CN111648299A - 基于密排斜桩的挡浪高桩码头及其施工方法 - Google Patents

基于密排斜桩的挡浪高桩码头及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于密排斜桩的挡浪高桩码头及其施工方法，涉及港口工程技术领域，包括码头上部结构、基桩、现浇帽梁，基桩包括密排斜桩、斜顶桩、码头其他基桩，密排斜桩设置在码头上部结构靠近风浪一侧，码头其他基桩设置在码头上部结构背离风浪一侧，斜顶桩设置在密排斜桩与码头其他基桩之间；各密排斜桩沿码头前沿方向连续并排设置，且相邻密排斜桩之间设置均设置有肋板，肋板交错设置形成引流通道，肋板沿密排斜桩长度方向设置。本发明采用密排斜桩结合常规高桩透空式防波堤结构，充分发挥斜桩的抗弯能力和轴向抗拨承载能力，具备较好的挡浪及导流功能；本发明具有成本低、用海面积小，且对深水、软土地基具有良好的适应性的特点。

Description

基于密排斜桩的挡浪高桩码头及其施工方法
技术领域
本发明涉及港口工程技术领域，具体的说，它涉及基于密排斜桩的挡浪高桩码头及其施工方法。也适用于基于密排斜桩的高桩防波堤和高桩导流堤。
背景技术
随着港口工程的发展，优良岸线已基本开发完毕，新建码头选址只能逐步转向自然条件更为复杂、无掩护的外海岛礁地区。由于港址无掩护或受岛礁地形的影响，码头海域存在波浪大、或者潮流强劲流态复杂的特征，对码头建设提出了极大的挑战，需要通过建设防波堤或者导流堤来消浪或归顺水流，从而满足船舶安全通航和系靠泊的要求。
目前，传统的实体式防波堤、导流堤结构有斜坡式、直立式等，其工程投资与水深、地基承载力密切相关，同时需要占用大量宝贵的水域资源，并增加港口水深维护费用。在深水软土地基比较适宜采用高桩码头结构，但是常规高桩透空式防波堤的挡浪效果较差，往往不能满足堤后泊稳条件要求。如果采用密排码头其他基桩挡浪或者导流，则由于作用在密排桩上的波浪、水流力随着水深的增加而成倍增加，需要采用足够多的斜桩来抵抗水平力，斜桩的轴向承载能力，特别是轴向抗拨载能力往往较难满足。因此，急需研发一种新型结构型式，能够适应深水软土地基，具备较好的挡浪或导流功能，改善结构后方的泊稳条件，从而通过改善外海码头前沿海况条件，解决船舶安全通航和系靠泊的技术难题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的是提供基于密排斜桩的挡浪高桩码头及其施工方法，挡浪、导流效果好、成本低、用海面积小，且对深水、软土地基具有良好的适应性。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
基于密排斜桩的挡浪高桩码头，包括码头上部结构(1)、现浇帽梁(2)、基桩，所述现浇帽梁(2)设置在所述基桩顶部，所述码头上部结构(1)设置在所述现浇帽梁(2)和所述基桩顶部，所述基桩包括密排斜桩(3)、斜顶桩(4)和码头其他基桩(5)，所述密排斜桩(3)设置在所述码头上部结构(1)靠近风浪的最外侧，所述斜顶桩(4)设置在所述密排斜桩(3)背离风浪的内侧，所述码头其他基桩(5)设置在所述码头上部结构(1)背离风浪一侧；所述密排斜桩(3)设置有若干根，各所述密排斜桩(3)沿码头前沿方向连续并排设置，且相邻所述密排斜桩(3)相邻侧均设置有肋板(6)，所述肋板(6)交错设置形成挡浪通道(7)，所述肋板(6)沿密排斜桩(3)长度方向设置。
优选地：所述肋板两侧分别设置有第一挡浪斜面、第二挡浪斜面，所述第一挡浪斜面与所述第二挡浪斜面对称设置，且所述第一挡浪斜面与所述第二挡浪斜面均自所述密排斜桩外表面向对称轴线方向倾斜设置，所述肋板的第一挡浪斜面与相邻所述肋板的第二挡浪斜面构成S形挡浪通道。
优选地：所述肋板远离其固定的所述密排斜桩一端横截面呈U形，且所述肋板远离其固定的所述密排斜桩一端与所述第一挡浪斜面与第二挡浪斜面平滑设置。
优选地：所述密排斜桩上的现浇帽梁连成整体形成挡浪墙。
优选地：所述密排斜桩采用钢管桩，相邻所述密排斜桩之间的最小间距根据沉桩工艺确定。
优选地：所述密排斜桩泥面处设置有抛石护底。
优选地：所述高桩码头上部结构上设置有系船柱和护舷结构，供船舶正常系靠停泊作业，满足码头使用功能要求。
基于密排斜桩的挡浪高桩码头的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：预制厂预制好基桩、码头上部结构的预制构件并运至现场，首先进行抛石护底施工，接着分别进行密排斜桩、斜顶桩和其他基桩的沉桩作业；待沉桩作业完成后，在密排斜桩和斜顶桩顶部进行现浇帽梁作业；待现浇帽梁凝固后，进行码头上部结构的现浇横梁施工与现浇帽梁联成整体，然后进行码头上部结构的其他梁、板结构施工；最后在码头上部结构上安装系船柱和护舷结构。
优选地：所述现浇帽梁将所述密排斜桩与所述斜顶桩连成整体。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、利用密排桩的挡浪、导流作用，通过与斜顶桩、帽梁结合形成高桩防波堤、高桩导流堤结构，进一步通过与码头横梁结合形成挡浪高桩码头结构；将密排桩做成斜桩，可以充分发挥其轴向承载能力，抵抗波浪力、水流力等水平荷载，减少高桩结构其他斜桩的受力，从而减少码头其他基桩的使用数量，且其他基桩有可能采用混凝土桩取代钢管桩，节省工程费用；这种新型结构型式，挡浪、导流效果好，工程量小，施工速度快，且用海面积小，对海洋环境影响小，能够成功实现提高船舶泊稳性能的目标；此外，其结构布置灵活，可适应于各种地质和水深的海域，具有很高的推广应用价值。
2、利用设置在密排桩上的肋板上的第一挡浪斜面，当海浪撞击至第一挡浪斜面时，海浪因第一挡浪斜面产生与海浪相向的涡流，涡流与海浪相互抵消，有助于降低海浪的冲击；此外，肋板上的第一挡浪斜面与相邻肋板上的第二挡浪斜面构成S型挡浪通道，增加海浪流径的路程，使海浪在挡浪通道中平缓流动，降低海浪对斜顶和码头其他基桩的冲击。
3、将肋板远离其固定的所述密排斜桩一端横截面呈U形，便于水流在挡浪通道中平缓流动，降低海浪对肋板的冲击。
4、利用设置的抛石护底，保护密排斜桩底部的泥面，避免密排斜桩底部的泥面受海浪冲刷流失。
附图说明
图1是本发明基于密排斜桩的挡浪高桩码头的整体主视图示意图；
图2是本发明基于密排斜桩的挡浪高桩码头的密排斜桩侧的视图示意图；
图3是本发明基于密排斜桩的高桩防波堤、高桩导流堤的示意图；
图4是图1中沿A-A处的剖面视图示意图；
图5是图4中B部分的肋板的局部放大示意图。
附图标记：1、码头上部结构；2、现浇帽梁；3、密排斜桩；4、斜顶桩；5、码头其他基桩、6、肋板；61、第一挡浪斜面；62、第二挡浪斜面；7、挡浪通道；8、抛石护底；9、系船柱；10、护舷结构。
具体实施方式
本发明提供基于密排斜桩的挡浪高桩码头及其施工方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。
参见附图1-2，包括码头上部结构1、基桩、现浇帽梁2，现浇帽梁2浇筑设置在基桩顶部，码头上部结构1设置在现浇帽梁2顶部。基桩包括密排斜桩3、斜顶桩4、码头其他基桩5。密排斜桩3设置在码头上部结构1靠近风浪最外侧，码头其他基桩5设置在码头上部结构1背离风浪的一侧，斜顶桩4设置在密排斜桩3与码头其他基桩5之间。密排斜桩3设置有若干根，各密排斜桩3沿码头前沿方向并排设置，斜顶桩4紧邻设置在密排斜桩3靠近码头其他基桩5一侧。密排斜桩3采用钢管桩，相邻密排斜桩3之间的最小间距根据沉桩工艺确定。密排斜桩3的间距在考虑沉桩施工可行性的前提下尽量小，间距越小，挡浪、导流效果越好。
密排斜桩3与斜顶桩4顶部均延伸进现浇帽梁2中与现浇帽梁2形成高桩防波堤结构、高桩导流堤结构，且密排斜桩3上的现浇帽梁2连成整体，形成挡浪墙。密排斜桩3阻挡波浪、导流，并发挥其轴向承载能力和法向抗弯能力，分担作用在结构上的波浪力、水平力。当波浪较小，密排斜桩3主要用来导流的时候，密排斜桩3可以设置在结构的外侧或者内侧；当波浪较大的时候，密排斜桩3应设置在高桩码头靠近风浪的最外侧，以阻挡波浪进入高桩码头下方，减小波浪对上部结构和码头其他基桩5的作用力，从而可以减少斜桩的使用数量，且码头其他基桩5可采用混凝土桩代替钢管桩，节省工程费用。
为进一步提高挡浪高桩码头的挡浪能力。结合附图3-4，在密排斜桩3的相邻侧焊接设置有肋板6，肋板6沿密排斜桩3的长度方向设置。相邻密排斜桩3上的肋板6相对设置，且相邻密排斜桩3上的肋板6交错设置，形成挡浪通道7。在使用时通过设置的肋板6可有效增加密排斜桩3的阻浪面积，阻挡透过密排斜桩3缝隙的波浪水流，减小透空率，进一步提高挡浪、挡水效果。且挡浪通道7的形成，增加海浪流径的路程，使海浪在挡浪通道7中平缓流动，降低海浪对斜顶桩4和码头其他基桩5的冲击。
肋板6两侧分别设置有第一挡浪斜面61、第二挡浪斜面62。第一挡浪斜面61与第二挡浪斜面62对称设置，且第一挡浪斜面61与第二挡浪斜面62均自密排斜桩3外表面向对称轴线方向倾斜设置，肋板6的第一挡浪斜面61与相邻肋板6的第二挡浪斜面62构成S形挡浪通道7。利用设置的肋板6上的第一挡浪斜面61，当海浪撞击至第一挡浪斜面61时，海浪因第一挡浪斜面61产生与海浪相向的涡流，涡流与海浪相互抵消，有助于降低海浪的冲击；此外，肋板6上的第一挡浪斜面61与相邻肋板6上的第二挡浪斜面62构成S型挡浪通道7，进一步增加海浪流径的路程，使海浪在挡浪通道7中平缓流动，降低海浪对斜顶桩4和码头其他基桩5的冲击。
肋板6远离其固定的密排斜桩3一端横截面呈U形，且肋板6远离其固定的密排斜桩3一端与第一挡浪斜面61与第二挡浪斜面62平滑设置。将肋板6远离其固定的所述密排斜桩3一端横截面呈U形，便于海浪在挡浪通道7中平缓流动，降低海浪对肋板6的冲击。
密排斜桩3的泥面处设置有抛石护底8，抛石护底8铺设在密排斜桩3靠近周侧的泥面上。保护密排斜桩3底部的泥面，避免密排斜桩3底部的泥面受海浪冲刷流失，有助于延长密排斜桩3的使用寿命。
码头上部结构1包括横梁、纵梁、面板、梁结构，也可以是现浇墩台结构，按常规高桩码头设计、施工。码头上部结构1背离风浪一侧，根据实际需要设置系船柱9和护舷结构10，供船舶正常系靠停泊作业，满足码头使用功能要求。
参见附图3，此外，不需要码头使用功能，只需要挡浪或导流功能时，密排斜桩3、斜顶桩4及帽梁2可以作为独立的高桩防波堤结构或高桩导流堤结构。
基于密排斜桩3的挡浪高桩码头的施工方法，包括以下步骤：
预制厂预制好基桩、码头上部结构1的预制件并运至现场，首先进行抛石护底8施工，接着分别进行密排斜桩3、斜顶桩4、码头其他基桩5沉桩作业；待沉桩作业完成后，在密排斜桩3和斜顶桩4顶部进行现浇帽梁2作业；待现浇帽梁2凝固后，进行码头上部结构1的现浇横梁施工与现浇帽梁2联成整体，然后进行码头上部结构1的其他梁、板结构施工；最后在码头上部结构1上安装系船柱9和护舷结构10。现浇帽梁2将密排斜桩3与斜顶桩4连成整体，提高高桩码头的整体受力性能，以满足恶劣波浪条件作用下的承载能力要求。
综上所述，将密排桩做成斜桩，即密排斜桩3。密排斜桩3可以挡浪、导流，把波浪力、水流力传递到挡浪高桩码头的上部结构上，同时又作为高桩结构的基桩，充分发挥其轴向承载能力，特别是轴向抗拔承载能力，分担作用于结构上的水平荷载，减少结构所需要的其他斜桩受力。从而减少其他斜桩的使用数量，且码头其他基桩5可采用混凝土桩代替钢管桩，节省工程费用；此外，这种新型结构型式，挡浪、导流效果好，工程量小，施工速度快，且用海面积小，对海洋环境影响小，能够成功实现提高船舶泊稳性能的目标；其结构布置灵活，可适应于各种地质和水深的海域，具有很高的推广应用价值。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.基于密排斜桩的挡浪高桩码头，其特征在于，包括码头上部结构(1)、现浇帽梁(2)、基桩，所述现浇帽梁(2)设置在所述基桩顶部，所述码头上部结构(1)设置在所述现浇帽梁(2)和所述基桩顶部，所述基桩包括密排斜桩(3)、斜顶桩(4)和码头其他基桩（5），所述密排斜桩(3)设置在所述码头上部结构(1)靠近风浪的最外侧，所述斜顶桩(4)设置在所述密排斜桩(3)背离风浪的内侧，所述码头其他基桩(5)设置在所述码头上部结构(1)背离风浪一侧；所述密排斜桩(3)设置有若干根，各所述密排斜桩(3)沿码头前沿方向连续并排设置，且相邻所述密排斜桩(3)相邻侧均设置有肋板(6)，所述肋板(6)交错设置形成挡浪通道(7)，所述肋板(6)沿密排斜桩(3)长度方向设置。
2.根据权利要求1所述的基于密排斜桩的挡浪高桩码头，其特征在于，所述肋板(6)两侧分别设置有第一挡浪斜面(61)、第二挡浪斜面(62)，所述第一挡浪斜面(61)与所述第二挡浪斜面(62)对称设置，且所述第一挡浪斜面(61)与所述第二挡浪斜面(62)均自所述密排斜桩(3)外表面向对称轴线方向倾斜设置，所述肋板(6)的第一挡浪斜面(61)与相邻所述肋板(6)的第二挡浪斜面(62)构成S形挡浪通道(7)。
3.根据权利要求2所述的基于密排斜桩的挡浪高桩码头，其特征在于，所述肋板(6)远离其固定的所述密排斜桩(3)一端横截面呈U形，且所述肋板(6)远离其固定的所述密排斜桩(3)一端与所述第一挡浪斜面(61)与第二挡浪斜面(62)平滑设置。
4.根据权利要求1所述的基于密排斜桩的挡浪高桩码头，其特征在于，所述密排斜桩(3)上的现浇帽梁(2)连成整体形成挡浪墙。
5.根据权利要求1所述的基于密排斜桩的挡浪高桩码头，其特征在于，所述密排斜桩(3)采用钢管桩，相邻所述密排斜桩(3)之间的最小间距根据沉桩工艺确定。
6.根据权利要求1所述的基于密排斜桩的挡浪高桩码头，其特征在于，所述密排斜桩(3)泥面处设置有抛石护底(8)。
7.根据权利要求1所述的基于密排斜桩的挡浪高桩码头，其特征在于，所述高桩码头上部结构(1)上设置有系船柱(9)和护舷结构(10)，供船舶正常系靠停泊作业，满足码头使用功能要求。
8.根据权利要求1所述的基于密排斜桩的挡浪高桩码头的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：预制厂预制好基桩、码头上部结构(1)的预制构件运至现场，首先进行抛石护底(8)施工，接着分别进行密排斜桩(3)、斜顶桩(4)和其他基桩（5）沉桩作业；待沉桩作业完成后，在密排斜桩（3）和斜顶桩（4）顶部进行现浇帽梁(2)作业；待现浇帽梁(2)凝固后，进行码头上部结构(1)的现浇横梁施工与现浇帽梁(2)联成整体，然后进行码头上部结构（1）的其他梁、板结构施工；最后在码头上部结构(1)上安装系船柱(9)和护舷结构(10)。
9.根据权利要求7所述的基于密排斜桩的挡浪高桩码头的施工方法，其特征在于，所述现浇帽梁(2)将所述密排斜桩(3)与所述斜顶桩(4)连成整体。
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