專利名稱：框架壁樁式碼頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水工建筑物，尤其涉及一種框架壁樁式碼頭。
背景技術(shù)：
水工建筑物的主要特點(diǎn)是受自然條件制約多，工作條件復(fù)雜，施工難度大，因此其結(jié)構(gòu)形式的選擇在滿足工程使用要求的同時(shí)，還必須考慮對(duì)工程場(chǎng)地環(huán)境的適用性，施工的便捷性和經(jīng)濟(jì)性。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的水工建筑物有著結(jié)構(gòu)可靠性好、施工技術(shù)成熟的優(yōu)點(diǎn)，但其在實(shí)際使用中有著諸多的限制因素。目前，以碼頭結(jié)構(gòu)為例，其傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式主要分為三種:板樁式、重力式和高樁式。板樁式碼頭依靠板樁入土部分的側(cè)向土抗力和安放在碼頭上部的錨碇結(jié)構(gòu)維持其整體的穩(wěn)定性。該結(jié)構(gòu)形式具有結(jié)構(gòu)簡單、施工簡便、挖填方少、造價(jià)較低、對(duì)復(fù)雜地基適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在港口和水利工程中有著廣泛的應(yīng)用。但由于板樁碼頭存在著結(jié)構(gòu)整體性和耐久性較差，承受荷載較小的缺點(diǎn)，所以通常只用于中小型碼頭。重力式碼頭依靠結(jié)構(gòu)本身以及其上面填料的重量維持其在各種工況下的抗滑和抗傾覆穩(wěn)定性。該結(jié)構(gòu)形式具有耐久性好、技術(shù)成熟、能承受較大的船舶荷載及碼頭地面荷載的優(yōu)點(diǎn)。該結(jié)構(gòu)形式的缺點(diǎn)是砂石材料用量大，結(jié)構(gòu)自重大，對(duì)地基條件要求高。高樁式碼頭通過樁臺(tái)將作用在碼頭上的荷載和外力分配給基樁傳至地基中。這種結(jié)構(gòu)有著自重輕、預(yù)制程度高、對(duì)環(huán)境影響小的優(yōu)點(diǎn)，但耐久性較差，對(duì)荷載的適應(yīng)能力弱于重力式和板樁式。高樁碼頭在我國沿海地基較軟的港口中有著廣泛的應(yīng)用。高樁式碼頭面層和樁基均露出水面，受風(fēng)·浪影響大，耐久度較差，僅靠樁基承載，正在能力很弱。申請(qǐng)?zhí)?200820074231.7公開了一種分離卸荷式板樁岸壁結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括有前墻、錨碇墻、錨碇拉桿，在所述前墻的后方設(shè)置卸荷承臺(tái)，在卸荷承臺(tái)的下方連接有起支撐作用的樁，所述前墻、卸荷承臺(tái)和錨碇墻之間由錨碇拉桿連接起來或前墻與卸荷承臺(tái)之間及卸荷承臺(tái)與錨碇墻之間由錨碇拉桿連接起來。該發(fā)明的效果是該板樁結(jié)構(gòu)能有效地減小作用于碼頭的前墻的土壓力。但該發(fā)明的豎向承載能力仍然較低，無法承受較大的碼頭堆貨荷載。申請(qǐng)?zhí)?201020680301.0公開了一種帶有抗滑板的碼頭結(jié)構(gòu)，由墻身塊體、胸墻、抗滑板、基床、地基、填料組成，墻身塊體可以采用沉箱，也可以采用扶壁或者實(shí)心方塊?？够逶O(shè)置在墻身塊體的下面，與墻身塊體通過鋼筋連接形成整體。抗滑板可以采用澆筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，埋設(shè)在基床內(nèi)或者埋設(shè)在基床和地基內(nèi)。抗滑板也可以采用預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，埋設(shè)在基床內(nèi)或者埋設(shè)在基床和地基內(nèi)。該發(fā)明在碼頭墻身下設(shè)置抗滑板，能夠發(fā)揮抗滑板的抗滑作用，提高碼頭的抗滑穩(wěn)定性，減小碼頭的位移，提高碼頭的使用效果。但該發(fā)明對(duì)地基承載能力要求高，不適用于淤泥質(zhì)軟土地基的地區(qū)。申請(qǐng)?zhí)?201120044507.9公開了一種全直樁碼頭結(jié)構(gòu)由樁基、上部結(jié)構(gòu)、連接結(jié)構(gòu)、岸坡結(jié)構(gòu)和地基組成。碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)置連接結(jié)構(gòu)將樁基和上部結(jié)構(gòu)連接形成整體，連接結(jié)構(gòu)由基礎(chǔ)梁、立柱、撐桿組成，連接結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)梁設(shè)置在使用期水位線以下。連接結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)梁、立柱、撐桿，可以采用混凝土結(jié)構(gòu)，也可以采用鋼結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)梁可以采用梁結(jié)構(gòu)，也可以采用承臺(tái)結(jié)構(gòu)。碼頭結(jié)構(gòu)在無水的條件下進(jìn)行施工，施工完成后放水形成碼頭和港池。該發(fā)明減小樁基的自由長度，提高碼頭結(jié)構(gòu)的水平抗力和剛度。但該發(fā)明仍存在著傳統(tǒng)高樁式碼頭的耐久性差、承載能力低的缺點(diǎn)。目前碼頭水工建筑物逐漸向大型化、深水化發(fā)展，場(chǎng)地條件越發(fā)復(fù)雜，施工難度加大，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式已不能滿足工程要求。因此能適應(yīng)更復(fù)雜條件的新型水工建筑物結(jié)構(gòu)的開發(fā)研究就變得十分迫切。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種框架壁樁式碼頭，結(jié)合板樁式碼頭與重力式碼頭的優(yōu)點(diǎn)，具有地基適應(yīng)性強(qiáng)，尤其適合我國沿海淤泥質(zhì)地基海岸；可承受較大的船舶荷載及地面荷載、耐久性高、砂石材料用量少等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，一種框架壁樁式碼頭，包括碼頭面層、樁基、裙板和回填土，其特征是:所述樁基采用壁樁框架結(jié)構(gòu)，所述壁樁框架結(jié)構(gòu)包括方形框架和壁樁，所述方形框架前后兩側(cè)壁沿其縱向設(shè)有若干壁樁孔，所述壁樁孔中貫穿若干根預(yù)制的壁樁，所述方形框架垂直側(cè)壁的左右壁也設(shè)有壁樁孔，壁樁孔中貫穿有支撐樁，所述方形框架置于壁樁上部，所述方形框架下方迎水側(cè)的壁樁外側(cè)或內(nèi)側(cè)設(shè)有阻擋泥砂的裙板，所述方形框架內(nèi)部置有回填土，所述方形框架上表面鋪設(shè)碼頭面層。所述方形框架采用預(yù)制混凝土框架或金屬框架。所述壁樁頂部現(xiàn)澆混凝土胸墻及帽梁，使壁樁與方形框架構(gòu)成整體水工建筑物結(jié)構(gòu)。所述壁樁采用混凝土樁、預(yù)應(yīng)力混凝土樁或鋼管樁，其截面形狀為圓形、方形或橢圓形。所述方形框架包括導(dǎo)梁、橫梁、連系梁及立柱，所述導(dǎo)梁和連系梁構(gòu)成方框，上下方框通過立柱構(gòu)成整體預(yù) 制混凝土框架，所述導(dǎo)梁上設(shè)有沿其縱向設(shè)有若干壁樁孔，所述立柱上設(shè)有方臺(tái)，方臺(tái)上設(shè)有貫穿支撐樁的壁樁孔。所述連系梁采用普通鋼筋，或預(yù)應(yīng)力筋，所述連系梁起到拉結(jié)前后排壁樁的作用。所述方形框架長度和寬度范圍為5m_40m。所述混凝土胸墻上表面預(yù)制有系船柱和護(hù)輪坎。所述混凝土胸墻側(cè)壁設(shè)有護(hù)舷。 所述裙板采用預(yù)制混凝土板或膜袋混凝土。有益效果:框架壁樁式碼頭具有傳統(tǒng)板樁式和高樁式碼頭地基適應(yīng)性強(qiáng)、構(gòu)件預(yù)制度高、施工簡便的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了板樁式和高樁式耐久性差、承載能力低的缺點(diǎn)?？蚣鼙跇妒酱a頭設(shè)計(jì)地面均布荷載可達(dá)IOOkPa以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于板樁式(IOkPa)和高樁式碼頭(30 50kPa)。與重力式碼頭相比較，壁樁式碼頭具有砂石用量少、地基適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可用于軟質(zhì)地基海岸及缺少砂石料地區(qū)的碼頭建設(shè)，尤其適合我國沿海淤泥質(zhì)地基海岸，如天津、上海地區(qū)。壁樁結(jié)構(gòu)碼頭修改局部構(gòu)造后，可用于圍埝、護(hù)岸工程。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是壁樁的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2中方形框架的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明用于圍埝或護(hù)岸工程的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算示意圖；圖6是ABAQUS整體變形圖；圖7是ABAQUS整體穩(wěn)定性驗(yàn)算圖。圖中:1、預(yù)制混凝土框架，2、壁樁，3、帽梁，4、胸墻，5、壁樁孔，6、導(dǎo)梁，7、連系梁，
8、立柱，9、碼頭面層，10、系船柱，11、護(hù)輪坎，12、護(hù)舷，13，裙板14、回填土，15、支撐樁。
具體實(shí)施例方式
·
以下結(jié)合較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提供的具體實(shí)施方式
詳述如下:詳見附圖1，本發(fā)明提供一種框架壁樁式碼頭，一種框架壁樁式碼頭，包括碼頭面層9、裙板13和回填土 14，碼頭樁基采用壁樁框架結(jié)構(gòu)，壁樁框架結(jié)構(gòu)包括方形框架I和壁樁2，方形框架前后兩側(cè)壁沿其縱向設(shè)有若干壁樁孔5，壁樁孔中貫穿若干根預(yù)制的壁樁，方形框架垂直側(cè)壁的左右壁上也設(shè)有壁樁孔，壁樁孔中貫穿有支撐樁15，壁樁采用混凝土樁、預(yù)應(yīng)力混凝土樁或鋼管樁，其截面形狀為圓形、方形或橢圓形或其它異形截面。方形框架置于壁樁上部，方形框架下方迎水側(cè)的壁樁外側(cè)或內(nèi)側(cè)設(shè)有阻擋泥砂的裙板13，裙板采用預(yù)制混凝土板或膜袋混凝土。裙板可采用預(yù)制或現(xiàn)澆方式施工，也起到防止回填土流失的作用。方形框架內(nèi)部置有回填土 14，回填土為砂土、片石或塊石等。壁樁框架結(jié)構(gòu)上部施作碼頭面層及其他碼頭附屬構(gòu)件。方形框架采用預(yù)制混凝土框架或金屬框架(本實(shí)施例采用預(yù)制混凝土框架)。預(yù)制混凝土框架與若干壁樁構(gòu)成了碼頭樁基，作為水工建筑物結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，其截面尺寸及樁長根據(jù)工程方案設(shè)計(jì)計(jì)算所需承載力確定。壁樁頂部現(xiàn)澆混凝土胸墻4及帽梁3，使壁樁與預(yù)制混凝土框架構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)。壁樁由多根預(yù)制樁聯(lián)結(jié)組成，在地基土層承載力較低時(shí)壁樁基礎(chǔ)可提供較大的承載力，滿足工程的承載力要求。預(yù)制樁采用錘擊、振動(dòng)沉樁或靜力壓樁等方式施工。碼頭下部地基土采取常規(guī)措施進(jìn)行加固，提高承載能力。措施包括施打塑料排水板、換填砂土或打砂樁等方法。混凝土胸墻上表面預(yù)制有系船柱10和護(hù)輪坎11。混凝土胸墻側(cè)壁設(shè)有護(hù)舷12?；炷量蚣苤胁靠筛鶕?jù)計(jì)算需要設(shè)置支撐樁的是數(shù)量，以提高結(jié)構(gòu)受力性能?；炷量蚣芫哂型杆裕蓽p少施工期間波浪荷載的作用。壁樁孔在壁樁施工時(shí)，起到對(duì)壁樁施打進(jìn)行限位、導(dǎo)向的作用。本發(fā)明的優(yōu)選方案是，預(yù)制混凝土框架由導(dǎo)梁6、連系梁7及立柱8，由導(dǎo)梁和預(yù)應(yīng)力連系梁構(gòu)成方框，上下方框再通過立柱構(gòu)成整體預(yù)制混凝土框架，所述壁樁孔預(yù)制在導(dǎo)梁上。連系梁7的數(shù)量是2-4根，與導(dǎo)梁構(gòu)成“口”字或“日”字形或“目”字形方框。連系梁起到拉結(jié)前后排壁樁的作用。立柱上設(shè)有方臺(tái)，方臺(tái)上設(shè)有貫穿支撐樁的壁樁孔。連系梁采用普通鋼筋，或預(yù)應(yīng)力筋，所述連系梁起到拉結(jié)前后排壁樁的作用。方形框架長度和寬度范圍為5m-40m，高度根據(jù)原泥面、設(shè)計(jì)水位及工程需要確定。作為本發(fā)明結(jié)構(gòu)的主要組成部分的混凝土框架具有多重作用，一是與壁樁聯(lián)結(jié)，使整個(gè)框架壁樁式碼頭形成一個(gè)整體；二是框架內(nèi)回填土或砂石料后，整體結(jié)構(gòu)自重大、剛度大，可承受較大的水平及豎向荷載，增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；三是框架上設(shè)有預(yù)留樁孔，對(duì)壁粧的施打進(jìn)行限位，提聞了壁粧的施工精度。詳見圖4，本發(fā)明的碼頭去除碼頭面層及其他碼頭附屬結(jié)構(gòu)后，可用于圍埝、護(hù)岸工程。實(shí)施例如圖1所示，框架壁樁式碼頭的頂面標(biāo)高5m，原泥面標(biāo)高-1.5m，開挖泥面高程-4.5m,設(shè)計(jì)高水位4.3m,設(shè)計(jì)低水位0.5m。壁樁采用PHC管樁，樁徑600mm，壁厚130mm，樁長23m。預(yù)制混凝土框架長15m，寬12.2m,高4m。該碼頭設(shè)計(jì)地面荷載為100kPa/m2。一、地質(zhì)資料地質(zhì)參數(shù)選取《天津港東疆港區(qū)北大圍埝導(dǎo)堤工程地質(zhì)勘察》ZK2鉆孔:表1-1 土體物理力學(xué)指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種框架壁樁式碼頭，包括碼頭面層、樁基、裙板和回填土，其特征是所述樁基采用壁樁框架結(jié)構(gòu)，所述壁樁框架結(jié)構(gòu)包括方形框架和壁樁，所述方形框架前后兩側(cè)壁沿其縱向設(shè)有若干壁樁孔，所述壁樁孔中貫穿若干根預(yù)制的壁樁，所述方形框架垂直側(cè)壁的左右壁也設(shè)有壁樁孔，壁樁孔中貫穿有支撐樁，所述方形框架置于壁樁上部，所述方形框架下方迎水側(cè)的壁樁外側(cè)或內(nèi)側(cè)設(shè)有阻擋泥砂的裙板，所述方形框架內(nèi)部置有回填土，所述方形框架上表面鋪設(shè)碼頭面層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的壁樁式碼頭，其特征是所述方形框架采用預(yù)制混凝土框架或金屬框架。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的壁樁式碼頭，其特征是所述壁樁頂部現(xiàn)澆混凝土胸墻及帽梁，使壁樁與方形框架構(gòu)成整體水工建筑物結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壁樁式碼頭，其特征是所述壁樁采用混凝土樁、預(yù)應(yīng)力混凝土樁或鋼管樁，其截面形狀為圓形、方形或橢圓形。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壁樁式碼頭，其特征是所述方形框架包括導(dǎo)梁、橫梁、連系梁及立柱，所述導(dǎo)梁和連系梁構(gòu)成方框，上下方框通過立柱構(gòu)成整體預(yù)制混凝土框架，所述導(dǎo)梁上設(shè)有沿其縱向設(shè)有若干壁樁孔，所述立柱上設(shè)有方臺(tái)，方臺(tái)上設(shè)有貫穿支撐樁的壁樁孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壁樁式碼頭，其特征是所述連系梁采用普通鋼筋，或預(yù)應(yīng)力筋，所述連系梁起到拉結(jié)前后排壁樁的作用。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壁樁式碼頭，其特征是所述方形框架長度和寬度范圍為5m_40mo
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壁樁式碼頭，其特征是所述混凝土胸墻上表面預(yù)制有系船柱和護(hù)輪坎。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的壁樁式碼頭，其特征是所述混凝土胸墻側(cè)壁設(shè)有護(hù)舷。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的壁樁式碼頭，其特征是所述裙板采用預(yù)制混凝土板或膜袋混凝土。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種框架壁樁式碼頭，包括碼頭面層、樁基、裙板和回填土，其特征是所述樁基采用壁樁框架結(jié)構(gòu)，所述壁樁框架結(jié)構(gòu)包括方形框架和壁樁，所述方形框架前后兩側(cè)壁沿其縱向設(shè)有若干壁樁孔，所述壁樁孔中貫穿若干根預(yù)制的壁樁，所述方形框架垂直側(cè)壁的左右壁也設(shè)有壁樁孔，壁樁孔中貫穿有支撐樁，所述方形框架置于壁樁上部，所述方形框架下方迎水側(cè)的壁樁外側(cè)或內(nèi)側(cè)設(shè)有阻擋泥砂的裙板。有益效果采用框架壁樁式碼頭具有傳統(tǒng)板樁式和高樁式碼頭地基適應(yīng)性強(qiáng)、構(gòu)件預(yù)制度高、施工簡便的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了板樁式和高樁式耐久性差、承載能力低的缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)E02B3/06GK103255742SQ20131019695
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月23日
發(fā)明者李偉, 張佩良, 別社安, 李增軍, 李勛, 劉欣, 劉富強(qiáng), 劉鳳松, 丁文智, 陳強(qiáng), 米劉芳 申請(qǐng)人:天津港航工程有限公司