雙層桶蓋吸力式桶樁復(fù)合基礎(chǔ)及施工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙層桶蓋吸力式桶樁復(fù)合基礎(chǔ)及其施工方法，它包括吸力式桶和承載樁，將承載樁打入海床，吸力式桶定位后排出水汽并下沉，將護(hù)筒套入樁體，以承載樁為導(dǎo)向，采用負(fù)壓吸水下沉至設(shè)計(jì)位置，完成沉貫后在吸力式桶內(nèi)澆筑混凝土，實(shí)現(xiàn)桶樁連接。充分發(fā)揮了樁基礎(chǔ)豎向承載力高的特點(diǎn)，又利用了吸力式桶施工快捷、能承受較大水平力作用的特點(diǎn)。本發(fā)明解決了深水海域大直徑單樁基礎(chǔ)費(fèi)用高，施工困難的問題，充分發(fā)揮了樁基礎(chǔ)豎向承載力高，吸力式桶形基礎(chǔ)水平承載力較好，施工快捷的特點(diǎn)；且結(jié)構(gòu)安全可靠，力學(xué)性能優(yōu)秀，十分適合作為深水海域的海上風(fēng)電機(jī)組等結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。
【專利說明】雙層桶蓋吸力式桶粧復(fù)合基礎(chǔ)及施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及海洋結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地指一種雙層桶蓋吸力式桶樁復(fù)合基礎(chǔ)及施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前海洋結(jié)構(gòu)多采用單樁基礎(chǔ)，三腳架基礎(chǔ)，桶形基礎(chǔ)等。
[0003]單樁基礎(chǔ)制造簡(jiǎn)單，尤其適用于淺水域，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值得到很好的體現(xiàn)，使其成為目前海上風(fēng)電最常用的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式。但單樁基礎(chǔ)對(duì)振動(dòng)和垂直度很敏感，受海底地質(zhì)條件和水深的約束較大，對(duì)設(shè)計(jì)和施工的要求較高，且隨著水深增加，樁徑要相應(yīng)增大，而在海上施工大直徑預(yù)制樁十分困難，安裝時(shí)也需要專用設(shè)備，費(fèi)用昂貴。
[0004]三腳架基礎(chǔ)屬于組合式基礎(chǔ)，其制作成本較高，不適宜較軟的海床，同時(shí)因?qū)Υ驑毒扔兄鴩?yán)格限制，且后期與多腳架結(jié)構(gòu)連接困難，施工費(fèi)用較大。
[0005]桶形基礎(chǔ)是一種新興的海洋基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式，其推薦適用水深為O?20m,桶形基礎(chǔ)可減少制造費(fèi)用且施工速度快，但因?yàn)槿胪辽疃认拗?，其豎向承載力和穩(wěn)定性較差，作為風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)容易發(fā)生傾斜和較大沉降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是要解決上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種既發(fā)揮了樁基礎(chǔ)豎向承載力高的特點(diǎn)，又利用了吸力式桶施工快捷、能承受較大水平力作用的特點(diǎn)的雙層桶蓋吸力式桶樁復(fù)合基礎(chǔ)及施工方法。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種雙層桶蓋吸力式桶樁復(fù)合基礎(chǔ)，它包括吸力式桶和承載樁，其特征在于:所述吸力式桶包括上下分布設(shè)置的上桶蓋和下桶蓋，所述上桶蓋和下桶蓋之間設(shè)有外壁，所述上桶蓋、下桶蓋和外壁圍成桶形結(jié)構(gòu)；所述下桶蓋下端面設(shè)有多個(gè)下端開口的護(hù)筒，所述承載樁套入在護(hù)筒內(nèi)，承載樁穿過下桶蓋并進(jìn)入桶形結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述承載樁與吸力式桶連接成整體式結(jié)構(gòu)。
[0008]上述方案中:
[0009]所述外壁沿豎向向下桶蓋下方方向延伸。
[0010]所述上桶蓋沿中心軸預(yù)留有作業(yè)孔，所述作業(yè)孔通過塔柱與抽取裝置連接。
[0011]所述承載樁與吸力式桶通過在吸力式桶內(nèi)澆筑混凝土連接成整體式結(jié)構(gòu)。
[0012]所述下桶蓋分布有多個(gè)透水細(xì)孔，所述透水細(xì)孔成排設(shè)置，每排透水細(xì)孔以下桶蓋的中心點(diǎn)為端部向外延伸。
[0013]所述中心承載樁上端設(shè)有導(dǎo)向樁。
[0014]—種基于上述雙層桶蓋吸力式桶樁復(fù)合基礎(chǔ)的施工方法，其特征在于，它包括以下步驟:
[0015]I)、將承載粧打入海床，并使承載粧的上端聞?dòng)诤４脖砻妫?br> [0016]2)、吸力式桶運(yùn)至施工水域，將吸力式桶的護(hù)筒對(duì)準(zhǔn)承載樁，通過預(yù)留作業(yè)孔排出吸力式桶內(nèi)水汽，吸力式桶負(fù)壓下沉，下沉過程中以承載樁為導(dǎo)向，至沉貫到指定位置；
[0017]3)、通過預(yù)留作業(yè)孔向吸力式桶內(nèi)澆筑混凝土，將承載樁與吸力式桶連接成整體。
[0018]進(jìn)一步地，步驟I)中，位于中心的承載樁的施工方法為:先采用打樁船完成所述承載樁的水下插打施工，然后在承載樁上端接長(zhǎng)一段作為導(dǎo)向樁，導(dǎo)向樁的上端套在預(yù)留孔中，以使對(duì)吸力式桶的下沉具有導(dǎo)向作用。
[0019]本發(fā)明的有益效果為:
[0020]1、本發(fā)明加強(qiáng)了桶內(nèi)土體與基礎(chǔ)的整體性，形成了穩(wěn)定的質(zhì)量源，結(jié)構(gòu)受力合理；
[0021]2、本發(fā)明穩(wěn)定性好，承載力高，可充分發(fā)揮樁基豎向承載能力高，穩(wěn)定性好的特點(diǎn)；可充分發(fā)揮吸力式桶施工快速，水平承載力較好，適于深水海域的特點(diǎn)；
[0022]3、本發(fā)明施工簡(jiǎn)單，易于定位，綜合造價(jià)低，建設(shè)耗時(shí)短，可充分利用有效作業(yè)時(shí)間，適應(yīng)深水海域惡劣的環(huán)境條件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明所示的雙層桶蓋吸力式桶樁復(fù)合基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)主視圖；
[0024]圖2是本發(fā)明中的吸力式桶結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3是本發(fā)明中下桶蓋結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4是本發(fā)明中承載樁結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5是本發(fā)明吸力式桶自重下沉示意圖
[0028]圖6是本發(fā)明吸力式桶負(fù)壓下沉過程示意圖；
[0029]圖7是本發(fā)明吸力式桶下沉到設(shè)計(jì)位置后的示意圖；
[0030]圖8是本發(fā)明完成混凝土澆筑后的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0032]如圖1、圖2所不的一種雙層桶蓋吸力式桶樁復(fù)合基礎(chǔ),它包括吸力式桶和承載樁4，吸力式桶包括上下分布設(shè)置的上桶蓋I和下桶蓋2，上桶蓋I和下桶蓋2之間設(shè)有外壁5，上桶蓋1、下桶蓋2和外壁5圍成桶形結(jié)構(gòu)；在下桶蓋2下端面設(shè)有多個(gè)下端開口的護(hù)筒3，承載樁4套入在護(hù)筒3內(nèi)，承載樁4穿過下桶蓋2并進(jìn)入桶形結(jié)構(gòu)內(nèi)，承載樁4與吸力式桶連接成整體式結(jié)構(gòu)。
[0033]本實(shí)施例中:
[0034]外壁5沿豎向向下桶蓋2下方方向延伸。
[0035]上桶蓋I沿中心軸預(yù)留有作業(yè)孔7，作業(yè)孔7通過塔柱10與抽取裝置9連接，用于在吸力式桶負(fù)壓下沉?xí)r抽取桶內(nèi)的水氣。
[0036]承載樁4與吸力式桶可以為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)，二者通過在吸力式桶內(nèi)澆筑混凝土 8連接成整體式結(jié)構(gòu)。
[0037]如圖3所示，下桶蓋2分布有多個(gè)透水細(xì)孔6，透水細(xì)孔6成排設(shè)置，每排透水細(xì)孔6以下桶蓋2的中心點(diǎn)為端部向外延伸，以使桶內(nèi)滲流得到優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)吸力式桶沉放到設(shè)計(jì)深度；也為了解決護(hù)筒3入泥后的抽水問題，護(hù)筒3入泥后就通過這些細(xì)孔6來完成下桶蓋2下的水體的抽出。
[0038]如圖4所示，位于中心的承載樁4上端設(shè)有導(dǎo)向樁4.1，施工時(shí)，先采用打樁船完成中心承載樁4的水下插打施工，然后在承載樁4上端接長(zhǎng)一段作為導(dǎo)向樁4.2，導(dǎo)向樁4.2的上端套在預(yù)留孔7中，以使對(duì)吸力式桶的下沉具有導(dǎo)向作用。
[0039]一種建造上述的雙層桶蓋吸力式桶樁復(fù)合基礎(chǔ)的施工方法，它包括以下步驟:
[0040]I)、將承載粧4打入海床，并使承載粧4的上端聞?dòng)诤４脖砻妫?br> [0041]2)、吸力式桶運(yùn)至樁基施工水域，將吸力式桶的護(hù)筒對(duì)準(zhǔn)承載樁4，通過預(yù)留作業(yè)孔7及抽取裝置(比如抽氣泵和抽水泵)排出吸力式桶內(nèi)水汽，吸力式桶負(fù)壓下沉，此時(shí)護(hù)筒3的空腔和下桶蓋2的滲流細(xì)孔6均參與抽水滲流，吸力式桶沉放一定深度后護(hù)筒套入打入樁，并依靠承載樁4實(shí)現(xiàn)后期高強(qiáng)度負(fù)壓下的沉貫導(dǎo)向和定位到指定位置，此過程中下桶蓋2預(yù)留滲流細(xì)孔6主要參與桶內(nèi)水滲流，參考圖5、圖6及圖7 ;
[0042]3)、吸力式桶沉貫到位后，下桶蓋2與海床表面接觸，而后通過預(yù)留作業(yè)孔7向吸力式桶內(nèi)澆筑混凝土，將承載樁4與吸力式桶連接成整體，參考圖8。
[0043]本發(fā)明中，吸力式桶與承載樁4形成的復(fù)合基礎(chǔ)，是一種適用于深水軟基海洋結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，其減小了深水樁基礎(chǔ)的直徑，擴(kuò)大了桶形基礎(chǔ)適用水深，承載力高，綜合施工費(fèi)用較低；該復(fù)合基礎(chǔ)穩(wěn)定性好，解決了吸力式桶沉貫后期高強(qiáng)度負(fù)壓作用下定位困難，易發(fā)生偏移的問題；復(fù)合基礎(chǔ)使得桶內(nèi)土芯與結(jié)構(gòu)整體性增強(qiáng)，形成穩(wěn)定的質(zhì)量源，受力合理。
[0044]本發(fā)明所設(shè)計(jì)的雙層桶蓋吸力式桶樁復(fù)合基礎(chǔ)，解決了深水海域大直徑單樁基礎(chǔ)費(fèi)用高，施工困難的問題，充分發(fā)揮了樁基礎(chǔ)豎向承載力高，吸力式桶形基礎(chǔ)水平承載力較好，施工快捷的特點(diǎn)；且結(jié)構(gòu)安全可靠，力學(xué)性能優(yōu)秀，十分適合作為深水海域的海上風(fēng)電機(jī)組等結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙層桶蓋吸力式桶樁復(fù)合基礎(chǔ)，它包括吸力式桶和承載樁(4)，其特征在于:所述吸力式桶包括上下分布設(shè)置的上桶蓋(I)和下桶蓋(2)，所述上桶蓋(I)和下桶蓋(2)之間設(shè)有外壁(5)，所述上桶蓋(I)、下桶蓋(2)和外壁(5)圍成桶形結(jié)構(gòu)；所述下桶蓋(2)下端面設(shè)有多個(gè)下端開口的護(hù)筒(3)，所述承載樁(4)套入在護(hù)筒(3)內(nèi)，承載樁(4)穿過下桶蓋(2)并進(jìn)入桶形結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述承載樁(4)與吸力式桶連接成整體式結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層桶蓋吸力式桶樁復(fù)合基礎(chǔ)，其特征在于:所述外壁(5)沿豎向向下桶蓋(2)下方方向延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層桶蓋吸力式桶樁復(fù)合基礎(chǔ)，其特征在于:所述上桶蓋(I)沿中心軸預(yù)留有作業(yè)孔(7 )，所述作業(yè)孔(7 )通過塔柱(10 )與抽取裝置(9 )連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層桶蓋吸力式桶樁復(fù)合基礎(chǔ)，其特征在于:所述承載樁(4)與吸力式桶通過在吸力式桶內(nèi)澆筑混凝土連接成整體式結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層桶蓋吸力式桶樁復(fù)合基礎(chǔ)，其特征在于:所述下桶蓋(2)分布有多個(gè)透水細(xì)孔(6)，所述透水細(xì)孔(6)成排設(shè)置，每排透水細(xì)孔(6)以下桶蓋(2)的中心點(diǎn)為端部向外延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層桶蓋吸力式桶樁復(fù)合基礎(chǔ)，其特征在于:所述中心承載樁(4)上端設(shè)有導(dǎo)向樁(4.1)。
7.一種基于權(quán)利要求1所述的雙層桶蓋吸力式桶樁復(fù)合基礎(chǔ)的施工方法，其特征在于，它包括以下步驟: 1)、將承載粧(4)打入海床，并使承載粧(4)的上端聞?dòng)诤４脖砻妫? 2)、吸力式桶運(yùn)至施工水域，將吸力式桶的護(hù)筒對(duì)準(zhǔn)承載樁(4)，通過預(yù)留作業(yè)孔(7)排出吸力式桶內(nèi)水汽，吸力式桶負(fù)壓下沉，下沉過程中以承載樁(4)為導(dǎo)向，至沉貫到指定位置； 3)、通過預(yù)留作業(yè)孔(7)向吸力式桶內(nèi)澆筑混凝土，將承載樁(4)與吸力式桶連接成整體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的施工方法，其特征在于，步驟I)中，位于中心的承載樁(4)的施工方法為:先采用打樁船完成所述承載樁(4)的水下插打施工，然后在承載樁(4)上端接長(zhǎng)一段作為導(dǎo)向樁(4.1)，導(dǎo)向樁(4.1)的上端套在預(yù)留孔(7)中，以使對(duì)吸力式桶的下沉具有導(dǎo)向作用。
【文檔編號(hào)】E02D27/20GK103741705SQ201310716452
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】張永濤, 楊炎華, 金書成, 吳啟和, 劉建波, 仇正中 申請(qǐng)人:中交第二航務(wù)工程局有限公司