一种土工围毯及其制作方法与流程

本发明涉及水工建筑物冲刷防护，尤其是一种土工围毯及其制作方法。

背景技术：

1、水流-结构-海床相互作用十分复杂，其中冲刷问题尤为突出。当水流通过桩基、桥墩、防波堤等结构物时发生绕流，结构物周围的水流状态急剧变化从而形成漩涡，同时结构物附近的水流流速急剧增加，导致结构物周围海床表面的剪切力增大，冲蚀海床表面的松散土颗粒，降低结构物的埋深，进而威胁结构物整体稳定性。包括海上风电桩基础、桶式基础、护岸、防波堤、码头、内河航道等在内的能源、水利、水运工程中均面临这一严峻问题，已成为制约行业降本增效的关键因素。

2、传统常用的冲刷防护措施主要有抛石、砂被、砂袋、石笼网袋、护圈以及牺牲桩等，总体防护思路为改变水工建筑物周围海床及河道表面的流速和增强海床抗冲刷能力，从而降低冲刷效应，但传统冲刷防护措施存在施工耗材大、施工工艺复杂、投资大以及防护周期短等问题，从而引发维护成本高、维护频率高等问题。针对上述现象，目前还提出了利用固化土及仿生草等新型的防护形式。

3、申请公布号为cn 113700055a的专利公开了一种用于海上风电桩基基础防冲刷的袋装流态固化土及回填方法，该方法通过一定配合比的水泥、淤泥以及固化剂提出了具有良好流动性的流态固化土，并利用模袋减小了水流对固化土的冲散，最终通过多个装有固化土模袋堆叠形成对冲刷坑的覆盖。但该方法不能保证模袋间的间隙被流态固化土完全充满，若缝隙贯通，将发生新的冲刷，抗冲刷效果将会大打折扣。

4、授权公告号为cn 217870640 u的专利公开了一种海上风电机组桩基础固化土防冲刷结构，该结构通过套筒与桩基础外侧连接，并设置加料管，能够实现对固化土的长期维护。但该方法是在风电基础外部增加结构，会改变风电基础的整体振动频率，目前这一影响的大小未知，风机整体是否处于共振风险区也是未知，对风机的运营产生严重影响。

5、授权公告号为cn 217630134 u的专利公开了一种带仿生草的混凝土联锁排防冲刷装置及其制备装置，通过模具和扣具将连接绳、混凝土块以及仿生草浇筑为一个整体，能够保证结构的整体性和一定的防冲刷效果。但这种装置混凝土块之间仅通过尼龙绳连接，在海洋环境下韧性较差，尼龙绳无法发挥作用时结构整体将大打折扣，无法提供长期稳定的防冲刷效果。

6、授权公告号为cn 217630134 u的专利公开了一种带仿生草的混凝土联锁排防冲刷装置，通过连接件将同方向的斜平行四边形混凝土块按照一定角度连成一个整体，利用仿生草的柔软特性来降低海床表面的水流速，同时还设置凸台使相邻混凝土块通过凸台拼成一体，减少对混凝土块缝隙的冲刷。但其对海上施工作业精度要求极高，而海上环境十分恶劣，满足施工条件的窗口期较短，如何在有限时间内精准的将混凝块凹凸台进行拼接，完成大规模施工，成为制约其发展的重要因素。

7、因此，针对上述技术存在的不足，亟需提出一种便于施工，且防护效果好的防冲刷结构及施工方法。

技术实现思路

1、为解决上述现有技术问题，本发明提供一种土工围毯，包括：

2、土工布，铺设于海床面且围设于目标建筑物的外侧；所述土工布具有布置区、及设置在所述布置区外侧的边缘区；

3、第一混凝土块组件，设置于所述布置区上，适于改变至少部分流向至所述第一混凝土块组件的水流的流向；

4、第二混凝土块组件，设置于所述边缘区以使得所述土工布的边缘区在所述第二混凝土块组件的重力作用下被压实；所述第二混凝土块组件与所述第一混凝土块组件通过第一连接件连接；

5、水泥浆组件，与所述第一混凝土块组件分别设置于所述土工布的两侧，适于增加所述第一混凝土块组件与所述海床面之间的粗糙度。

6、在其中一个实施例中，所述第一混凝土块组件包括若干个所述第一混凝土块，相邻两个所述第一混凝土块之间通过第二连接件连接；

7、所述水泥浆组件包括与若干个所述第一混凝土块一一对应的若干个水泥浆件，每个所述水泥浆件的面积小于等于所述第一混凝土块的底面面积。

8、在其中一个实施例中，每个所述水泥浆件为水胶比为0.3的无机-有机高聚态胶体。

9、在其中一个实施例中，每个所述第一混凝土块包括具有镂空部的本体、及安装于所述镂空部的第一肋板和第二肋板，所述第一肋板和所述第二肋板之间具有夹角。

10、在其中一个实施例中，所述第一肋板和所述第二肋板上皆设置有孔洞，所述孔洞适于供流向至所述第一混凝土块的水流剩余部分穿过。

11、在其中一个实施例中，相邻两个所述第一混凝土块之间的间距可调整。

12、在其中一个实施例中，所述本体为正方体。

13、在其中一个实施例中，所述第二混凝土块组件包括若干个第二混凝土块，相邻两个所述第二混凝土块之间通过第三连接件连接；每个所述第二混凝土块实心设置；

14、所述边缘区设置有固定件，所述第二混凝土块与所述固定件螺纹连接。

15、在其中一个实施例中，所述土工布为高强度耐腐蚀土工布。

16、本发明还提供一种土工围毯的制作方法，包括：

17、浇筑第一混凝土块组件及第二混凝土块组件，并将浇筑后的所述第一混凝土块组件和所述第二混凝土块组件运输至目标建筑物的附近；

18、在目标建筑物附近利用水下监测定位系统以确定土工布的铺设位置；

19、根据确定的所述土工布的铺设位置及所述第一混凝土块组件安装于所述土工布上的位置，向海床面泵送水泥浆件，以在所述海床面形成水泥浆组件；

20、铺设所述土工布于所述水泥浆组件上；

21、根据所述水泥浆组件的流变特性以将所述第一混凝土块组件安装于所述土工布的布置区，并将所述第二混凝土块组件安装于所述土工布的边缘区。

22、本发明的有益效果体现在，通过设置有第一混凝土块组件、第二混凝土块组件及水泥浆组件，水泥浆组件适于将第一混凝土块组件和土工布实现化学粘接，增加第一混凝土块组件和海床面的粗糙度；第一混凝土块组件适于改变至少部分流向至其的水流的流向，以在第一混凝土块组件附近形成上升流，进而将海底营养物质往垂直水流方向运送，丰富了海上风电基础周围的生物种类和数量，尽可能减小施工和土工围毯整体结构对海洋环境的影响，绿色环保；

23、并且，每个水泥浆件的面积小于等于每个第一混凝土块的底面面积，避免出现掏蚀现象，从而达到降低成本且提高防护效果。

技术特征：

1.一种土工围毯，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的土工围毯，其特征在于：所述第一混凝土块组件包括若干个所述第一混凝土块，相邻两个所述第一混凝土块之间通过第二连接件连接；

3.根据权利要求2所述的土工围毯，其特征在于：每个所述水泥浆件为水胶比为0.3的无机-有机高聚态胶体。

4.根据权利要求2所述的土工围毯，其特征在于：每个所述第一混凝土块包括具有镂空部的本体、及安装于所述镂空部的第一肋板和第二肋板，所述第一肋板和所述第二肋板之间具有夹角。

5.根据权利要求4所述的土工围毯，其特征在于：所述第一肋板和所述第二肋板上皆设置有孔洞，所述孔洞适于供流向至所述第一混凝土块的水流剩余部分穿过。

6.根据权利要求4所述的土工围毯，其特征在于：相邻两个所述第一混凝土块之间的间距可调整。

7.根据权利要求1所述的土工围毯，其特征在于：所述本体为正方体。

8.根据权利要求1所述的土工围毯，其特征在于：所述第二混凝土块组件包括若干个第二混凝土块，相邻两个所述第二混凝土块之间通过第三连接件连接；每个所述第二混凝土块实心设置；

9.根据权利要求1所述的土工围毯，其特征在于：所述土工布为高强度耐腐蚀土工布。

10.一种土工围毯的制作方法，其特征在于，包括：

技术总结本发明涉及一种土工围毯及其制作方法，属于水工建筑物冲刷防护技术领域。其中，土工围毯包括：土工布，铺设于海床面且围设于目标建筑物的外侧；土工布具有布置区、及设置在布置区外侧的边缘区；第一混凝土块组件，设置于布置区上，适于改变至少部分流向至第一混凝土块组件的水流的流向；第二混凝土块组件，设置于边缘区以使得土工布的边缘区在第二混凝土块组件的重力作用下被压实；第二混凝土块组件与第一混凝土块组件通过第一连接件连接；水泥浆组件，与第一混凝土块组件分别设置于土工布的两侧，适于增加第一混凝土块组件与海床面之间的粗糙度。通过上述方法，可提高防护效果及增强韧性，同时能够改善水工建筑物周围生态环境。技术研发人员：韩迅,蔡正银,关云飞,敬元旭,张健翼,耿之周,张晨,韩孝峰,徐菲,刘清君,王羿,朱洵,顾行文,任国峰,唐译,郭万里受保护的技术使用者：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院技术研发日：技术公布日：2024/5/27