一種減少樁身變位的新型海洋工程樁基及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及海洋工程粧基技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種減少粧身變位的新型海洋工程粧基及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在海洋工程粧基礎(chǔ)設(shè)計中，鋼管粧因為剛度較大可提供較好豎向和側(cè)向承載力，并且具有施工便捷的特點，運用較為廣泛。對于處于復(fù)雜海洋環(huán)境中的鋼管粧，當(dāng)環(huán)境荷載惡劣時，可能產(chǎn)生超過容許值的粧身變位以及粧身局部發(fā)生強度破壞的問題。例如:面對長期的風(fēng)及波浪荷載作用，粧基礎(chǔ)承受來自上部結(jié)構(gòu)的水平循環(huán)荷載作用，長期循環(huán)往復(fù)作用可能造成粧基礎(chǔ)的永久側(cè)向變形，如當(dāng)粧身轉(zhuǎn)角超過0.5°，可能造成上部設(shè)施無法正常運行；此外，當(dāng)鋼管粧承受劇烈波浪荷載作用時，極端波浪力引發(fā)的粧身彎矩多會在海床下近泥面處達到峰值，過大的粧身彎矩時常引發(fā)鋼管粧的斷裂現(xiàn)象。
[0003]對于海洋工程粧基礎(chǔ)，為了避免在不利荷載條件下粧身變位超出上部設(shè)施正常運行的容許范圍，同時減低極端荷載條件下粧身發(fā)生強度破壞的幾率，對鋼管粧進行進一步結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有重要的現(xiàn)實意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種用于提高粧基豎向、側(cè)向承載力來減少粧身變位的新型海洋工程粧基以及制作該粧基的方法，該粧基同時具有良好的經(jīng)濟適用性。
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案:
一種減少粧身變位的新型海洋工程粧基，其特征在于，包括從上到下依次連接的上部鋼管粧、中部鋼筋混凝土粧以及下部擴徑混凝土粧，通過在上部鋼管粧下部澆筑鋼管粧內(nèi)部混凝土從而依次形成下部擴徑混凝土粧及中部鋼筋混凝土粧，所述上部鋼管粧的粧徑等于中部鋼筋混凝土粧的粧徑，且二者粧徑均小于下部擴徑混凝土粧的粧徑。下部擴徑混凝土粧采用擴大粧徑的桶型混凝土鉆孔灌注粧，粧徑擴大后可為上部鋼管粧粧徑的1.5-2倍，下部擴徑混凝土粧應(yīng)位于受力條件較好的持力層中。因此該粧基采用上部鋼管粧與中部鋼筋混凝土粧以及下部擴徑混凝土粧相結(jié)合的方式，上部鋼管粧底部與中部鋼筋混凝土粧澆筑在一起，下部擴徑混凝土粧與中部鋼筋混凝土粧為一整體。
[0006]前述的一種減少粧身變位的新型海洋工程粧基，其特征在于，所述上部鋼管粧內(nèi)設(shè)有內(nèi)置的鋼筋籠，通過澆筑鋼管粧內(nèi)部混凝土與上部鋼管粧形成一個整體，所述鋼筋籠的上端略高于泥面，在波浪力作用下粧身泥面附近處往往是彎矩最大處，因此一般鋼筋籠的上端略高于泥面即可，所述鋼筋籠的下端延伸至中部鋼筋混凝土粧底部，此處是設(shè)計荷載彎矩為零處，所述鋼筋籠的上部設(shè)有齊平于鋼筋籠頂端且固定在上部鋼管粧側(cè)壁上的固定橫板，所述固定橫板的上設(shè)有橫向焊接于鋼筋籠頂部的頂盤，頂盤為圓環(huán)形鋼板，即鋼筋籠的頂端焊接有圓環(huán)形的頂盤，同樣高程處上部鋼管粧內(nèi)壁焊接有固定橫板，固定橫板為鋼板，頂盤放置在固定橫板上來控制鋼筋籠的頂部高程，使得鋼筋籠可放置至指定高程，而后鋼筋籠與上部鋼管粧內(nèi)壁通過澆筑混凝土形成整體。
[0007]前述的一種減少粧身變位的新型海洋工程粧基，其特征在于，所述上部鋼管粧內(nèi)設(shè)有沿著上部鋼管粧周側(cè)均勻分布的導(dǎo)管組，所述導(dǎo)管組包括有相互毗鄰的注漿上導(dǎo)管、注漿下導(dǎo)管，所述注漿上導(dǎo)管、注漿下導(dǎo)管的上部分別連接于相對應(yīng)的連通閥，所述連通閥通過注漿栗導(dǎo)管與注漿栗相連接，所述注漿栗上設(shè)有注漿壓力表，根據(jù)注漿栗上的注漿壓力表控制注漿速度，所述注漿上導(dǎo)管、注漿下導(dǎo)管的底部分別與上部鋼管粧側(cè)壁上的上注漿孔、下注漿孔相連接，上注漿孔、下注漿孔分別作為注漿上、下導(dǎo)管的出孔，所述上注漿孔、下注漿孔均設(shè)置在泥面下部且下注漿孔位于上注漿孔之下。注漿上導(dǎo)管、注漿下導(dǎo)管均設(shè)為四個，采用小直徑鋼管，且分別對稱焊接于上部鋼管粧內(nèi)壁上，相對應(yīng)的，上注漿孔、下注漿孔設(shè)為四個，所述上注漿孔、下注漿孔分別位于相對應(yīng)的注漿上導(dǎo)管、注漿下導(dǎo)管的豎直下方，上注漿孔對稱設(shè)置在泥面下部的上部鋼管粧側(cè)壁上，即上注漿孔設(shè)置在堆重下方，下注漿孔對稱設(shè)置在注漿側(cè)板對應(yīng)的上部鋼管粧側(cè)壁的中部，注漿孔的直徑稍微大于注漿導(dǎo)管的直徑，便于注漿導(dǎo)管的插入。
[0008]前述的一種減少粧身變位的新型海洋工程粧基，其特征在于，所述上注漿孔、下注漿孔的下部分別設(shè)有斜向放置的加強肋板、固定肋板，即分別在注漿上導(dǎo)管的出口端下部、注漿下導(dǎo)管的底端設(shè)置加強肋板、固定肋板，所述加強肋板、固定肋板均為楔形鋼板，所述加強肋板焊接在上部鋼管粧的外壁上，所述固定肋板焊接在上部鋼管粧的內(nèi)壁上。
[0009]前述的一種減少粧身變位的新型海洋工程粧基，其特征在于，所述上部鋼管粧的外側(cè)齊平于泥面處設(shè)有環(huán)繞上部鋼管粧周側(cè)設(shè)置的堆重，即在地表處設(shè)置堆重，所述堆重與上部鋼管粧的側(cè)壁間設(shè)有間隙，所述間隙內(nèi)設(shè)有環(huán)繞上部鋼管粧周側(cè)設(shè)置的鋼槽，所述鋼槽緊貼于堆重面向上部鋼管粧的一側(cè)，所述鋼槽內(nèi)設(shè)有可拆卸的垂直于鋼槽的隔離鋼板，所述隔離鋼板與堆重間填充有礫石，所述堆重上部設(shè)有堆重吊環(huán)，所述隔離鋼板上設(shè)有鋼板吊環(huán)，所述堆重吊環(huán)、鋼板吊環(huán)分別與相對應(yīng)的吊機鐵鏈相連接，在堆重連同插著隔離鋼板的鋼槽到達泥面處時，通過拉取鋼板吊環(huán)上的鐵鏈將隔離鋼板拉開，從而礫石填入堆重與上部鋼管粧側(cè)壁間的間隙內(nèi)。
[0010]前述的一種減少粧身變位的新型海洋工程粧基，其特征在于，所述堆重采用圓環(huán)形實心鋼筋混凝土塊，其豎向截面為下大上小的梯形，以泥面為基準(zhǔn)，所述堆重最高處高度為1-2倍上部鋼管粧粧徑，最低處高度為0.5-1.5倍上部鋼管粧粧徑，寬度為1-3倍上部鋼管粧粧徑，所述鋼槽、隔離鋼板均為圓環(huán)形，所述鋼槽面向堆重的一側(cè)焊接有若干根鋼槽延伸鋼筋，通過鋼槽延伸鋼筋插入至堆重內(nèi)部，從而與堆重相連接形成一個整體。
[0011]前述的一種減少粧身變位的新型海洋工程粧基，其特征在于，所述上部鋼管粧的下部設(shè)有環(huán)繞上部鋼管粧周側(cè)設(shè)置的注漿側(cè)板，每兩個注漿側(cè)板為一組構(gòu)成橫向截面為“V”型結(jié)構(gòu)的注漿側(cè)板組，即兩個注漿側(cè)板的一端相連接，另一端分別焊接于上部鋼管粧的外壁上，與上部鋼管粧外壁連接前需對焊接位置做清理，確保焊接質(zhì)量，環(huán)繞于上部鋼管粧周側(cè)的注漿側(cè)板組對稱設(shè)置，所述注漿側(cè)板組的上端、下端分別固定有注漿上頂板和注漿下底板，所述注漿側(cè)板上設(shè)有均勻分布的注漿側(cè)板出孔，所述注漿側(cè)板連接的上部鋼管粧側(cè)壁的中部設(shè)有下注漿孔。
[0012]前述的一種減少粧身變位的新型海洋工程粧基，其特征在于，所述注漿側(cè)板、注漿上頂板以及注漿下底板均為楔形鋼板，所述注漿側(cè)板設(shè)置在泥面以下3-5倍上部鋼管粧的粧徑處，每個注漿側(cè)板上設(shè)置三個注漿側(cè)板出孔，所述注漿側(cè)板高度為1-3倍上部鋼管粧粧徑，寬度為0.5-1.5倍上部鋼管粧粧徑，厚度大于20mm，每組注漿側(cè)板組焊接于上部鋼管粧外壁上，共設(shè)置四組注漿側(cè)板組，對稱焊接于上部鋼管粧側(cè)壁上。
[0013]—種減少粧身變位的新型海洋工程粧基的制作方法，其特征在于，包括以下步驟， 步驟(I )，預(yù)制上部鋼管粧，將預(yù)制完成的上部鋼管粧運輸至施工場地；
步驟(2)，將步驟(I)中的上部鋼管粧打入既定高程后，將鉆孔機伸入上部鋼管粧內(nèi)準(zhǔn)備鉆孔；
步驟(3)，待鉆孔機達到既定底高程后，開啟徑向鉆孔，形成直徑擴大區(qū)；
步驟(4)，鉆孔完成后，向上部鋼管粧內(nèi)澆筑鋼管粧內(nèi)部混凝土填滿直徑擴大區(qū)，且至鋼管粧內(nèi)部混凝土澆筑既定高程后，形成下部擴徑混凝土粧；
步驟(5)，下沉鋼筋籠(10)，繼續(xù)澆筑鋼管粧內(nèi)部混凝土至既定高程后，形成中部鋼筋混凝土粧，使得中部鋼筋混凝土粧與下部擴徑混凝土粧形成整體；
步驟(6)，繼續(xù)澆筑鋼管粧內(nèi)部混凝土，將上部鋼管粧與中部鋼筋混凝土粧澆筑成整體；
步驟(7)，利用吊機鐵鏈貫穿堆重吊環(huán)、鋼板吊環(huán)吊起堆重沉入水中，堆重沉入水中后，將鋼板吊環(huán)上的鐵鏈提起，將隔離鋼板與堆重分離，位于隔離鋼板與堆重之間的礫石滑落至堆重與上部鋼管粧之間的間隙處；
步驟(8)，開啟注漿栗，從注漿栗灌注水泥漿，并通過注漿壓力表控制注漿速度，水泥漿通過注漿上導(dǎo)管、注漿下導(dǎo)管到達相對應(yīng)的上注漿孔、下注漿孔處，從上注漿孔、下注漿孔溢出從而與周圍土體形成泥面注漿擴大區(qū)、注漿側(cè)板處注漿擴大區(qū)。
[0014]前述的一種減少粧身變位的新型海洋工程粧基的制作方法，其特征在于，所述步驟(4 )中，鉆孔完成后，采用吸泥機對鉆孔進行清孔處理，清孔完成后，向上部鋼管粧內(nèi)澆筑鋼管粧內(nèi)部混凝土填滿直徑擴大區(qū)，且至鋼管粧內(nèi)部混凝土澆筑既定高程后，形成下部擴徑混凝土粧。
[0015]有益效果:與現(xiàn)有設(shè)計相比，本設(shè)計具有以下有益效果，
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