1.本发明涉及海上风电技术领域，更具体地说，涉及一种用于导管架桩基础冲刷的防护结构。
背景技术：
2.随着风电场水深和风机桩基容量的增大，具有承载转化提升、施工工期缩短、建设成本可控等优势的导管架基础形式的海上风机在海上风电项目中应用越来越多。与陆地风机不同，海上风机时刻受到海洋水体的影响，并且在波流共同作用下，风机基础附近可能发生剧烈冲刷，从而导致桩基础失稳发生破坏，并带来巨大的经济损失，提高桩基础安全防护能力对风机安全运行至关重要。
3.现有技术中，对于冲刷防护的措施大部分采用被动防护方法，主要有透水防护架保护、抛投四角混凝土块保护、抛石块然后进行灌浆保护、浇筑混凝土膜袋保护、将基础扩大设置明基床进行保护和抛石块保护等方法，但主要针对单桩基础，对于导管架基础的防护方式较少。由于导管架基础的结构复杂，使得其冲刷特性也十分复杂，导致单桩基础的防冲刷措施很难应用到导管架基础上。
4.此外，随着桩柱底部防冲的研究逐渐开展，主动防护措施也逐渐被提出，一般采用设置护圈减冲、自身开缝减冲、设置导流屏减冲、下游设置石板减冲、护坦减冲和墩前设排桩减冲等，但仅针对单桩基础。
5.因此，如何提高导管架基础的防冲刷效果，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
6.鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于导管架桩基础冲刷的防护结构，以提高导管架基础的防冲刷效果。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种用于导管架桩基础冲刷的防护结构，包括：
9.底板，设置于海床面上，以阻隔所述海床面与海水接触，且所述底板上设置有多个用于穿入桩基的安装孔；
10.套筒，设置于所述底板上，且所述套筒套设于所述桩基的外侧，所述套筒与所述桩基之间设置有密封组件，所述密封组件用于防止海水进入所述套筒内。
11.可选地，在上述防护结构中，所述套筒表面设置有扰流槽，用于减小所述桩基周围的流动强度，且所述扰流槽的个数至少为四个，各个所述扰流槽沿所述套筒的周向均匀分布。
12.可选地，在上述防护结构中，所述密封组件包括金属壳体和设置于所述金属壳体内部的橡胶垫，且所述橡胶垫的内径小于所述桩基的外径。
13.可选地，在上述防护结构中，所述套筒为金属材质，且所述套筒和所述金属壳体的
外表面涂覆有防腐材料。
14.可选地，在上述防护结构中，所述套筒的第一端焊接于所述底座上，所述套筒的第二端与所述密封组件的金属壳体之间可拆卸连接。
15.可选地，在上述防护结构中，所述套筒的第二端设置有连接部，所述金属壳体与所述连接部螺纹连接。
16.可选地，在上述防护结构中，所述底板为方形底板、圆形底板或三角形底板。
17.可选地，在上述防护结构中，所述桩基的直径为d，所述底板的外边界与所述套筒的之间的距离不小于10d，且所述套筒的高度不小于2d。
18.可选地，在上述防护结构中，所述套筒的壁厚不小于20mm；和/或，
19.所述套筒的内径与所述桩基的外径之间的距离为10mm～20mm；和/或，
20.所述底板的厚度不小于50mm。
21.可选地，在上述防护结构中，所述套筒与所述桩基同轴设置。
22.本发明提供的用于导管架桩基础冲刷的防护结构，通过将底板直接与海床面接触，阻隔了海床表面与海水直接接触，同时在底板上设置有多个桩基穿入的安装孔，可用于导管架桩基础复杂的结构体系，从而可以有效地防止导管架桩基础附近的海床被冲刷，并且套筒套设于桩基的外侧，同时在套筒与桩基之间通过密封组件密封，以防止海水进入到套筒内和底板的内部，使得套筒内和底板内部的流体处于静止状态，达到减少冲刷的效果。
23.与现有技术相比，本发明提供的用于导管架桩基础冲刷的防护结构，通过设置底板与海床面接触，以阻隔海床表面与海水直接接触，从而有效地防止导管架桩基础附近的海床被冲刷，同时通过套筒和密封组件的配合，以防止海水进入到套筒内和底板的内部，使得套筒内和底板内部的流体处于静止状态，达到减少冲刷的效果，进而通过被动防护的方式增强了导管架基础的防冲刷特性。
附图说明
24.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
25.图1为本发明实施例提供的防护结构的结构示意图；
26.图2为本发明实施例提供的密封组件的结构示意图；
27.图3为本发明实施例提供的套筒的结构示意图；
28.图4为本发明实施例一提供的底板的结构示意图；
29.图5为本发明实施例二提供的底板的结构示意图；
30.图6为本发明实施例三提供的底板的结构示意图。
31.其中，100为底板，101为安装孔；
32.200为套筒，201为扰流槽，202为连接部；
33.300为密封组件，301为金属壳体，302为橡胶垫；
34.400为桩基。
具体实施方式
35.本发明的核心在于提供一种用于导管架桩基础冲刷的防护结构，以提高导管架基础的防冲刷效果。
36.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
37.如图1所示，本发明实施例公开了一种用于导管架桩基础冲刷的防护结构，包括底板100和套筒200。需要说明的是，现有技术中，对于冲刷防护的措施大部分采用被动防护方法，主要有透水防护架保护、抛投四角混凝土块保护、抛石块然后进行灌浆保护、浇筑混凝土膜袋保护、将基础扩大设置明基床进行保护和抛石块保护等方法，但主要针对单桩基础，对于导管架基础的防护方式较少。由于导管架基础的结构复杂，使得其冲刷特性也十分复杂，导致单桩基础的防冲刷措施很难应用到导管架基础上。此外，随着桩柱底部防冲的研究逐渐开展，主动防护措施也逐渐被提出，一般采用设置护圈减冲、自身开缝减冲、设置导流屏减冲、下游设置石板减冲、护坦减冲和墩前设排桩减冲等，但仅针对单桩基础。本发明实施例公开的用于导管架桩基础冲刷的防护结构，通过设置底板100与海床面接触，以阻隔海床表面与海水直接接触，从而有效地防止导管架桩基础附近的海床被冲刷，同时通过套筒200和密封组件300的配合，以防止海水进入到套筒200内和底板100的内部，使得套筒200内和底板100内部的流体处于静止状态，达到减少冲刷的效果，进而通过被动防护的方式增强了导管架基础的防冲刷特性。此外，通过在套筒200表面设置扰流槽201，以对不同方向的来流进行扰动，进而减弱桩基周围的流动强度，降低冲刷作用。
38.如图1和图4所示，底板100设置于海床面上，以阻隔海床面与海水接触，且底板100上设置有多个用于穿入桩基400的安装孔101。具体地，底板100采用钢材，以使底板100具有较大的抗冲刷强度，同时底板100可以采用方形底板、圆形底板或三角形底板，如图4至图6所示。其中，为了保证底板100受力的均匀性，同时使得底板100更加稳定，如图4和图5所示，方形底板和圆形底板可以用于单桩基础、四桩导管架、高桩承台等基础结构，而三角形底板和圆形底板可以用于三桩导管架基础结构，如图6所示。通过将底板100直接与海床面接触，阻隔海床表面与海水直接接触，同时在底板100上设置有多个桩基400穿入的安装孔101，可用于导管架桩基础复杂的结构体系，从而可以有效地防止导管架桩基础附近的海床被冲刷，以提高海床的稳定性。
39.套筒200设置于底板100上，且套筒200套设于桩基400的外侧，套筒200与桩基400之间通过密封组件300密封，以防止海水进入到套筒200内和底板100的内部，使得套筒200内和底板100内部的流体处于静止状态，达到减少冲刷的效果。具体地，套筒200的中心轴与底板100的夹角需根据不同桩基400来确定，一般情况下套筒200的中心轴与底板100的夹角为90
°
，对于特殊的斜桩基，比如高桩承台，需要根据桩基400的倾斜角度来确定套筒200的倾斜角度，无论采用斜桩基还是竖直设置的桩基400，只需保证套筒200与桩基400同轴设置即可，并且套筒200的数量可根据不同的桩基400进行布置，比如对于单桩基础只需一个套筒200，而四桩导管架则需要四个套筒200，使得防护结构可应用于各种形式桩基础，提高了防护结构的适用性。通过将套筒200套设在桩基400的外侧，并固定于底板100上，同时与桩
基400之间通过密封组件300密封，从而减小海水对桩基400的冲刷作用，以避免桩基400失稳而发生破坏。
40.进一步地，为了保证防护结构足够的抗冲刷强度和抗冲刷效果，在一具体实施例中，为了方便理解，将桩基400的直径定义为d，其中，底板100的外边界与套筒200的之间的距离即图4至图6中所示的l的距离不小于10d，以保证底板100的稳定性，且套筒200的高度不小于2d，使得尽可能较大面积的保护桩基400，根据试验和实际情况可知，当套筒200的高度较小时，抗冲刷效果较差。同时，套筒200的壁厚不小于20mm，和/或，底板100的厚度不小于50mm，以保证底板100和套筒200较大的抗冲刷强度。为了方便套筒200与桩基400之间装配，套筒200的内径与桩基400的外径之间的距离为10mm～20mm，且对于导管架桩基的每个套筒200的高度可以设置为不同的高度。
41.本发明公开的用于导管架桩基础冲刷的防护结构，通过将底板100直接与海床面接触，阻隔了海床表面与海水直接接触，同时在底板100上设置有多个桩基400穿入的安装孔101，可用于导管架桩基础复杂的结构体系，从而可以有效地防止导管架桩基础附近的海床被冲刷，并且套筒200套设于桩基400的外侧，同时在套筒200与桩基400之间通过密封组件300密封，以防止海水进入到套筒200内和底板100的内部，使得套筒200内和底板100内部的流体处于静止状态，达到减少冲刷的效果。
42.与现有技术相比，本发明公开的用于导管架桩基础冲刷的防护结构，通过设置底板100与海床面接触，以阻隔海床表面与海水直接接触，从而有效地防止导管架桩基础附近的海床被冲刷，同时通过套筒200和密封组件300的配合，以防止海水进入到套筒200内和底板100的内部，使得套筒200内和底板100内部的流体处于静止状态，达到减少冲刷的效果，进而通过被动防护的方式增强了导管架基础的防冲刷特性。
43.进一步地，如图1所示，在一具体实施例中，套筒200表面设置有扰流槽201，以减小桩基400周围的流动强度，且扰流槽201的个数至少为四个，各个扰流槽201沿套筒200的周向均匀分布，以对不同方向的来流进行扰动，进而减弱桩基400周围的流动强度。具体地，扰流槽201为设置于套筒200外侧壁的矩形凹槽，当然也可以为其它形状的凹槽，比如波浪状凹槽。当海水冲击套筒200的外侧壁时，与套筒200上的扰流槽201的侧壁发生撞击，以消耗掉海水冲刷的能量，同时可起到缓冲的作用，从而增加套筒200的阻尼效果，减弱桩基400周围海水的流动强度，进而通过主动方式降低海水对桩基400的冲刷作用。需要说明的是，扰流槽201的个数不仅仅局限于上述实施例中的四个，也可以为五个、六个等，从而提高套筒200的阻尼效果。
44.进一步地，如图2所示，在一具体实施例中，密封组件300包括金属壳体301和设置于金属壳体301内部的橡胶垫302，且橡胶垫302的内径小于桩基400的外径，以保证套筒200与桩基400之间的密封性，并且套筒200为金属材质，以保证较大的抗冲刷强度，且套筒200和金属壳体301的外表面涂覆有防腐材料，可防止海水的腐蚀性，延长防护结构的使用寿命。具体地，套筒200的第一端焊接于底座上，套筒200的第二端与密封组件300的金属壳体301之间可拆卸连接。其中，如图3所示，套筒200的第二端设置有连接部202，金属壳体301与连接部202螺纹连接。在本实施例中，套筒200的连接部202外表面设置有外螺纹，在金属壳体301的内壁设置有内螺纹，当套筒200的连接部202与金属壳体301螺纹连接后，使得金属壳体301外表面与套筒200的外表面平齐，在保证密封性的同时，减小应力集中的产生。并且
通过将橡胶垫302的内径略小于桩基400的外径，以保证套筒200与桩基400之间的密封性，从而避免海水进入到套筒200内和底板100的内部，使得套筒200内和底板100内部的流体处于静止状态，达到减少冲刷的效果。当然，套筒200第二端的内壁也可设置内螺纹，金属壳体301的外表面设置外螺纹，金属壳体301与套筒200第二端螺纹连接后，使得密封组件300的金属壳体301插入套筒200内，从而将密封组件300与套筒200可靠连接。
45.本发明实施例公开的用于导管架桩基础冲刷的防护结构，通过底板100直接与海床面接触，阻隔了海床表面与海水直接接触，可以有效的防止桩基400附近的海床被冲刷，并且套设在桩基400外表面的套筒200设置有扰流槽201，扰流槽201具有扰流作用，可以对不同方向的来流进行扰动，进而减弱桩基400周围海水的流动强度，同时通过密封组件300对套筒200与桩基400之间密封，以防止海水进入到底板100内部以及套筒200内，使得底板100内部以及套筒200内部区域的流体处于静止状态，达到减少冲刷的效果。本发明公开的防护结构可以根据不同的桩基础形式改变套筒200的数量，对桩基础周围的海床进行有效的防护，适用性强，并且结构简单，通过主动防护和被动防护两种防护方式相结合的形式，增强导管架基础的防冲刷特性，同时方便安装且成本较低。
46.本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有设定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。
47.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。