅度增加。
39.因此，仅仅采用两片矩形砂被施工进行防护，砂被敷设施工工艺存在防护效果差、易覆盖不完全、二次返工率高等问题。
40.示例性砂被
41.如图1所示，一种砂被100，用于桩基200，砂被包括：第一砂被层110和夹持体120，第一砂被层110包括两个砂被片，砂被片的一侧具有缺口115，两个砂被片在具有缺口115的一侧相互搭接，形成搭接区域101。夹持体120具有通孔和夹持空间125，夹持空间125适于夹持部分搭接区域101，通孔与缺口115相对并均与桩基200的外周相适配。
42.上述的夹持体120的组成与砂被片相同，都包括砂被体和填充到砂被体内的物料。第一砂被层110的两个砂被片的缺口115用于围合于桩基200的外周，以对桩基200周围进行防护，防止冲刷。两个砂被片相互搭接，使得一侧的砂被片能够被另一砂被片部分地压住，使得两个砂被片构成一个矩形的整体，起到了防护作用。夹持体120的通孔用于套设在桩基200的外周，当第一砂被层110的部分搭接区域101位于夹持空间125，夹持体120对该部分搭接区域101具有压紧的作用，因此，就可以防止搭接区域101形成开口而失去防护作用。
43.结合图3和图10所示，砂被片为矩形结构，砂被片的正面及背面通过沿长度方向及宽度方向缝制的多条平行的绗线缝合在一起而形成多个隔舱103，如图11所示，隔舱103为充砂舱，每个充砂舱的正面上设置有充砂口及多个排水孔，砂被片的背面绗线的两侧均缝制有主加筋带，每个充砂舱的背面沿充砂舱的对角线分别缝制有辅助加筋带，每个辅助加筋带的两个端部分别伸出相应的充砂舱且折弯缝制成吊装环，每个充砂舱的四个顶角处由主加筋带围成的区域中部剖有通孔，吊装环在相应的通孔处穿过至砂被片的正面，这样在绗线的两侧缝制主加筋带，并且每个充砂舱增加辅助加筋带，并且在端部折弯缝制成吊装环，结构比较简单，而且吊装时可以同时钩住多个吊装环，使每个吊装环的拉力减小，并且吊装环从充砂舱的顶角处由主加筋带围成区域的通孔处穿过至砂被本体的正面，然后在正面进行吊装，使砂被的重量平均分散，不会产生应力集中现象，砂被整体的抗撕扯能力极大地增强。
44.更进一步地，如图4所示，搭接区域101的宽度不小于5米。由于缺口115的深度大于桩基200的半径，当缺口115的深度越大，则两个砂被片形成的搭接区域101的宽度也就越宽，从而能够减少搭接区域101形成裸露。
45.进一步地，夹持体120包括：第二砂被层121和第三砂被层123，第三砂被层123与第
二砂被层121相对设置以形成夹持空间125。其中，第二砂被层121与第三砂被层123均呈环形，第二砂被层121朝向第一砂被层110的被面，第三砂被层123朝向第一砂被层110的被里。
46.上述的第二砂被层121与第三砂被层123下、上相对，第二砂被层121具有第一通孔，第三砂被层123具有第二通孔，第一通孔与第二通孔相对，套设在桩基200的外周。可以理解为，第二砂被层121朝向第一砂被层110的被里，使得第二砂被层121铺设在底部，并对第一砂被层110起到支撑的作用。第三砂被层123朝向第一砂被层110的被面，使得第三砂被层123可压住第一砂被层110的搭接区域101的一部分，因此，通过环形设置的第二砂被层121与第三砂被层123形成夹持空间125，能够实现对第一砂被层110的搭接区域101的夹持作用，使得第一砂被层110的两个砂被片的搭接区域101不会轻易错位，从而能够保证起到一定的防护作用。
47.更进一步地，砂被还包括：套体结构130，一端与第二砂被层121的内壁连接，且能够贯穿第一砂被层110和第三砂被层123。
48.上述的套体结构130形成具有两端敞口的筒体，套体结构130与第二砂被层121的通孔的的内壁连接，使得套体结构130与第二砂被层121形成一个整体。套体结构130与第二砂被层121的中心通孔相互贯通，使得套体结构130能够套接于桩基200的外周上，此时，第一砂被层110和第三砂被层123能够被第二砂被层121从下往上兜住，能够起到进一步固定第一砂被层110的作用。
49.更进一步地，套体结构130包括弹性套，套体结构130采用具有弹性材质的材料制成，能够起到与桩基200紧固连接的作用。第二砂被层121通过在桩基200的桩身侧设置带松紧的套体结构130，起到了与桩身紧密覆盖的作用。
50.更进一步地，如图9和图12所示，第二砂被层121和第三砂被层123均包括：环形砂被本体，设有多条缝闭线，以在环形砂被本体内形成多个隔舱103，每个隔舱103设有充砂口和排水口。
51.上述的第二砂被层121和第三砂被层123的环形砂被本体在正面设置有充砂口及多个排水口，环形砂被本体的背面绗线的两侧均缝制有主加筋带，每个隔舱103的背面沿隔舱103的对角线分别缝制有辅助加筋带。
52.另外，第一砂被层110的两个砂被片也同样设置多个隔舱103，每个隔舱103设有充砂口和排水口，在此不再赘述。
53.进一步地，如图12所示，环形砂被本体的形状为圆环，环形砂被本体沿径向设有多条第一缝闭线102，环形砂被本体沿周向设有至少一条第二缝闭线104，第二缝闭线104与多条第一缝闭线102交叉以在形成多个隔舱103。
54.上述的环形砂被本体制作成圆环形，相邻两个第一缝闭线102之间的夹角可以为20度，第二缝闭线104可以根据需要设置一条或多条。
55.更进一步地，如图9所示，环形砂被本体设有第三缝闭线105，第三缝闭线105对隔舱103在厚度方向上进行分隔。
56.上述的第三缝闭线105使得每个隔舱103在厚度上再次分隔成两个充砂舱，防护效果更好。
57.示例性海上桩基防冲刷装置
58.该海上桩基防冲刷装置包括：如上所述的砂被和定位系统，定位系统设于砂被的
第一砂被层110的搭接区域101，用于对搭接区域101进行定位，当定位系统显示搭接区域101有错开，可根据错开的程度采取相应的措施，因此，可以保证海上桩基200防冲刷装置的防冲刷效果。
59.进一步地，如图5所示，定位系统包括超短基线定位系统，超短基线定位系统的两个应答器500相对设置，且两个应答器500分别设于砂被的第一砂被层110的搭接区域101的边缘。
60.上述的超短基线定位系统(usbl)是一种水下定位技术，是一种用于海上风电施工的水下定位设备，要求定位精准度高且可在复杂施工环境中正常工作。海上风电施工的环境较为复杂：第一，由于砂被施工中存在金属工装件、密集绳索、钢管桩与船体等诸多干扰因素，面对高盐度、高含沙量的风场水下环境，水下定位设备需要具备极强的适应能力。第二，对定位设备的精度要求较高，砂被单片尺寸为18米
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30米，搭接宽度6米，为保证较好的施工质量，需要定位设备在40米半径内做到误差≤1m。
61.usbl水下定位系统主要由电子控制单元、换能器基阵和水下应答器组成。超短基线定位系统在安装时，换能器布放必须低于龙骨1米～3米，以便稳定发射声脉冲，如图5所示，应答器500布置在砂被片的的缺口115方向的顶角处。砂被敷设施工时可精准确定第一砂被片111和第二砂被片113之间的相对位置以及桩基200的相对位置，保证铺设位置准确。
62.本实用新型中的砂被的施工过程如下：
63.一)施工时先敷设第二砂被层121，如图2所示；
64.其中，本工程风机单桩基200础防冲刷保护采用砂被和砂袋联合保护的方法，在打桩完成后，即可开始进行砂袋和砂被的抛填施工。若桩基200周围冲刷坑较大，先以沙袋进行填充，如图7所示，海缆300铺设深度应该以施工图纸为准，海缆300部分地位于平均海平面400以下的位置。且砂被与桩基200之间的缝隙液用砂袋进行填充。待砂袋填充至与冲刷海床坡度一致并整平后再进行第一砂被层110的铺设。
65.二)然后开始敷设两片矩形砂被；
66.其中，结合图3和图4所示，先敷设第一砂被片111，再敷设第二砂被片113，并使得第一砂被片111与第二砂被片113形成搭接区域101。
67.三)最后敷设第三砂被层123，结合图5所示和图6所示。
68.四片砂被体，三个砂被层，可在水下形成整体性较强的砂被防护状态，解决了砂被受潮流影响而发生移位的问题。
69.根据上述描述，本技术具有以下优点：
70.2、通过夹持体对第一砂被层的两个砂被片的搭接区域进行夹持，提高了砂被的抗潮流能力加强。
71.2、通过新增的两个环形砂被，使砂被成一整体，抗潮流的冲刷能力增强，极大减小砂被位移概率。
72.3、利用usbl水下定位利通可实现精准铺设砂被，搭接宽度满足要求，矩形砂被水平铺设无漏点。
73.4、定位系统的应用可缩短施工周期，铺设质量的提升可降低二次返工的概率，施工船机、人工成本降低。
74.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖
直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位配置和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
75.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
76.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
77.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。