CN115538375A - 一种装配式高桩码头结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及港口码头技术领域，公开了一种装配式高桩码头结构及其施工方法。本发明的装配式高桩码头结构，包括：桩基和预制箱梁，预制箱梁设有多个连接桩孔，连接桩孔的孔径大于桩基的外径，预制箱梁设置在桩基上，连接桩孔用于供桩基插入，预制箱梁与桩基通过压力灌浆的方式连接固定，预制箱梁设有护舷装置。本发明的装配式高桩码头结构，预制箱梁采用标准化模块制造，在施工现场与桩基装配后，桩基施工利用预制箱梁的浮式平台作为施工临时平台，桩基和预制箱梁的施工安装精度高，无需调遣打桩船等大型船机设备，且通过压力灌浆的方式使预制箱梁与桩基连接固定，施工快捷方便，改善了施工条件，缩短施工周期。
Description
技术领域
本发明实施例涉及港口码头技术领域，具体涉及一种装配式高桩码头结构及其施工方法。
背景技术
在港口码头建设中，高桩码头是一种十分常见的码头结构型式。传统高桩码头是由基桩和上部结构组成，施工过程中首先进行下部桩基础施工，然后进行上部结构施工。上部结构形式主要包括梁板式、无梁板式、或墩体式。高桩码头属于典型的透空式结构，波浪和水流可在码头面以下通过，波浪反射作用小。
本申请的发明人发现，由于码头施工水域存在不确定的风浪条件，传统的打桩船进行水上沉桩，沉桩偏位很难避免，进而使得上部梁板结构的现场浇筑和安装施工精度难以保证，且需要大量船机设备辅助进行码头施工。现有高桩码头的建造，采用直接预制或现浇桩帽或下横梁来调节桩基施工偏位，但这也严重限制了高桩码头的装配化程度。而且现浇桩帽的设计标高往往是设计高水位以下，甚至平均水位附近，施工作业窗口期特别短，甚至不足4～5个小时。现场施工人员经常需要夜间抢潮水施工作业，施工作业条件差，现场安全和工期难以控制。此外，在施工期如何使用施工船机设备、或在水域狭小的区域如何快速建设高桩码头，即如何在码头建设区域存在密集繁忙的运营通航船只的航道附近扩建高桩码头、或如何在挖入式内港池附近扩建高桩码头等情形，也一直是水运交通工程的热点问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种装配式高桩码头结构及其施工方法，以解决上述背景技术中的问题。
本发明实施例提供一种装配式高桩码头结构，包括：桩基和预制箱梁；
所述桩基竖直设置；
所述桩基设有多根，多根所述桩基呈矩阵布设；
所述预制箱梁设有多个连接桩孔，所述连接桩孔的孔径大于所述桩基的外径；
所述预制箱梁设置在所述桩基上，多个所述连接桩孔分别用于供多根所述桩基插入，且所述连接桩孔的中轴线与所述桩基的中轴线相互重合，所述预制箱梁与所述桩基通过压力灌浆的方式连接固定；
所述预制箱梁设有护舷装置，所述护舷装置用于供船舶停靠。
基于上述方案可知，本发明的装配式高桩码头结构，通过设置桩基和预制箱梁，预制箱梁设有多个连接桩孔，预制箱梁设置在桩基上，且桩基插入到预制箱梁的连接桩孔内，通过压力灌浆的方式连接固定，预制箱梁设有护舷装置。本发明的装配式高桩码头结构，预制箱梁采用标准化模块制造，在施工现场与桩基装配后，通过压力灌浆的方式与桩基连接固定，施工快捷方便，改善了施工条件，缩短施工周期。
在一种可行的方案中，所述预制箱梁由多个预制箱梁节段连接而成；
所述预制箱梁节段的一侧设有限位凸块，另一侧设有限位凹槽，所述限位凹槽用于供相邻的所述预制箱梁节段的限位凸块嵌入；
所述限位凸块和所述限位凹槽处设有万向铰，用于使相邻的所述预制箱梁节段连为一体。
在一种可行的方案中，所述预制箱梁节段为预制混凝土板。
在一种可行的方案中，所述预制箱梁节段为钢质箱梁，所述预制箱梁节段的内部设有多根纵横肋板。
在一种可行的方案中，压力灌浆采用高强水泥基的浆料。
在一种可行的方案中，所述桩基为灌注桩、钢管桩、预制混凝土管桩或嵌岩桩中的一种。
本发明实施例还提供一种装配式高桩码头结构的施工方法，包括以下步骤：
S1、在预制工厂进行预制箱梁节段的预制；
S2、采用吊装设备将预制箱梁节段转运到运输驳船，并运输至施工现场；
S3、将预制箱梁节段拼接安装，形成预制箱梁，并使预制箱梁预就位；
S4、将桩基的顶端穿入到预制箱梁的连接桩孔内，根据需要可先采用八字型锚链对预制箱梁进行临时固定；
S5、利用预制箱梁作为施工平台进行桩基的沉桩施工，并进行桩基的顶端调平；
S6、在桩基顶端安装移动装置的顶升机构和平移机构，通过顶升机构抬升预制箱梁，然后通过平移机构平移预制箱梁，使预制箱梁完全就位；
S7、在桩基与预制箱梁之间的缝隙处压力灌浆，实现桩基与预制箱梁的连接固定；
S8、拆除移动装置的顶升机构和平移机构；
S9、进行预制箱梁的结构缝施工，铺设钢轨并锚固，同时完成护舷装置的安装调试。
在一种可行的方案中，在步骤S6中，每根桩基上设有多套移动装置，多套移动装置在桩基上沿周向均匀布设。
本发明的技术方案，特别适用于在施工期需要避免大量使用施工船机设备的情况、或在水域狭小的水域建设高桩码头，即适用于在码头建设区域存在密集繁忙的运营通航船只的航道附近、或在挖入式内港池附近扩建高桩码头。
相对于现有技术，本发明具有以下的有益效果：
1、本发明的预制箱梁通过一体化工厂制造，直接浮运至码头施工位置，然后利用预制箱梁进行沉桩，通过压力灌浆实现基桩与预制箱梁的固定连接，突破了现有技术通过采用直接预制或现浇桩帽或下横梁来调节桩基施工偏位，从而大大减少了现场施工工序，施工工效高，施工周期短。
2、预制箱梁采用标准化、模块化、一体化工厂制造，现场仅需要通过压力灌浆与桩基连接，一体化工厂制造比水上通过梁板施工安装或现浇形成质量可靠，装配化程度极高。
3、桩基施工利用预制箱梁的浮式平台作为施工临时平台，桩基和预制箱梁的施工安装精度高，且无需调遣打桩船等大型船机设备。
4、本发明仅需要通过对特定施工窗口期进行选择，对施工窗口期要求低，且可适应不同类型的地质条件，包括深厚软土、上覆土较薄、甚至直接设置于基岩等。
5、预制箱梁在工厂一体化制造，在工厂内进行防腐蚀涂料等措施的施工作用，比水上更加可靠，施工成本低，耐久性能更优。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一中的装配式高桩码头结构的示意图。
图2为本发明实施例一中的预制箱梁的示意图；
图3为本发明实施例一中的预制箱梁节段的示意图；
图4为本发明实施例二中的装配式高桩码头结构的第一状态示意图；
图5为本发明实施例二中的装配式高桩码头结构的第二状态示意图。
图中标号：
1、桩基；2、预制箱梁；201、预制箱梁节段；2011、限位凸块；2012、限位凹槽；21、连接桩孔；22、护舷装置；31、八字型锚链；32、移动装置。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通讯连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介的间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
实施例一
图1为本发明实施例一中的装配式高桩码头结构的示意图，图2为本发明实施例一中的预制箱梁的示意图，图3为本发明实施例一中的预制箱梁节段的示意图。如图1至图3所示，本实施例的装配式高桩码头结构，包括：桩基1和预制箱梁2。
桩基1竖直的设置在规定海域处，桩基1的顶端伸出海面，桩基1的底端插入到海底内，使桩基1稳固。
桩基1设有多根，多根桩基1在规定海域内呈矩阵均匀布设。
预制箱梁2为工厂预制件，预制箱梁2在竖直方向上设有多个贯穿的连接桩孔21，预制箱梁2的多个连接桩孔21与多根桩基1的位置一一对应，且预制箱梁2的连接桩孔21的孔径大于桩基1的外径。
预制箱梁2设置在桩基1上，多根桩基1的顶端分别插入到预制箱梁2的多个连接桩孔21内，且连接桩孔21的中轴线与桩基1的中轴线相互重合。在桩基1的圆周侧壁与预制箱梁2的连接桩孔21孔壁之间的缝隙内高压的灌注连接浆料，连接浆料在收干后使预制箱梁2与桩基1连为一体，使得预制箱梁2固定连接在桩基1上。
在预制箱梁2的一侧设有护舷装置22，护舷装置22包括有靠船设施、系泊设施和安全设施等设施，护舷装置22用于供船舶在码头上停靠、固定。
通过上述内容不难发现，本实施例的装配式高桩码头结构，通过设置桩基和预制箱梁，预制箱梁设有多个连接桩孔，预制箱梁设置在桩基上，且桩基插入到预制箱梁的连接桩孔内，通过压力灌浆的方式连接固定，预制箱梁设有护舷装置。本实施例的装配式高桩码头结构，预制箱梁采用标准化模块制造，在施工现场与桩基装配后，通过压力灌浆的方式与桩基连接固定，施工快捷方便，改善了施工条件，缩短施工周期。
可选的，如图2、图3所示，本实施例中的装配式高桩码头结构，预制箱梁2由多个预制箱梁节段201沿纵向拼装连接而成。
预制箱梁节段201的一侧设有限位凸块2011，预制箱梁节段201在与限位凸块2011相对的另一侧设有限位凹槽2012。预制箱梁节段201在拼接时，预制箱梁节段201的限位凸块2011插入到相邻的制箱梁节段201的限位凹槽2012内，方便预制箱梁2的拼装连接。
在预制箱梁节段201的限位凸块2011和限位凹槽2012处设有万向铰(图中未画出)，预制箱梁节段201拼接后，通过万向铰使相邻的两个预制箱梁节段201连接固定，若干个预制箱梁节段201拼接后形成一体的预制箱梁2。需要说明的是，位于最外侧的预制箱梁节段，只设有限位凸块或只设有限位凹槽，使预制箱梁的外侧壁保持平滑。
本实施例中，由于预制箱梁采用在工厂模块化加工，预制箱梁由预制箱梁节段拼接而成，方便预制箱梁从预制加工厂到码头施工现场的搬运、运输。
进一步的，本实施例中的装配式高桩码头结构，预制箱梁节段201为高强度的预制混凝土板，即预制箱梁2为高强度的预制混凝土板。
进一步的，本实施例中的装配式高桩码头结构，预制箱梁节段201为钢质箱梁，通过钢板拼装焊接而成，在预制箱梁节段201的内部设有多根纵横肋板，以加强预制箱梁节段的强度，即预制箱梁2为钢结构的箱体。
可选的，本实施例中的装配式高桩码头结构，预制箱梁2与桩基1拼装后，通过灌浆的方式连接固定，灌浆采用高强水泥基的材料(浆料)，使预制箱梁2与桩基1连接牢固。
可选的，本实施例中的装配式高桩码头结构，桩基1为灌注桩、钢管桩、预制混凝土管桩、钢管嵌岩桩或预制型嵌岩桩中的任意一种，具体的根据施工区域的地质特征进行选择。
实施例二
图4为本发明实施例二中的装配式高桩码头结构的第一状态示意图，图5为本发明实施例二中的装配式高桩码头结构的第二状态示意图。
本发明还提供一种装配式高桩码头结构的施工方法。
如图4、图5所示，本实施例的装配式高桩码头施工方法，包括以下步骤：
S1、在预制工厂进行预制箱梁节段的预制。
具体的说，在专业化预制工厂内按要求进行若干预制箱梁节段201的制造，包括按要求在预制箱梁节段201上加工出连接桩孔21。且在预制箱梁节段201上加工集成用于安装护舷装置22的设施。
S2、采用吊装设备将若干预制箱梁节段转运到运输驳船，并运输至施工现场。
具体的说，预制箱梁节段201经预制厂专门出运通道如专业化滑道、出运码头等，通过吊装设备转运到半潜驳等运输驳船上，通过配置合理的压载吃水，在保证浮游出运干舷稳定的前提下，通过拖轮整体拖运至施工现场。
S3、将预制箱梁节段拼接安装，形成预制箱梁，并使预制箱梁预就位。
具体的说，在施工现场将若干的预制箱梁节段201拼接安装，形成预制箱梁2，并使预制箱梁2在水平方向上基本就位，此时预制箱梁2整体漂浮在施工现场的海面上。
S4、将桩基的顶端穿入到预制箱梁的连接桩孔内，根据需要可先采用八字型锚链对预制箱梁进行临时固定。
具体的说，根据施工现场区域的风浪条件，如风浪较大，则先采用八字型锚链31对预制箱梁2进行临时固定，使预制箱梁2稳定在海面上。然后通过安装设备将桩基1的顶端穿入到预制箱梁2的连接桩孔21内，此时桩基1的顶端伸出预制箱梁2的顶面。
S5、利用预制箱梁作为施工平台进行桩基的沉桩施工，并进行桩基调平。
具体的说，桩基1可以为灌注桩，借助预制箱梁2形成的施工平台，利用钻机进行沉桩；桩基1也可以是预制混凝土管桩、钢管嵌岩桩或预制型嵌岩桩，在施工平台上安装打桩设备，通过打桩设备进行桩基的沉桩施工，然后切割由于沉桩造成的桩基顶部的塑性变形段，实现桩基顶部的调平，形成如图4所示的状态。
S6、在桩基上安装移动装置的顶升机构和平移机构，通过顶升机构抬升预制箱梁，然后通过平移机构平移预制箱梁，使预制箱梁完全就位。
具体的说，在桩基1的顶端安装移动装置32，移动装置32包括顶升机构和平移机构。通过移动装置32的顶升机构，抬升预制箱梁2，使预制箱梁2整体沿桩基1上升，当预制箱梁2在高度上到达预设位置后，再通过移动装置32的平移机构在水平方向移动预制箱梁2，使预制箱梁2的连接桩孔21的中轴线与桩基1的中轴线相互重合，完成预制箱梁2的精准就位，形成如图5所示的状态。预制箱梁在上下方向上的运动行程可达若干米，将预制箱梁提升至海面以上若干米，符合码头设计规范的上浪和受力使用要求，满足设计船型安全靠系泊和装卸作业；预制箱梁在水平方向的运动行程一般小于20cm，实现连接桩孔的中轴线与桩基的中轴线相互重合即可。
S7、在桩基与预制箱梁之间的缝隙内压力灌浆，实现桩基与预制箱梁的连接固定。
具体的说，先完成桩基1与预制箱梁2的连接桩孔21的临时封堵设施，再在预制箱梁2的连接桩孔21的内壁与桩基1侧壁之间的缝隙内高压灌注高强水泥基的浆料，通过灌浆的方式使桩基1与预制箱梁2连接固定。
S8、拆除移动装置的顶升机构和平移机构。
具体的说，当灌注的浆料达到设计使用强度要求时，桩基1与预制箱梁2连接固定后，拆除移动装置32的顶升机构和平移机构，形成如图1所示的高桩码头结构。
S9、进行预制箱梁的结构缝施工，铺设钢轨并锚固，同时完成护舷装置的安装。
具体的说，进行相邻的预制箱梁节段21之间的结构缝施工，然后在预制箱梁2上铺设钢轨并锚固，同时完成靠船设施、系泊设施、安全设施等护舷装置22的安装，并最后完成各设施和设备的运营、调试。
进一步的，本实施例中的装配式高桩码头施工方法，在步骤S6中，在每根桩基2的顶端设有多套移动装置32，即在每根桩基2的顶端设有多套顶升机构和平移机构，多套顶升机构和平移机构在桩基2上沿周向均匀布设，使预制箱梁整体的同步上升。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一特征和第二特征直接接触，或第一特征和第二特征通过中间媒介间接接触。
而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任意一个或者多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种装配式高桩码头结构，其特征在于，包括：桩基和预制箱梁；
所述桩基竖直设置；
所述桩基设有多根，多根所述桩基呈矩阵布设；
所述预制箱梁设有多个连接桩孔，所述连接桩孔的孔径大于所述桩基的外径；
所述预制箱梁设置在所述桩基上，多个所述连接桩孔分别用于供多根所述桩基插入，且所述连接桩孔的中轴线与所述桩基的中轴线相互重合，所述预制箱梁与所述桩基通过压力灌浆的方式连接固定；
所述预制箱梁设有护舷装置，所述护舷装置用于供船舶停靠。
2.根据权利要求1所述的装配式高桩码头结构，其特征在于，所述预制箱梁由多个预制箱梁节段连接而成；
所述预制箱梁节段的一侧设有限位凸块，另一侧设有限位凹槽，所述限位凹槽用于供相邻的所述预制箱梁节段的限位凸块嵌入；
所述限位凸块和所述限位凹槽处设有万向铰，用于使相邻的所述预制箱梁节段连为一体。
3.根据权利要求2所述的装配式高桩码头结构，其特征在于，所述预制箱梁节段为预制混凝土板。
4.根据权利要求2所述的装配式高桩码头结构，其特征在于，所述预制箱梁节段为钢质箱梁，所述预制箱梁节段的内部设有多根纵横肋板。
5.根据权利要求1所述的装配式高桩码头结构，其特征在于，压力灌浆采用高强水泥基的浆料。
6.根据权利要求1所述的装配式高桩码头结构，其特征在于，所述桩基为灌注桩、钢管桩、预制混凝土管桩或嵌岩桩中的一种。
7.一种装配式高桩码头结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在预制工厂进行预制箱梁节段的预制；
S2、采用吊装设备将预制箱梁节段转运到运输驳船，并运输至施工现场；
S3、将预制箱梁节段拼接安装，形成预制箱梁，并使预制箱梁预就位；
S4、将桩基的顶端穿入到预制箱梁的连接桩孔内，根据需要可先采用八字型锚链对预制箱梁进行临时固定；
S5、利用预制箱梁作为施工平台进行桩基的沉桩施工，并进行桩基的顶端调平；
S6、在桩基顶端安装移动装置的顶升机构和平移机构，通过顶升机构抬升预制箱梁，然后通过平移机构平移预制箱梁，使预制箱梁完全就位；
S7、在桩基与预制箱梁之间的缝隙处压力灌浆，实现桩基与预制箱梁的连接固定；
S8、拆除移动装置的顶升机构和平移机构；
S9、进行预制箱梁的结构缝施工，铺设钢轨并锚固，同时完成护舷装置的安装调试。
8.根据权利要求7所述的装配式高桩码头结构的施工方法，其特征在于，在步骤S6中，每根桩基上设有多套移动装置，多套移动装置在桩基上沿周向均匀布设。
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