CN104314042A - 采用桩承式箱筒结构的防波堤施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用桩承式箱筒结构的防波堤施工方法，下部箱筒负压下沉，完成多节桩的连接及沉桩。桩承式箱筒结构包括带有预留桩孔的上部筒、带隔舱的下部筒和基桩，所述基桩穿过上部筒的预留桩孔，并通过浇筑混凝土与上部筒连接为整体结构，所述上部筒的底板即为下部筒的盖板，所述盖板上设有阀门控制的预留孔道。有益效果：充分利用了箱筒结构、沉箱结构、基桩结构的优势。下部筒沉入泥面后可以提高基础结构的水平承载力，基桩结构可以提高基础的竖向承载力，上部筒结构填入回填料后可以提高结构的稳定性和抵抗波浪冲击的能力。
Description
技术领域
本发明属于港口工程领域，尤其涉及一种采用桩承式箱筒结构的防波堤施工方法。
背景技术
防波堤是为阻断波浪冲击力、围护港池、维持水面平稳以保护港口免受恶劣天气影响，以便船舶安全停泊和作业而修建的水工建筑物。按结构形式来说，常用的防波堤结构包括斜坡堤、直墙堤和混成堤。
斜坡堤：一般用分层分级块石堆成梯形断面，适用于水深较小的条件，当在深水区的软土地基上建造抛石斜坡堤时，存在结构断面大，施工周期长的问题，特别是在一些砂石料缺乏的地区，工程造价也高。
直墙堤：常采用钢筋混凝土沉箱、箱筒上安装挡浪墙、混凝土巨块等构筑。沉箱防波堤是利用结构自重，将沉箱安放在抛石基床上，并在箱体中填料，利用箱体自重抵抗破浪的冲击。箱筒型基础防波堤是将箱筒基础沉入泥面，在箱筒基础上端安装上部挡浪墙抵抗波浪的冲击。
混成堤：上部为直墙堤，下部为斜坡式抛石基床的混合防波堤。
专利申请号：201310027369.7公开了一种加固地基的沉箱与桩组合基础及其施工方法，包括加固地基、砂石垫层、沉箱、钻孔桩、桩底注浆、沉箱底注浆、封底混凝土和冲刷防护。其主要施工方法是：采用水下挤密砂桩或深层水泥土搅拌桩等对地基进行加固，在加固地基上铺设砂石垫层，在砂石垫层上沉放设有裙边、沉桩导向孔和注浆预留管的沉箱，在沉箱就位后通过沉桩导向孔施工钻孔桩，钻孔桩施工完成后在沉箱内底部浇筑封底混凝土，通过箱底注浆预留管对沉箱底进行注浆，通过桩内注浆管进行桩底注浆，最后浇注沉箱顶板。上述专利公开了一种沉箱与桩组合基础结构形式及施工工艺，但其缺陷是施工工艺繁琐，沉箱不易调平。专利申请号：201010593994.4公开了一种桩承式沉箱海堤及其施工方法，包括位于海岸工程中海底软土基上的沉箱平台，沉箱平台底部设有作为其承载的至少两排植入海底的竖立筒桩作为承载桩，沉箱平台的临海侧和临路侧设有植入海底的竖立的承载桩以及位于其顶端的镇压层。上述专利提供了一种桩承式沉箱海堤及施工方法，但其缺陷是沉箱安放的稳定性较差，沉箱不易调平。专利申请号：200720099572.5公开了一种带肋桩的圆筒体可移动箱筒型基础结构件,其包括3至6个无底带顶板的钢壁圆筒体,相邻圆筒体排列成三角形或四边形,相邻圆筒体之间通过竖直钢板连接,在每个圆筒体的顶板上设有带开关的通孔,在每个圆筒体的筒壁上设置钢质竖向肋桩,肋桩下端呈尖锥形,肋桩内填充混凝土或水泥砂浆。上述专利公开了一种箱筒形基础结构形式,但其缺陷是箱筒结构的加工制作工艺复杂，施工繁琐。专利申请号：200420029467.0公开了一种可移动钢混箱筒型基础直立弧形连续墙防波堤结构,其由插入到海床土中的箱筒型基础和坐落其上与其连接成整体的上部挡浪墙构成；箱筒型基础包括由四个等直径、等高度、无底的、筒壁内侧或外侧设置竖向肋板的钢制圆筒体,通过设在圆筒体两两之间的连接板连接构成的矩形体；在该四圆筒矩形体上端面铺设的整块混凝土材料盖板；在每个圆筒体和四个圆筒体围成的中间腔体的顶部盖板上开设的可开关的通孔；挡浪墙是由至少二段等直径、等弧长的直立圆弧形混凝土材料墙段连接成连续的“S”型墙体。上述专利公开了一种箱筒形基础结构形式及其在防波堤工程中的应用，但其缺陷是结构复杂，结构安装后抵抗波浪冲击力能力较差。专利申请号：201320798061.8公开了一种水上拼装的箱筒型基础防波堤结构，该结构包括有四个基础圆筒、顶盖板、加强连接梁、上部挡浪结构，四个基础圆筒呈矩形排列，四个基础圆筒及其围成的区间顶部设置顶盖板，上部挡浪结构位于顶盖板上，基础圆筒的顶部筒壁内外侧均设置搁置顶盖板的环圈牛腿结构；顶盖板整体为一长方形圆角板；在四个基础圆筒之间的顶盖板之上，相邻两个基础圆筒之间设置加强连接梁。该实用新型提供了一种水上拼装的箱筒型基础防波堤结构及其拼装方法，但其缺陷是，箱筒型基础可承受较大的水平力，但竖向抗压能力较差，结构在承受上部荷载较大时，容易引起沉降产生变形。专利申请号：201010288582.X公开了一种具有波浪发电功能的箱筒型基础防波堤，属于一体多能化的防波堤技术。该防波堤由箱筒型基础和设置在箱筒型基础上的挡浪墙构成，挡浪墙由设在箱筒型基础上的下大上小的两个不同直径的圆筒体及两圆筒体之间的锥形筒过渡段连接构成，在下部大直径圆筒体迎浪柱面开设规则排列的迎浪孔，在迎浪孔的上边缘设置遮挡板；在上部小直径圆筒体内的上部设有导流空气涡轮，在小直径圆筒体开口上部支撑发电机，导流空气涡轮的转动轴与发电机的转子轴由联轴器连接。该发明的缺点是上部挡浪墙结构施工复杂，箱筒竖向抗压能力较差，结构在承受上部荷载较大时，容易引起沉降产生变形。专利申请号：201020537982.5公开了一种具有波浪发电功能的箱筒型基础防波堤，属于一体多能化的防波堤技术。该防波堤由箱筒型基础和设立在箱筒型基础的挡浪墙以及与挡浪墙垂直设置的两侧和中间的三道翼墙构成，在翼墙设置轴承装置，轴承装置上设置转动轴，转动轴矩形摆板固定连接，翼墙上设置发电机，发电机与转动轴之间采用传动件连接。该实用新型的缺点是，箱筒竖向抗压能力较差，在承受上部发电机转动传递给箱筒的反向力时，容易引起沉降产生变形。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的不足，提供一种采用桩承式箱筒结构的防波堤施工方法，将上部筒和下部筒浇筑连接为箱筒式结构，并与基桩组合起来，不需要地基处理，可以直接采用负压下沉工艺将箱筒式结构沉入泥面地基，上部筒预留桩孔中沉入基桩并通过混凝土浇筑与箱筒式结构连接为整体桩承式箱筒结构，以提高基础结构的竖向承载力。显著提高了防波堤结构的竖向和水平承载力及稳定性。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现，一种采用桩承式箱筒结构的防波堤施工方法，其特征是：包括以下步骤：
(1)对桩承式箱筒防波堤安装位置处的海底泥面进行清障和整平；
(2)桩承式箱筒结构拼装完成后，由浮船坞或滑到辅助下水进行气浮拖运，向下部筒内充气，完成后关闭预留孔道上阀门，调整下部筒各隔舱的充气量，同时在上部筒隔舱中加入压载水，以控制桩承式箱筒结构的水平度，由拖轮将桩承式箱筒结构拖运至施工现场；
(3)桩承式箱筒结构运至安装现场后，对安装位置进行精确定位，打开预留孔道上阀门进行排气自沉，自沉完毕后，通过预留孔道对下部筒抽气以形成负压使桩承式箱筒结构下沉，调节下部筒相应隔舱阀门，控制排气及抽气速度，对桩承式箱筒结构的平整度进行即时调平，将桩承式箱筒结构沉至要求标高位置；
(4)向桩承式箱筒结构的上部筒隔舱内灌入压载水；
(5)桩承式箱筒结构自沉稳定后，在带有桩孔的上部筒隔舱中吊入沉桩导向架，并将基桩吊入沉桩导向架沉入地基中，基桩桩顶距离上部筒顶面0.5m-1m位置时停止下沉，吊入第二节桩进行接桩，接桩完成后继续沉桩，重复上述步骤，完成多节桩的连接及沉桩，沉入最后一节桩时，移走沉桩导向架，利用送桩器将基桩沉至设计标高位置；
(6)重复上述步骤(5),将全部基桩沉至设计标高位置后，在带有桩孔的上部筒隔舱内浇筑封底混凝土，封底混凝土初凝后，利用水泵将带有桩孔的上部筒隔舱内水排出形成干作业环境，并进行二次干浇混凝土至设计标高位置；
(7)在桩承式箱筒结构的上部筒各隔舱内回填砂石料、块石或建筑废弃物后浇筑上部筒结构的封顶混凝土；
(8)在上部筒封顶混凝土临海侧浇筑胸墙；
(9)重复上述(1)-(8)步骤，依次完成其余桩承式箱筒结构施工；
(10)在桩承式箱筒结构两侧抛筑护底抛石，对结构进行加固，完成桩承式箱筒防波堤施工。
所述桩承式箱筒防波堤结构，包括带有预留桩孔和隔舱的上部筒、带隔舱的下部筒和基桩，所述上部筒和下部筒浇筑连接为桩承式结构，所述基桩穿过上部筒的预留桩孔，并通过浇筑混凝土与桩承式结构连接呈整体桩承式箱筒结构，所述上部筒和下部筒通过混凝土隔板或钢隔板构成若干个隔舱，所述上部筒的底板即为下部筒的盖板，所述盖板上设有阀门控制的预留孔道。
所述上部筒通过上部筒隔板构成若干个隔舱。
所述上部筒隔板置于每个预留桩孔之间以及上部筒中间呈十字交叉状。
所述上部筒隔板为混凝土隔板或钢隔板。
所述上部筒隔舱中设有回填料及浇筑混凝土封顶层。
所述上部筒横截面为矩形、圆形或多边形。
所述下部筒横截面为矩形、圆形或多边形，并与上部筒形状匹配。
所述基桩为通长结构或由多节桩连接构成，所述基桩为PHC管桩、PC管桩、钢管桩、实心圆桩、实心方桩、空心方桩、TSC桩或PRC桩；所述基桩呈多节桩连接时，基桩为同类型桩连接或不同类型的组合桩连接。
有益效果：与现有技术相比，本发明充分利用了箱筒结构、沉箱结构、基桩结构的优势，下部筒沉入泥面后可以提高基础结构的水平承载力，基桩结构可以提高基础的竖向承载力，上部筒结构填入回填料后可以提高结构的稳定性和抵抗波浪冲击的能力，同时，由于下部筒采用负压下沉，防波堤基床可只进行简单整平，不用进行地基加固处理，极大节省了施工时间及施工成本，桩承式箱筒结构安装后，上部筒构成的沉箱结构可作为施工操作平台，施工方便且极大节省了船机施工费用。
附图说明
图1是本发明的结构立面示意图；
图2是矩形截面桩承式箱筒结构俯视图；
图3是矩形截面桩承式箱筒结构仰视图；
图4是矩形截面桩承式箱筒结构立面图；
图5是圆形截面桩承式箱筒结构俯视图；
图6是圆形截面桩承式箱筒结构仰视图。
图中：1-上部筒，2-上部筒隔舱，3-上部筒隔板，4-上部筒预留桩孔，5-胸墙，6-封底混凝土，7-干浇混凝土，8-下部筒，9-下部筒隔舱，10-下部筒隔板，11-预留孔道，12-基桩，13-护底抛石。
具体实施方式
以下结合较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式详述如下：实施例
详见附图1-4，本实施例提供一种采用桩承式箱筒结构的防波堤施工方法，包括以下步骤：
(1)对桩承式箱筒防波堤安装位置处的海底泥面进行清障和整平；
(2)桩承式箱筒结构拼装完成后，由浮船坞或滑到辅助下水进行气浮拖运，向下部筒8内充气，完成后关闭预留孔道11上阀门，调整下部筒各隔舱的充气量，同时在上部筒1隔舱中加入压载水，以控制桩承式箱筒结构的水平度，由拖轮将桩承式箱筒结构拖运至施工现场；
(3)桩承式箱筒结构运至安装现场后，对安装位置进行精确定位，打开预留孔道上11阀门进行排气自沉，自沉完毕后，通过预留孔道对下部筒8抽气以形成负压使桩承式箱筒结构下沉，调节下部筒相应隔舱阀门，控制排气及抽气速度，对桩承式箱筒结构的平整度进行即时调平，将桩承式箱筒结构沉至要求标高位置；
(4)向桩承式箱筒结构的上部筒隔舱2内灌入压载水；
(5)桩承式箱筒结构自沉稳定后，在带有桩孔的上部筒隔舱中吊入沉桩导向架，并将基桩12吊入沉桩导向架沉入地基中，基桩桩顶距离上部筒1顶面0.5m-1m位置时停止下沉，吊入第二节桩进行接桩，接桩完成后继续沉桩，重复上述步骤，完成多节桩的连接及沉桩，沉入最后一节桩时，移走沉桩导向架，利用送桩器将基桩沉至设计标高位置；
(6)重复上述步骤(5),将全部基桩沉至设计标高位置后，在带有桩孔的上部筒隔舱2内浇筑封底混凝土6，封底混凝土初凝后，利用水泵将带有桩孔的上部筒隔舱内水排出形成干作业环境，并进行二次干浇混凝土7至设计标高位置；
(7)在桩承式箱筒结构的上部筒1各隔舱内回填砂石料、块石或建筑废弃物后浇筑上部筒结构的封顶混凝土；
(8)在上部筒封顶混凝土临海侧浇筑胸墙5；
(9)重复上述(1)-(8)步骤，依次完成其余桩承式箱筒结构施工；
(10)在桩承式箱筒结构两侧抛筑护底抛石13，对结构进行加固，完成桩承式箱筒防波堤施工。
桩承式箱筒防波堤结构，包括由上部筒1和下部筒8构成的桩承式沉箱结构、基桩12。所述上部筒1与下部筒8预制为整体桩承式箱筒结构，所述上部筒的底板即为下部筒的盖板，所述上部筒横截面为矩形或圆形，通过上部筒隔板3形成若干个上部筒隔舱2，所述隔舱下端设置若干个上部筒预留桩孔4，所述下部筒横截面为矩形或圆形，通过下部筒隔板10形成下部筒隔舱9，所述上部筒底板即下部筒盖板上设有阀门控制的预留孔道11，所述基桩12可为通长结构，也可由多节桩连接而成，所述基桩可为PHC管桩、钢管桩、实心圆桩、实心方桩、空心方桩、TSC桩、PRC桩，当为多节桩连接而成时，基桩可为同类型桩连接或不同类型的组合桩连接。本实施例上部筒1和下部筒8选用矩形。图5-6为圆形上下筒部结构图。
桩承式箱筒结构制作及过程：
(1)浇筑下部筒8，并在下部筒中设置下部筒隔板10形成下部筒隔舱9；
(2)下部筒顶端浇筑盖板，盖板浇筑时在下部筒各隔舱中心设置预留孔道11，根据实际工况也可以设在适当位置，盖板在浇筑时设置一定数量的上部筒预留桩孔4；
(3)下部筒盖板上浇筑上部筒1，并在上部筒中设置上部筒隔板3形成上部筒隔舱2，上部筒隔舱位置应与预留桩孔位置对应。
上述参照实施例对该一种桩承式箱筒防波堤结构及其施工方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种采用桩承式箱筒结构的防波堤施工方法，其特征是：包括以下步骤：
(1)对桩承式箱筒防波堤安装位置处的海底泥面进行清障和整平；
(2)桩承式箱筒结构拼装完成后，由浮船坞或滑到辅助下水进行气浮拖运，向下部筒内充气，完成后关闭预留孔道上阀门，调整下部筒各隔舱的充气量，同时在上部筒隔舱中加入压载水，以控制桩承式箱筒结构的水平度，由拖轮将桩承式箱筒结构拖运至施工现场；
(3)桩承式箱筒结构运至安装现场后，对安装位置进行精确定位，打开预留孔道上阀门进行排气自沉，自沉完毕后，通过预留孔道对下部筒抽气以形成负压使桩承式箱筒结构下沉，调节下部筒相应隔舱阀门，控制排气及抽气速度，对桩承式箱筒结构的平整度进行即时调平，将桩承式箱筒结构沉至要求标高位置；
(4)向桩承式箱筒结构的上部筒隔舱内灌入压载水；
(5)桩承式箱筒结构自沉稳定后，在带有桩孔的上部筒隔舱中吊入沉桩导向架，并将基桩吊入沉桩导向架沉入地基中，基桩桩顶距离上部筒顶面0.5m-1m位置时停止下沉，吊入第二节桩进行接桩，接桩完成后继续沉桩，重复上述步骤，完成多节桩的连接及沉桩，沉入最后一节桩时，移走沉桩导向架，利用送桩器将基桩沉至设计标高位置；
(6)重复上述步骤(5),将全部基桩沉至设计标高位置后，在带有桩孔的上部筒隔舱内浇筑封底混凝土，封底混凝土初凝后，利用水泵将带有桩孔的上部筒隔舱内水排出形成干作业环境，并进行二次干浇混凝土至设计标高位置；
(7)在桩承式箱筒结构的上部筒各隔舱内回填砂石料、块石或建筑废弃物后浇筑上部筒结构的封顶混凝土；
(8)在上部筒封顶混凝土临海侧浇筑胸墙；
(9)重复上述(1)-(8)步骤，依次完成其余桩承式箱筒结构施工；
(10)在桩承式箱筒结构两侧抛筑护底抛石，对结构进行加固，完成桩承式箱筒防波堤施工。
2.一种根据权利要求1所述的桩承式箱筒防波堤结构，其特征是：包括带有预留桩孔和隔舱的上部筒、带隔舱的下部筒和基桩，所述上部筒和下部筒浇筑连接为桩承式结构，所述基桩穿过上部筒的预留桩孔，并通过浇筑混凝土与桩承式结构连接呈整体桩承式箱筒结构，所述上部筒和下部筒通过混凝土隔板或钢隔板构成若干个隔舱，所述上部筒的底板即为下部筒的盖板，所述盖板上设有阀门控制的预留孔道。
3.根据权利要求2所述的桩承式箱筒结构，其特征是：所述上部筒通过上部筒隔板构成若干个隔舱。
4.根据权利要求2或3所述的桩承式箱筒防波堤结构，其特征是：所述上部筒隔板置于每个预留桩孔之间以及上部筒中间呈十字交叉状。
5.根据权利要求4所述的桩承式箱筒防波堤结构，其特征是：所述上部筒隔板为混凝土隔板或钢隔板。
6.根据权利要求5所述的桩承式箱筒防波堤结构，其特征是：所述上部筒隔舱中设有回填料及浇筑混凝土封顶层。
7.根据权利要求6所述的桩承式箱筒防波堤结构，其特征是：所述上部筒横截面为矩形、圆形或多边形。
8.根据权利要求2所述的桩承式箱筒防波堤结构，其特征是：所述下部筒横截面为矩形、圆形或多边形，并与上部筒形状匹配。
9.根据权利要求2所述的桩承式箱筒防波堤结构，其特征是：所述基桩为通长结构或由多节桩连接构成，所述基桩为PHC管桩、PC管桩、钢管桩、实心圆桩、实心方桩、空心方桩、TSC桩或PRC桩；所述基桩呈多节桩连接时，基桩为同类型桩连接或不同类型的组合桩连接。
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