專利名稱：樁－桶基礎(chǔ)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海岸、近海及深海工程的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)類型，特別是一種樁-桶基礎(chǔ)，它適用于對海岸工程、海洋工程的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)施。
背景技術(shù)：
目前對碼頭工程、海岸工程和海洋工程的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)通常采用樁基礎(chǔ)或重力式基礎(chǔ)，以及近年研究的桶型基礎(chǔ)。重力式基礎(chǔ)主要是利用基礎(chǔ)自重保持自身及結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，承擔(dān)荷載并向海底地基擴(kuò)散應(yīng)力，但重力式基礎(chǔ)的尺寸大，受風(fēng)、波浪、海流的影響大，容易造成基礎(chǔ)失穩(wěn)。樁基礎(chǔ)是樁通過植入海底地基的樁側(cè)表面的摩擦力作用和樁端的端部阻力承擔(dān)荷載，樁基礎(chǔ)具有較高的承載力和穩(wěn)定性，可以減少樁頂連結(jié)承臺上建筑物沉降和不均勻沉降。近幾年，在海洋工程已用一種新型的桶基礎(chǔ)，桶基礎(chǔ)為一圓形柱殼，柱殼頂部加一圓形頂蓋，通過頂蓋中部連接系桿至海面與承臺連接，類似于一個倒扣的桶，沉放在海底的泥石軟土地基里。但是，桶基礎(chǔ)的抗拔和抗壓承載力受到桶基礎(chǔ)的直徑和高度的限制，其穩(wěn)定性易受泥砂軟土流動性的影響?，F(xiàn)有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)類型存在的主要問題是，由于海岸和海洋工程的荷載條件和環(huán)境條件十分復(fù)雜，很難實(shí)現(xiàn)地基基礎(chǔ)能夠同時承受很大的上拔荷載、水平荷載和下壓荷載的作用。為此，需要研究一種承載力高、抗位移能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好的新型基礎(chǔ)，以取代眾多數(shù)量深長樁的海上平臺基礎(chǔ)，直接支承碼頭工程結(jié)構(gòu)、單體海洋工程結(jié)構(gòu)和海岸工程結(jié)構(gòu)。
在碼頭工程結(jié)構(gòu)和海洋工程結(jié)構(gòu)中，采用樁基礎(chǔ)，需要植入很多數(shù)量的直樁，甚至需要植入斜樁，以承擔(dān)重型的上拔、下壓和水平荷載。海上樁基礎(chǔ)施工作業(yè)的難度高，為減少樁的數(shù)量，一直在尋求一種樁數(shù)少、承載力高、可靠穩(wěn)定的新型基礎(chǔ)。桶型基礎(chǔ)是近年來應(yīng)用于海洋工程的新型基礎(chǔ)，可以設(shè)計(jì)成為僅能夠承受拉拔荷載類似于“錨”的桶形基礎(chǔ)，或設(shè)計(jì)為可以移動并重復(fù)使用的、可以承受下壓、上拔和水平荷載的桶基礎(chǔ)。由于桶形基礎(chǔ)的抗拔承載力較高，便于施工，可以回收重復(fù)利用，桶基礎(chǔ)會在海洋工程中得到應(yīng)用和發(fā)展。但是，由于桶基礎(chǔ)的沉放特性適合于海底的泥砂軟土地基條件，要得到較大的承載能力，桶基礎(chǔ)的直徑和高度必須很大，這就造成了設(shè)計(jì)理論研究和工程制造、拖航、沉放的很大難度；同時，由于桶基礎(chǔ)沉放于海底的泥砂軟土中，基礎(chǔ)的沉降和水平位移不宜控制。因此，在重型荷載、深水條件下，現(xiàn)有的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式有其嚴(yán)重的不足之處，其重要原因是樁的數(shù)量多，未能很好的解決基礎(chǔ)水平與上拔抗力，桶基礎(chǔ)對硬質(zhì)基床的不適用性及抗水平能力弱。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述碼頭工程、海岸工程和海洋工程的常用基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)類型的不足，本發(fā)明提出了一種適用于碼頭、海岸、海洋工程的，能夠承受重型的上拔、下壓、水平荷載的，能有效縮短施工工期，減少工程造價(jià)，確保工程質(zhì)量的樁-桶基礎(chǔ)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是采用樁基礎(chǔ)和桶基礎(chǔ)的各自優(yōu)點(diǎn)，會聚樁的抗拔、抗壓荷載能力與桶的抗水平荷載能力，進(jìn)行優(yōu)勢互補(bǔ)，克服各自的缺陷，形成一種新型的、具有可靠承載能力的，樁基礎(chǔ)和桶基礎(chǔ)結(jié)合而成的樁-桶基礎(chǔ)。該樁-桶基礎(chǔ)由樁構(gòu)件和頂蓋中心設(shè)置孔洞的桶構(gòu)件組成，樁穿過桶頂蓋中心孔洞組成“巾”字形結(jié)構(gòu)。樁-桶基礎(chǔ)施工時，根據(jù)工程區(qū)域的海洋、水文、地質(zhì)等條件、工程建設(shè)項(xiàng)目的要求，進(jìn)行樁的長度、直徑與桶的直徑、高度、壁厚，樁、桶植入海洋地基標(biāo)高的設(shè)計(jì)；在樁、桶植入海洋地基后，樁與桶頂蓋交接處進(jìn)行可靠有效固接。這樣，樁頂連接承臺上的荷載，經(jīng)樁的頂部傳遞至樁與桶的交接處，再經(jīng)樁與桶傳至海底地基。
有益效果本發(fā)明方法采用樁與桶基礎(chǔ)相結(jié)合，充分利用了樁的抗壓承載能力高、桶的抗拔能力高的特點(diǎn)，由于樁和桶的結(jié)合，在海底地基的樁與桶的結(jié)合處，樁-桶與基床的大面積接觸，樁與桶形成的大剛度的空間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式，使得樁-桶基礎(chǔ)具有很高的抗水平荷載能力。由于樁-桶基礎(chǔ)的抗壓、抗拔和抗水平承載能力很高，可以支承荷載集中的海上重型結(jié)構(gòu)物，并大量減少基礎(chǔ)的數(shù)量，有效減少海上施工作業(yè)時間，減少工程造價(jià)。樁-桶基礎(chǔ)的適用面廣，在基床深部的土層有無硬土層時均可以應(yīng)用。樁-桶基礎(chǔ)的“桶”部分可以與“樁”脫離，經(jīng)正壓充氣拔起后重復(fù)使用。
經(jīng)專門模擬試驗(yàn)證明，樁-桶基礎(chǔ)的施工時間為傳統(tǒng)的樁基礎(chǔ)的1/4～1/2，工程造價(jià)為樁基礎(chǔ)的60％～80％，而且操作簡便，桶基礎(chǔ)可以重復(fù)使用，施工過程中無任何污染和廢棄物，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。


圖1為本發(fā)明樁-桶基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明樁-桶基礎(chǔ)埋設(shè)效果示意圖。
圖3為本發(fā)明樁-桶基礎(chǔ)施工流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明樁-桶基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
參見圖1，2為圓形桶殼，1為桶殼2頂部的圓形頂蓋，在頂蓋1的中心設(shè)置孔洞4。將樁3穿過頂蓋1的孔洞4，組成“巾”字型樁-桶基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)；樁-桶基礎(chǔ)構(gòu)件的材料采用鋼筋混凝土或鋼，樁3的長度與直徑，桶殼2的高度與直徑，桶殼2、頂蓋1的厚度，以及樁-桶基礎(chǔ)植入海底地基的標(biāo)高，由海洋工程的設(shè)計(jì)要求-承受上拔、下壓、水平荷載以及海底地基條件所確定。參見圖2，樁-桶基礎(chǔ)海底安裝施工時，先進(jìn)行桶的沉放，采用正壓或負(fù)壓的方法，將桶植入海底地基至設(shè)計(jì)標(biāo)高，再將樁穿過孔洞4，植入海底地基至設(shè)計(jì)標(biāo)高，最后用連接件將樁-桶交接處可靠有效固結(jié)；通過露出海平面的樁頂與承臺的連結(jié)，完成海洋工程的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工。這樣，承臺的荷載經(jīng)樁頂傳遞至樁-桶結(jié)構(gòu)交接處，再經(jīng)樁-桶傳至海底地基。圖3為本發(fā)明樁-桶基礎(chǔ)加工制作、埋設(shè)施工流程示意圖，經(jīng)專門模擬海底地基狀況的試驗(yàn)，證明樁-桶基礎(chǔ)會聚了樁基礎(chǔ)的抗拔、抗壓荷載與桶基礎(chǔ)的抗水平荷載的能力，克服了樁基礎(chǔ)與桶基礎(chǔ)的缺陷，是海岸、近海及深海工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的重大技術(shù)進(jìn)步。
權(quán)利要求
1.一種樁-桶基礎(chǔ)，包含樁基礎(chǔ)構(gòu)件、桶基礎(chǔ)構(gòu)件，其特征在于a.桶頂蓋(1)的中心設(shè)置孔洞(4)，b.樁3穿過孔洞(4)，組成“巾”字形樁-桶基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樁-桶基礎(chǔ)，其特征在于a.樁-桶基礎(chǔ)海底施工時，桶植入海底地基后，樁穿過孔洞(4)植入海底地基，b.樁-桶交接處由連接件固結(jié)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種適用于海岸、近海及深海工程的樁－桶基礎(chǔ)，其特點(diǎn)是由樁和頂蓋中心設(shè)置空洞的桶組成，樁穿過桶頂蓋中心設(shè)置的空洞成“巾”字型結(jié)構(gòu)。施工時，先將桶植入海底地基預(yù)定標(biāo)高位置，再將樁穿過桶頂蓋中心設(shè)置的空洞植入海底地基預(yù)定標(biāo)高位置，最后將樁、桶交接處固結(jié)。本發(fā)明能承受重型上拔、下壓、水平荷載，經(jīng)專門模擬試驗(yàn)證明，樁－桶基礎(chǔ)的施工時間為傳統(tǒng)的樁基礎(chǔ)的1/4～1/2，工程造價(jià)為樁基礎(chǔ)的60％～80％，操作簡便，桶基礎(chǔ)可以重復(fù)使用，施工過程中無任何污染和廢棄物，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
文檔編號E02D27/52GK1995557SQ200610117678
公開日2007年7月11日 申請日期2006年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月27日
發(fā)明者劉文白, 周健, 戴光岳, 王夢瑜 申請人:上海海事大學(xué)