1.本发明涉及海洋工程或桥梁工程中的桩基防护领域，具体涉及一种新型的桩基防冲刷防护结构及其施工方法。
背景技术：
2.海上风电在近几年来不断发展成熟，在可再生能源技术中扮演着重要的角色，引起了全世界的广泛关注。随着我国海上风电开发的迅速发展，大直径单桩基础得到广泛应用。在复杂的海洋环境，像桩基这类结构物会改变当地的流场分布，从而引起局部流速增大、涡激振动等情况，甚至加剧泥沙的运输形成冲刷。因此桩基的冲刷情况也日益严峻，破坏其稳定性，选择合理适用的防冲刷方案对风电场长周期安全稳定运行、保证经济效益具有重要意义。
3.海上风力发电机大直径钢管桩基础在海流和波浪作用下，改变了局部的水动力条件，会在桩周局部产生水流冲击或高速旋转的旋涡，这些水流或旋涡具有较高的冲刷能力，从而在桩基周围形成局部冲刷，对桩基础及上部风机来说都是不利的。根据冲刷原理可知，波流冲刷和海床侵蚀共同作用形成了基础桩周围的冲刷坑，桩基直径越大，冲刷也就越严重，因此采取措施来预防或减缓冲刷对桩基的影响是十分必要的。
技术实现要素：
4.为解决上述的技术问题，本发明提供一种新型的桩基防冲刷防护结构及其施工方法，防冲刷性能优越，可以保障上部风机的安全性及稳定性。而且整体性能好，施工简单，海上作业时间短，可以适应各种复杂的地形。
5.本发明的技术方案：
6.一种新型的桩基防冲刷防护结构，包括土工布、抛石层以及模袋混凝土，
7.所述土工布，平铺于钢管桩桩基周围的河床或海床上，用以减少桩基周围床面泥沙和碎石的流动；
8.所述抛石层，铺设于桩基周围冲刷坑范围内土工布的上部，填平桩基周围冲刷坑；
9.所述模袋混凝土，位于土工布和抛石层上部，通过在模袋中高压泵灌入混凝土或水泥砂浆，当其固结后形成具有一定强度的模袋混凝土整体结构。
10.所述土工布为30kn/m的有纺土工布，铺设范围能完全覆盖桩基周围冲刷坑。
11.所述抛石层采用袋装块石或直接抛填的形式，抛石层的块石粒径为5～15cm。
12.所述抛石层将冲刷坑填充平整，填充高度不超过海床或河床的自然高度。
13.所述模袋混凝土的厚度为20～50cm。
14.一种新型的桩基防冲刷防护结构施工方法，包括以下具体步骤：
15.在钢管桩桩基周围的河床或海床上的冲刷坑周围铺设土工布，同时用碎石块或袋装砂临时固定；
16.待潜水员下水检查后，采用长臂挖机或开体驳抛碎石，铺设抛石层；
17.在抛石层上铺设模袋，在模袋中高压泵灌入混凝土或水泥砂浆，当其固结后形成具有一定强度的模袋混凝土整体结构，完成桩基防冲刷防护结构施工。
18.所述土工布在厂家生产的土工布基础上按照铺设范围对尺寸进行加工，按照水流方向进行铺设，并保证铺设均匀，不产生卷边、折叠。
19.所述抛石层铺设位置准确，与冲刷坑结合良好，填充平整，填充高度不超过海床或河床的自然高度。
20.模袋混凝土施工具体为，通过船舶上的混凝土泵机，将混凝土通过直径为7cm的软管泵送至水下抛石层上铺设好的模袋内，首先潜水员下水检查铺设好的模袋，在水下将软管管口插入模袋的袖口中，袖口附件混凝土填充好后将泵管移至下一个袖口继续填充，袖口中泵管移出后立刻对此袖口进行绑扎，最后确认混凝土模袋是否成功填充，并检查模袋填充质量。
21.所述模袋混凝土的厚度通过模袋内的吊筋进行约束来控制，模袋混凝土一次喷灌成型，厚度为20～50cm。
22.所述模袋混凝土的强度可以承受较强的床面水流流速以及300pa的剪切应力，模袋混凝土所受的上举力小于其水下自重，所述模袋混凝土在施工过程中需要对混凝土流动性和产品完成度进行检测，实现混凝土高流动性的同时又不出现离析泌水。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果是：随着海上风机逐渐朝着深水化和大型化方向发展，桩基处的水流流速也会逐渐增大，导致防冲刷措施的成本越来越高，而本发明提出的新型的桩基防冲刷防护结构，材料采用土工布加碎石以及模袋混凝土，施工工艺简单，整体成本较低，经济效益好。
24.本发明适用范围广，施工简单安全，模袋混凝土的厚度可通过模袋内的吊筋进行约束来控制，通常采用一次喷灌成型。当风电基础位于水深较大的区域时，模袋混凝土还可以直接进行水下灌注施工。
25.本发明的抗冲刷能力强，最上层的模袋混凝土其固结后形成具有一定强度的模袋混凝土整体结构，和先前铺设的土工布、抛石层一起形成了刚性板状防冲块，贴附于海床上，和桩基贴合紧密，不易产生冲刷点，抵抗波浪破坏作用效果显著。
附图说明
26.图1为本发明土工布及碎石层结构图；
27.图2为本发明整体结构图；
28.图3为本发明防冲刷设计的三维剖面图。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
30.请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：
31.一种新型的桩基防冲刷防护结构，包括土工布3、抛石层4以及模袋混凝土5，
32.所述土工布3，平铺于钢管桩2桩基周围的河床或海床1上，用以减少桩基周围床面泥沙和碎石的流动；
33.所述抛石层4，铺设于桩基周围冲刷坑范围内土工布3的上部，填平桩基周围冲刷坑；
34.所述模袋混凝土5，位于土工布3和抛石层4上部，通过在模袋中高压泵灌入混凝土或水泥砂浆，当其固结后形成具有一定强度的模袋混凝土整体结构。
35.所述土工布3为30kn/m的有纺土工布，铺设范围能完全覆盖桩基周围冲刷坑。
36.所述抛石层4采用袋装块石或直接抛填的形式，抛石层4的块石粒径为5～15cm。
37.所述抛石层4将冲刷坑填充平整，填充高度不超过海床或河床的自然高度。
38.所述模袋混凝土5的厚度为20～50cm。
39.一种新型的桩基防冲刷防护结构施工方法，包括以下具体步骤：
40.在钢管桩2桩基周围的河床或海床1上的冲刷坑周围铺设土工布3，同时用碎石块或袋装砂临时固定；
41.待潜水员下水检查后，采用长臂挖机或开体驳抛碎石，铺设抛石层4；
42.在抛石层4上上铺设模袋，在模袋中高压泵灌入混凝土或水泥砂浆，当其固结后形成具有一定强度的模袋混凝土整体结构，完成桩基防冲刷防护结构施工。
43.所述土工布3在厂家生产的土工布基础上按照铺设范围对尺寸进行加工，按照水流方向进行铺设，并保证铺设均匀，不产生卷边、折叠。
44.所述抛石层4铺设位置准确，与冲刷坑结合良好，填充平整，填充高度不超过海床或河床的自然高度.
45.所述模袋混凝土5的厚度通过模袋内的吊筋进行约束来控制，模袋混凝土5一次喷灌成型，厚度为20～50cm。
46.所述模袋混凝土5的强度可以承受较强的床面水流流速以及300pa的剪切应力，模袋混凝土5所受的上举力小于其水下自重，所述模袋混凝土5在施工过程中需要对混凝土流动性和产品完成度进行检测，实现混凝土高流动性的同时又不出现离析泌水。
47.本实例中，模袋混凝土施工具体为，通过船舶上的混凝土泵机，将混凝土通过直径约为7cm的软管泵送至水下铺设好的模袋内。首先潜水员下水检查铺设好的模袋，在水下将软管管口插入模袋的袖口中，袖口附件混凝土填充好后将泵管移至下一个袖口继续填充，袖口中泵管移出后立刻对此袖口进行绑扎，最后确认混凝土模袋是否成功填充，并检查模袋填充质量。
48.本发明提出的新型的桩基防冲刷防护结构，材料采用土工布加碎石以及模袋混凝土，施工工艺简单，整体成本较低，经济效益好。
49.本发明适用范围广，施工简单安全，模袋混凝土的厚度可通过模袋内的吊筋进行约束来控制，通常采用一次喷灌成型。当风电基础位于水深较大的区域时，模袋混凝土还可以直接进行水下灌注施工。
50.本发明的抗冲刷能力强，最上层的模袋混凝土其固结后形成具有一定强度的模袋混凝土整体结构，和先前铺设的土工布、抛石层一起形成了刚性板状防冲块，贴附于海床上，和桩基贴合紧密，不易产生冲刷点，抵抗波浪破坏作用效果显著。
51.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以
理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。