CN105887909A - 瓣式伞型复合单桩基础 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种瓣式伞型复合单桩基础。对于诸如海上风电等临水条件下单桩基础，增大桩径可提高水平承载力和基础刚度，但也导致环境荷载进一步增大，本发明提供了一种分片安装且能有效减小桩径的复合单桩基础。在泥面处主干桩外侧连接组装式分布组件，各分布组件似花瓣围绕着主干桩；每个组件均由轴向伞骨主梁、环向伞骨次梁、伞面板和珠尾桩组成，组件外围是防冲遮帘环板；主干桩外壁设有导向轨道和嵌固槽，轴向伞骨主梁内端设有嵌固板，嵌固板与嵌固槽相连接；伞面板顶部设有下沉底座和定位孔，内侧设有导向扣，均用于定位安装与沉放。本发明的优点是有效减小单桩直径，改善基础受力变形性态，安装灵活方便，综合性价比远高于常规单桩基础。

Description

瓣式伞型复合单桩基础

技术领域

本发明涉及一项瓣式可分片组装的、外形似伞型的复合单桩基础形式，适用于结构物承受竖向和水平荷载情形下的海上风电、港口码头和石油平台等行业的基础工程领域。

背景技术

诸如海上风电等临水状态下的基础形式经常采用单桩基础，其依靠地基土竖向和侧向抗力来提供承载力，以抵御结构物和设备荷载以及波浪、海冰、水流等环境荷载作用；其水平承载力和抗倾覆性能与浅层地基土的特性密切相关，当浅层土土性较差时只能被动依赖于增大桩径的措施来满足承载力和变形要求，桩径增大却进一步导致所受环境荷载大幅增加，从而使这一措施的效果大打折扣，另一方面过大的桩径加大了打桩施工的难度，也提高了对施工设备的要求。

一些新型的复合单桩基础，如桩筒复合单桩基础，在一定程度上缓解了上述矛盾，桩筒复合式基础是由单桩和内外筒-分隔肋板-顶封板复合筒组成的复合结构；复合筒采用吸力式整体下沉施工，套在主单桩上下沉施工时倾斜控制难度较大，舱筒与主单桩在泥面以下连接处理较为困难，单桩受力倾斜后容易使得舱筒顶封板产生翘曲，舱筒只适宜提供水平辅助抗力，其对单桩倾斜控制无辅助作用，此外组成复合舱筒的隔板数量多、用钢量大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题提供一种不仅施工安装方便而且有效减小桩径的复合单桩基础形式，充分利用地基土竖向特性优于水平特性的固有属性，从而显著提高单桩基础的水平承载力和抗倾覆性能。

本发明所采用的技术方案是：在主干单桩泥面标高的外侧连接扇形分布组件，各分布组件似花瓣围绕着主干桩；各组件的组成和规格相同，每个组件均由轴向伞骨主梁、环向伞骨次梁、伞面板和珠尾桩组成，组件外围是防冲遮帘环板，遮帘环板与伞面板和轴向伞骨主梁外端相连接；主干桩外壁设有导向轨道和嵌固槽，轴向伞骨主梁内端设有嵌固板，嵌固板与嵌固槽相连接；每个分布组件在伞面板顶部设有一个下沉底座和两个定位孔，每个组件内侧设有导向扣。

所述主干桩外侧设有环形布置的纵向导向轨道和嵌固槽，二者环形分布的中心位于主干桩轴线上，嵌固槽位于导向轨道的下部。

所述扇形分布组件的数量不等，全部组件最终形成一圆形，扇形分布组件的轴心位于主干桩轴线上。

所述伞面板为扇形板，伞面板的底面与轴向伞骨主梁和环向伞骨次梁连接，扇形伞面板的轴心位于主干桩轴线上。

所述环向伞骨次梁的环向中心位于主干桩轴线上，轴线垂直相交于主干桩轴线，环向伞骨次梁的两端与轴向伞骨主梁连接，顶面与伞面板相连接。

所述轴向伞骨主梁轴心位于主干桩轴线上，轴向伞骨主梁通过内侧端部的嵌固板与主干桩的嵌固槽连接，嵌固板与轴向伞骨主梁一一对应，通过嵌固板与嵌固槽的连接节点将扇形分布组件与主干桩固定。

所述珠尾桩为一短桩，其顶部位于轴向伞骨主梁外端的底面，并与轴向伞骨主梁一一对应的连接，珠尾桩环形分布，环形分布的中心位于主干桩轴线上；特殊情况下也可不设珠尾桩。

所述防冲遮帘环板的环形中心位于主干桩轴线上，遮帘环板具有一定的竖向深度，并与伞面板外侧和轴线伞骨主梁外侧相连接。

所述下沉底座与各分布组件一一对应，并位于中心位置处轴向伞骨主梁或环向伞骨次梁顶部的伞面板上。

所述导向扣位于分布组件的内侧，并与主干桩上的导向轨道相对应，导向扣和导向轨道环形分布的中心均位于主干桩轴线上。

复合式单桩基础的施工方法，其特征在于步骤如下：

1)在陆上预制场中，将主干桩上预先安装导向轨道和嵌固槽，并将各分布组件预加工和分片组装完毕。

2)通过驳船或安装船将主干桩和各分布组件运输到预定场地，采用锤击或静压等方式将主干桩沉至设计标高。

3)吊起分布组件，将临时施工导向杆插入分布组件的定位孔中，分布组件沿导向杆逐步下放，当珠尾桩接触到泥面时，分布组件的导向扣卡入主干桩的导向轨道，拔除导向杆并将临时辅助沉桩放置到分布组件的下沉底座上，采用锤击辅助沉桩顶部的方式将分布组件沉至设计标高，此时分布组件的嵌固板嵌入主干桩的嵌固槽中，然后拔起辅助沉桩，该分布组件安装完毕。

4)按照上述步骤依次施工其余分布组件。

本发明中由主干桩和组合式分布组件构成了复合式单桩基础，由于各分布组件相互独立，因此施工灵活方便，一方面通过分布组件底面与地基土间的摩擦力和珠尾桩的水平抗力有效增强了单桩基础的水平承载力，另一方面通过分布组件下面的地基土竖向抗力和珠尾桩的竖向承载力有效增强了单桩基础的抗倾覆性能。

附图说明

图1是实施例的纵向结构剖视图。

图2是单一分布组件组成示意图。

图3是实施例的分布组件组合示意图。

图4是实施例的俯视图。

图中，1为主干桩；2为分布组件；3为导向轨道；4为嵌固槽；5为轴向伞骨主梁；6为环向伞骨次梁；7为伞面板；8为珠尾桩；9为防冲遮帘环板；10为定位孔；11为导向扣；12为下沉底座；13为嵌固板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，瓣式伞型复合单桩基础包括主干桩1和位于主干桩外围的分布组件2，所述主干桩1外侧包括环形布置的导向轨道3和位于导向轨道3下部的嵌固槽4，导向轨道3和嵌固槽4与主干桩1相连接。

如图1和图2所示，所述分布组件2为一结构组合体，它包括轴向伞骨主梁5、环向伞骨次梁6、伞面板7、珠尾桩8和防冲遮帘环板9；环向伞骨次梁6连接于轴向伞骨主梁5，伞面板7连接于轴向伞骨主梁5和环向伞骨次梁6的顶面，防冲遮帘环板9连接于轴向伞骨主梁5和伞面板7的外端，珠尾桩8顶部连接于轴向伞骨主梁5的底面。

所述分布组件2的定位装置包括定位孔10和导向扣11，定位孔10位于伞面板7内端两侧，导向扣11位于分布组件2的内侧，通过伞面板7顶部的下沉底座12可进行分布组件2的沉放安装。

如图3所示，分布组件2在主干桩1外侧布置，在安装过程中导向扣11可卡住主干桩1中的导向轨道3，并能沿其上下滑动；如图3和图4所示，分布组件2与主干桩1的连接通过轴向伞骨主梁5内端的嵌固板13嵌入嵌固槽4来实现，全部分布组件2安装完毕后形成围绕主干桩1的封闭圆环。

瓣式伞型复合单桩基础的施工方法包括以下步骤：

1)在陆上预制场中，将主干桩1上预先安装导向轨道3和嵌固槽4，并将各分布组件2预加工和组装完毕。

2)通过驳船或安装船将主干桩1和各分布组件2运输到预定场地，采用锤击或静压等方式将主干桩1沉至设计标高。

3)吊起分布组件2，将临时施工导向杆插入分布组件2中的定位孔10中，分布组件2沿导向杆逐步下放，当珠尾桩8接触到泥面时，导向扣11卡入导向轨道3中，拔除导向杆并将临时辅助沉桩放置到下沉底座12上，采用锤击辅助沉桩顶部的方式将分布组件2沉至设计标高，此时分布组件2的嵌固板13嵌入主干桩1的嵌固槽4中，然后拔起辅助沉桩，该分布组件安装完毕。

4)按照上述步骤依次施工其余分布组件从而完成整个复合单桩基础的安装。

Claims (6)

1.瓣式伞型复合单桩基础，包括主干桩和瓣式分片组装的分布组件，其特征在于：主干桩位于中心，外侧围绕着分布组件，各分布组件顺序安装后形成一封闭圆环；所述分布组件包括伞面板，该伞面板底面连接着轴向伞骨主梁和环向伞骨次梁，内端设有导向扣，外端连接着防冲遮帘环板；所述轴向伞骨主梁内端设有嵌固板，外端底面连接着珠尾桩，外侧与防冲遮帘环板相连接。

2.根据权利要求1所述的瓣式伞型复合单桩基础，其特征在于：所述主干桩外侧面连接环向布置的纵向导向轨道，所述纵向导向轨道的下面沿主干桩外侧设置环向布置的嵌固槽。

3.根据权利要求1所述的瓣式伞型复合单桩基础，其特征在于：所述分布组件设有定位孔和辅助下沉底座，定位孔位于伞面板内端两侧，下沉底座位于轴向伞骨主梁或环向伞骨次梁顶面的伞面板上。

4.根据权利要求2所述的瓣式伞型复合单桩基础，其特征在于：分布组件通过导向扣沿导向轨道滑动来定向沉放，分布组件的嵌固板与主干桩的嵌固槽相连接来实现复合基础的组装。

5.根据权利要求3所述的瓣式伞型复合单桩基础，其特征在于：所述分布组件的下沉通过施加外力于下沉底座来实现。

6.瓣式伞型复合式单桩基础的施工方法，其特征在于步骤如下：

1)在陆上预制场中将主干桩上预先安装导向轨道和嵌固槽，并将各分布组件预加工和分片组装完毕，将主干桩和各分布组件运输到安装场地，先施工主干桩，将其沉至设计标高；

2)吊起分布组件，将临时施工导向杆插入分布组件的定位孔中，分布组件沿导向杆逐步下放，当珠尾桩接触到泥面时，分布组件的导向扣卡入主干桩的导向轨道，拔除导向杆并将临时辅助沉桩放置到分布组件的下沉底座上，采用锤击辅助沉桩顶部的方式将分布组件沉至设计标高，嵌固板相应卡入嵌固槽中，然后拔起辅助沉桩，该分布组件安装完毕，按照上述步骤依次施工其余分布组件。