CN113684851A - 重力式基础结构的地基施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种重力式基础结构的地基施工方法，包括施工步骤：该施工步骤为：先将圆筒结构插入海床的原状土中，圆筒结构具有圆形轴向贯穿通道，插入海床中的圆筒结构的圆形轴向贯穿通道竖直设置；然后对圆筒结构所包围的内部土体进行地基处理；最后在圆筒结构的内部土体上安装重力式基础结构。本发明的重力式基础结构的地基施工方法，圆筒结构能够有效承担了土体的大部分水平力及一部分剪切力，同时有效地阻断了土体滑移面，显著地缩小了土体置换范围，同时能够实现使用外径小于原有土体处理范围的圆筒结构置于土体中。

Description

重力式基础结构的地基施工方法
技术领域
本发明涉及海洋工程技术领域，特别是涉及一种重力式基础结构的地基施工方法。
背景技术
重力式基础结构是直接座落在海床表面主要依靠自身重力维持稳定，根据基底岩土工程条件可采用天然地基或进行地基处理。我国东南部及南部海域海底工程地质冲刷深度多存在浅覆盖层条件，由于浅覆盖层的下部岩层坚硬且承载力高，通常选用嵌岩桩基础或者土体作为重力式基础结构的地基基础的支撑结构。嵌岩桩基础施工不便，经济性差；而土体通常需要进行大范围地基处理以满足其承载需求。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明解决的技术问题在于提供一种重力式基础结构的地基施工方法。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种重力式基础结构的地基施工方法，包括施工步骤：
该施工步骤为：先将圆筒结构插入海床的原状土中，所述圆筒结构具有圆形轴向贯穿通道，插入海床中的所述圆筒结构的圆形轴向贯穿通道竖直设置；然后根据海床的原状土特性对所述圆筒结构的内部土体进行地基处理；最后在所述圆筒结构的内部土体上安装重力式基础结构。
优选地，当海床的原状土能够承载重力式基础结构时，对所述圆筒结构的内部土体进行地基处理是：对所述圆筒结构的内部土体的顶部进行平整处理；
当海床的原状土不能够承载重力式基础结构时，对所述圆筒结构的内部土体进行地基处理是：先采用土体置换、强夯加固、预压排水固结、挤密桩加固中的一种或者两种以上方式对所述圆筒结构的内部土体进行处理，再对所述圆筒结构的内部土体的顶部进行平整处理。
优选地，在施工步骤之前为设计步骤，在设计步骤之前为勘察步骤；
所述勘察步骤为：对海床的原状土进行评估，当评估出海床的原状土能够承载重力式基础结构，则该海床的原状土能够用于重力式基础结构的地基施工；当评估出海床的原状土通过土体置换、强夯加固、预压排水固结、挤密桩加固中的一种或者两种以上方式进行处理后能够承载重力式基础结构，则该海床的原状土能够用于重力式基础结构的地基施工；
所述设计步骤为：根据计算出的安装重力式基础结构的地基承载力特征值，确定圆筒结构的外径、壁厚和高度；通过桩基冲刷模拟计算，获取安装重力式基础结构的地基的圆筒结构在海床的土体中时，圆筒结构的外部土体的冲刷深度；当所述圆筒结构的外部土体冲刷深度符合预设的筒体外土体无需加固处理的冲刷深度或者所述圆筒结构的外部土体冲刷深度符合预设的筒体外土体加固处理的冲刷深度时，根据圆筒结构的外部土体的冲刷深度，确定所述圆筒结构安装入海床的土体的高程，否则，所述海床的土体不能够用于重力式基础结构的地基施工。
进一步地，所述筒体外土体加固处理的方法是：在所述圆筒结构的外周堆砌多个袋装沙被。
进一步地，所述桩基冲刷模拟计算的方式包括物理模型试验模拟计算或数值模型模拟计算；所述数值模型模拟计算包括有限元模拟计算或者经验公式计算。
更进一步地，所述经验公式计算采用韩海骞公式或者王汝凯公式。
进一步地，所述地基承载力特征值采用普朗特承载力计算公式或者太沙基承载力计算公式进行计算。
如上所述，本发明的重力式基础结构的地基施工方法，具有以下有益效果：
本发明的重力式基础结构的地基施工方法，圆筒结构能够有效承担了土体的大部分水平力及一部分剪切力，同时有效地阻断了土体滑移面，显著地缩小了土体处理范围，同时能够实现使用外径小于原有土体处理范围的圆筒结构置于土体中。
附图说明
图1显示为本实施例的重力式基础结构安装在海床的土体上的结构示意图。
图2显示为本实施例的圆筒结构的俯视结构示意图。
附图标号说明
100 圆筒结构
110 圆形轴向贯穿通道
210 圆筒结构的内部土体
220 圆筒结构的外部土体
300 重力式基础结构
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1至图2所示，本实施例的重力式基础结构300的地基施工方法，包括施工步骤：
该施工步骤为：先将圆筒结构100插入海床的原状土中，圆筒结构100具有圆形轴向贯穿通道110，插入海床中的圆筒结构100的圆形轴向贯穿通道110竖直设置；然后根据海床的原状土特性对圆筒结构100的内部土体210进行地基处理；最后在圆筒结构100的内部土体210上安装重力式基础结构300。
本发明的重力式基础结构300的地基施工方法，圆筒结构100能够有效承担了土体的大部分水平力及一部分剪切力，同时有效地阻断了土体滑移面，显著地缩小了土体处理范围，同时能够实现使用外径小于原有土体处理范围的圆筒结构100置于土体中。
当海床的原状土能够承载重力式基础结构300时，对圆筒结构100的内部土体210进行地基处理是：对圆筒结构100的内部土体210的顶部进行平整处理；
当海床的原状土不能够承载重力式基础结构300时，对圆筒结构100的内部土体210进行地基处理是：先采用土体置换、强夯加固、预压排水固结、挤密桩加固中的一种或者两种以上方式对圆筒结构100的内部土体210进行处理，再对圆筒结构100的内部土体210的顶部进行平整处理。
由于只需要对圆筒结构100的内部土体210进行地基处理，所以能够缩小土体处理的范围，提高施工效率。
在施工步骤之前为设计步骤，在设计步骤之前为勘察步骤；
勘察步骤为：对海床的原状土进行评估，当评估出海床的原状土能够承载重力式基础结构300，则该海床的原状土能够用于重力式基础结构300的地基施工；当评估出海床的原状土通过土体置换、强夯加固、预压排水固结、挤密桩加固中的一种或者两种以上方式进行处理后能够承载重力式基础结构300，则该海床的原状土能够用于重力式基础结构300的地基施工；
勘察步骤的设置，能够排除无法用于重力式基础结构300的海床的土体，以避免浪费人力物力。
设计步骤为：根据计算出的安装重力式基础结构300的地基承载力特征值，确定圆筒结构100的外径、壁厚和高度；通过桩基冲刷模拟计算，获取安装重力式基础结构300的地基的圆筒结构100在海床的土体中时，圆筒结构100的外部土体220的冲刷深度；当圆筒结构100的外部土体220冲刷深度符合预设的筒体外土体无需加固处理的冲刷深度或者圆筒结构100的外部土体220冲刷深度符合预设的筒体外土体加固处理的冲刷深度时，根据圆筒结构100的外部土体220的冲刷深度，确定圆筒结构100安装入海床的土体的高程；当圆筒结构100的外部土体220冲刷深度既不符合预设的筒体外土体无需加固处理的冲刷深度也不符合预设的筒体外土体加固处理的冲刷深度时，海床的土体不能够用于重力式基础结构300的地基施工。
通过桩基冲刷模拟计算，获取圆筒结构100的外部土体220的冲刷深度，以确定圆筒结构100安装入海床的土体的深度，有利于减小海区波浪以及海流对圆筒结构100的外部土体220的冲刷范围和冲刷深度。
筒体外土体加固处理的方法是：在圆筒结构100的外周堆砌多个袋装沙被。该步骤能够通过简单的结构对圆筒结构100的外周上被冲刷的土体进行加固。
桩基冲刷模拟计算的方式包括物理模型试验模拟计算或数值模型模拟计算；数值模型模拟计算包括有限元模拟计算或者经验公式计算。
经验公式计算采用韩海骞公式或者王汝凯公式。
韩海骞公式和王汝凯公式为《人民长江》2015年3月第46卷第5期中的《波流作用下输电线路海中立塔局部冲刷计算方法》所记载的公式。
地基承载力特征值采用普朗特承载力计算公式或者太沙基承载力计算公式进行计算。地基承载力特征值也可采用建筑地基基础设计规范获得。地基承载力特征值也可以采用其它土体承载力计算公式进行计算。
大沙基极限承载力计算公式为：
Figure BDA0002910126260000041
pu为极限承载力，单位为Kpa；c为土的粘聚力，单位为Kpa；γ为土的重度，KN/m3；
b为基底宽度，单位m；d为基底埋深，单位m；Nc、Nq、Nr均为承载力系数。
普朗特承载力计算公式为：
pu＝rdNq+cNc
pu为极限承载力，单位为Kpa；c为土的粘聚力，单位为Kpa；γ为土的重度，KN/m3；
d为基底埋深，单位m；Nc和Nq均为承载力系数。
物理模型试验模拟计算就是在水槽或港池里进行等比例缩比试验，通过实验结果推断原型冲刷情况。
数值模型模拟计算能够采用韩海骞公式或者王汝凯公式等，数值模型模拟计算也可以采用fluent或者flow3D等软件进行模拟计算。
本实施例的重力式基础结构300的地基施工方法与现有技术相比，不但减小了地基处理的工程量，优化了施工流程，同时减少了冲刷对基础及地基的影响，提高了重力式基础的地基处理效率和质量。
综上，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种重力式基础结构的地基施工方法，其特征在于，包括施工步骤：
该施工步骤为：先将圆筒结构(100)插入海床的原状土中，所述圆筒结构(100)具有圆形轴向贯穿通道(110)，插入海床中的所述圆筒结构(100)的圆形轴向贯穿通道(110)竖直设置；然后根据海床的原状土特性对所述圆筒结构(100)所包围的内部土体(210)进行地基处理；最后在所述圆筒结构(100)的内部土体(210)上安装重力式基础结构(300)。
2.根据权利要求1所述的重力式基础结构的地基施工方法，其特征在于：
当海床的原状土能够承载重力式基础结构(300)时，对所述圆筒结构(100)的内部土体(210)进行地基处理是：对所述圆筒结构(100)的内部土体(210)的顶部进行平整处理；
当海床的原状土不能够承载重力式基础结构(300)时，对所述圆筒结构(100)的内部土体(210)进行地基处理是：先采用土体置换、强夯加固、预压排水固结、挤密桩加固中的一种或者两种以上方式对所述圆筒结构(100)的内部土体(210)进行处理，再对所述圆筒结构(100)的内部土体(210)的顶部进行平整处理。
3.根据权利要求1所述的重力式基础结构的地基施工方法，其特征在于：
在施工步骤之前为设计步骤，在设计步骤之前为勘察步骤；
所述勘察步骤为：对海床的原状土进行评估，当评估出海床的原状土能够承载重力式基础结构(300)，则该海床的原状土能够用于重力式基础结构(300)的地基施工；当评估出海床的原状土通过土体置换、强夯加固、预压排水固结、挤密桩加固中的一种或者两种以上方式进行处理后能够承载重力式基础结构(300)，则该海床的原状土能够用于重力式基础结构(300)的地基施工；
所述设计步骤为：根据计算出的安装重力式基础结构(300)的地基承载力特征值，确定圆筒结构(100)的外径、壁厚和高度；通过桩基冲刷模拟计算，获取安装重力式基础结构(300)的地基的圆筒结构(100)在海床的土体中时，圆筒结构(100)的外部土体(220)的冲刷深度；当所述圆筒结构(100)的外部土体(220)冲刷深度符合预设的筒体外土体无需加固处理的冲刷深度或者所述圆筒结构(100)的外部土体(220)冲刷深度符合预设的筒体外土体加固处理的冲刷深度时，根据圆筒结构(100)的外部土体(220)的冲刷深度，确定所述圆筒结构(100)安装入海床的土体的高程，否则，所述海床的土体不能够用于重力式基础结构(300)的地基施工。
4.根据权利要求3所述的重力式基础结构的地基施工方法，其特征在于：所述筒体外土体加固处理的方法是：在所述圆筒结构(100)的外周堆砌多个袋装沙被。
5.根据权利要求3所述的重力式基础结构的地基施工方法，其特征在于：所述桩基冲刷模拟计算的方式包括物理模型试验模拟计算或数值模型模拟计算；所述数值模型模拟计算包括有限元模拟计算或者经验公式计算。
6.根据权利要求5所述的重力式基础结构的地基施工方法，其特征在于：所述经验公式计算采用韩海骞公式或者王汝凯公式。
7.根据权利要求3所述的重力式基础结构的地基施工方法，其特征在于：所述地基承载力特征值采用普朗特承载力计算公式或者太沙基承载力计算公式进行计算。
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