CN115596007B - 一种复合式系缆桩 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合式系缆桩,包括基础、排气口主体系缆钢桩、套筒结构、钢筋笼与水泥灌浆、斜撑、注水注浆口;所述套筒结构与基础顶板浇筑在一起,所述主体系缆钢桩穿过基础中央套筒结构,主体系缆钢桩和套筒结构通过钢筋笼与水泥灌浆紧密连接;斜撑通过连接套筒结构与主体系缆钢桩,增强结构稳定性;所述基础开设有排气口,用于注水注浆时排除内部气体;所述注水注浆口开设在基础的顶部或底部,用于向基础内部注水或注浆;实现可以有效的控制桩顶的变形,较好地提高系缆桩在近海软弱土层中应用时的承载能力与抗倾覆能力,使系缆桩方便应用于近海平台。

Description

一种复合式系缆桩
技术领域
本发明涉及海洋工程施工技术领域,具体为一种复合式系缆桩。
背景技术
系缆桩是用以系缆揽绳而固定在船只甲板和平台边的桩柱,一般由金属铸造或焊接而成。浮吊、铺管船、抓斗船等工程船舶正常作业工况下,需要较大系揽拉力,因此,系缆桩由于其基座牢固、承载性能好、桩身稳定等特点,在船舶工程和海洋工程中被广泛应用。但大部分系缆桩都只是应用在船只甲板或海边码头等类似的坚固地基上,而在近海平台边等软弱地基上其承载性能与抗倾覆性能表现不佳,严重时可能因受力过大造成倾覆现象。
现有海上平台系缆桩施工方法因单独采用钢管桩作为支撑用基桩,所以需要钢管桩桩端打入强风化岩层用于桩端支撑,这就决定了其施工所用钢管桩必定有能穿过强风化岩层的施工长度,为此,一些工程人员提出通过增大系缆桩桩径来限制系缆桩的变形。但该方法对系缆桩变形的限制效果有限,且桩径的增大不但会使耗材增加,加大施工所消耗的人力物力,还会在沉桩时对周边的海洋环境产生影响。
有鉴于此,需要提供一种新型的复合式系缆桩。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是一种复合式系缆桩,实现可以有效的控制桩顶的变形,较好地提高系缆桩在近海软弱土层中应用时的承载能力与抗倾覆能力,使系缆桩方便应用于近海平台。
为了达到上述目的,本发明有如下技术方案:
本发明一种复合式系缆桩,包括基础1、排气口2、主体系缆钢桩3、套筒结构4、钢筋笼与水泥灌浆5、斜撑6、注水注浆口7;所述套筒结构与基础顶板浇筑在一起,所述主体系缆钢桩3穿过基础1中央套筒结构4,主体系缆钢桩3和套筒结构4通过钢筋笼与水泥灌浆5紧密连接;斜撑通过连接套筒结构与主体系缆钢桩,增强结构稳定性;所述基础1开设有排气口2,用于注水注浆时排除内部气体;所述注水注浆口7开设在基础1的顶部或底部,用于向基础1内部注水或注浆。
作为方案进一步优化,所述基础1为桩筒型,基础1底部开放为注水注浆口7,顶部封闭并设有排气口2;基础1通过负压进行下沉入泥安装。
作为方案进一步优化,所述基础1为桩箱型,基础1底部密封,基础1内部分隔为分腔形式,分腔侧壁开设有排气口2;顶部开设注水注浆口7。
作为方案进一步优化,所述主体系缆钢桩3为钢桩或PHC管桩。
作为方案进一步优化,所述基础1为混凝土结构;
作为方案进一步优化,所述套筒结构4采用预制形式。
作为方案进一步优化,所述排气口2及注水注浆口7采用预制形式。
作为方案进一步优化,所述分腔采用预制形式。
作为方案进一步优化,所述基础1采取多边形结构。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于:
(1)有效限制打入软弱土层中系缆钢桩桩上端的变形,并可以起到增加其水平承载力和抗拔力的作用。
(2)钢管桩不需要打入强风化岩层起到较强的支撑作用,由于基础会起到分散力的作用,所以主体系缆钢桩只需打入粉砂层以下起基本固支作用。
(3)提升了对钢桩变形的限制能力,减少钢管桩的制作耗材,排除了因增大桩径对海洋环境的影响。
(4)有效加强了系缆桩承载力稳定性和抗倾覆稳定性。
附图说明
图1为实施例一桩筒复合式系缆桩俯视示意图。
图2为实施例一桩箱复合式系缆桩俯视示意图。
图3为实施例二桩筒复合式系缆桩正视示意图。
图4为实施例二桩箱复合式系缆桩正视示意图。
其中:1、筒形基础,2、排气口,3、主体系缆钢桩,4、套筒结构,5、钢筋笼与水泥灌浆,6、斜撑,7、注水注浆口。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本申请部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
本发明一种复合式系缆桩,包括基础1、排气口2、主体系缆钢桩3、套筒结构4、钢筋笼与水泥灌浆5、斜撑6、注水注浆口7;所述套筒结构与基础顶板浇筑在一起,所述主体系缆钢桩3穿过基础1中央套筒结构4,主体系缆钢桩3和套筒结构4通过钢筋笼与水泥灌浆5紧密连接;斜撑通过连接套筒结构与主体系缆钢桩,增强结构稳定性;所述基础1开设有排气口2,用于注水注浆时排除内部气体;所述注水注浆口7开设在基础1的顶部或底部,用于向基础1内部注水或注浆。
所述基础1采取多边形结构。
实施例一
图1、图2显示所述基础1为桩筒型,基础1底部开放为注水注浆口7,顶部封闭并设有排气口2;所述套筒结构与基础顶板浇筑在一起,所述主体系缆钢桩3穿过基础1中央套筒结构4,主体系缆钢桩3和套筒结构4通过钢筋笼与水泥灌浆5紧密连接;斜撑通过连接套筒结构与主体系缆钢桩,增强结构稳定性;所述主体系缆钢桩3为钢桩或PHC管桩。所述基础1为混凝土结构;所述套筒结构4采用预制形式。所述排气口2及注水注浆口7采用预制形式;基础1通过负压进行下沉入泥安装。
实施例二
图3、图4显示所述基础1为桩箱型,基础1底部密封,基础1内部分隔为分腔形式,分腔侧壁开设有排气口2;顶部开设注水注浆口7。所述分腔采用预制形式。所述套筒结构与基础顶板浇筑在一起,所述主体系缆钢桩3穿过基础1中央套筒结构4,主体系缆钢桩3和套筒结构4通过钢筋笼与水泥灌浆5紧密连接;斜撑通过连接套筒结构与主体系缆钢桩,增强结构稳定性。
所述主体系缆钢桩3为钢桩或PHC管桩。所述基础1为混凝土结构;所述套筒结构4采用预制形式;所述排气口2及注水注浆口7采用预制形式。
为保证浮运途中基础的稳定,需要在运输前向隔舱中注入一定的水用来作为压载保持运输途中基础的稳定,而且分隔舱要做的尽可能小,从而减小水在隔舱中的晃动幅度,减小偏心荷载。
自身重力与分舱中注入的水的重力进行下沉安装至现场挖泥船事先挖好的下沉基坑中,如其自重加上注入水的重力无法使其下沉至指定位置,则可往其分舱中注入水泥浆液以此增加其重力使之下沉到指定位置。
实施例三
箱型基础分隔舱、套筒结构与注水口均为基础预制结构,预制时套筒结构与基础顶板浇筑在一起,并进行配筋;主体系缆钢桩穿过基础中央预制的套筒结构,二者通过钢筋笼与水泥灌浆进行紧密连接;斜撑通过连接套筒结构与主体系缆钢桩,增强结构稳定性。
所述主体系缆钢桩材质为钢或PHC管桩;筒形基础及箱型基础材质为混凝土;中部采用套筒的形式,在岸边进行预制,先于钢桩进行安装。根据工程需求与应用需求的不同选取所用材料的强度。
所述筒形基础或箱型基础的形状无特定要求,可采取多边形结构,其中部的套筒结构采用预制形式,与基础顶板浇筑在一起,并进行配筋增加强度。套筒的制作材料选用钢材或混凝土材质,材料强度按具体项目所需强度选取。
所述筒形基础顶部封闭设有排气(水)口,底部开放,可根据结构受力要求进行分仓,通过负压进行下沉入泥安装。
所述箱型基础内部采用分隔的小空腔形式,为保证浮运过程中基础的稳定,每个空腔要尽可能小。基础底部密封,顶部留出灌水灌浆用注水口。小空腔侧壁留出排气口,避免温度过高产生气压。
所述主体系缆桩在接触位置与受力位置之间应力较大值,因此,在筒形基础或箱型基础中部套筒与系缆桩的接触位置需要作钢筋笼,并用高强度水泥灌浆连接。
所述主体系缆钢桩采用斜撑与基础顶板相连,以此来增大其受系缆力与碰撞力的能力,斜撑材质与类型根据实际工程需求进行选择。
桩筒(箱)复合式系缆桩主要包括:1)主体系缆桩,直径为1-3米,桩长15-100m,桩壁厚3-6厘米;2)箱(筒)基础,中部带有套筒结构的直径为6-15米,高3-10米,厚0.5-1米筒形基础或外尺寸为6×6-15×15米,高3-8米;3)斜撑,直径为0.5-2米,壁厚1-3厘米的钢管或者工字钢等。该尺寸可根据系泊力与受力需求不同作处适当调整。筒或箱式基础内部做分仓,分仓实际尺寸按具体项目需要。
桩筒(箱)复合式系缆桩具体安装操作步骤如下:
(1)对将要施工的近海平台周边施工环境进行勘测,判断其环境是否适用于该种施工方案。
(2)根据工程需求,在岸边预制带有套筒结构的筒形基础或箱型基础,筒形基础顶部密封,留有排气口,如附图1;箱型基础基础内部做隔舱,如附图2,为保证浮运途中基础的稳定,需要在运输前向隔舱中注入一定的水用来作为压载保持运输途中基础的稳定,而且分隔舱要做的尽可能小,从而减小水在隔舱中的晃动幅度,减小偏心荷载。其材料强度与尺寸根据其所受系泊力大小和工作环境所选取。
(3)环境允许情况下,运用拖轮拖拽运载筒形基础的船只到指定施工地点,再运用GPS精确基础安装位置,进行基础的安装下沉,筒形基础通过负压定位安装;而箱形基础因为其本身结构特征,可使用拖轮拖拽浮运到直顶地点,通过自身重力与分舱中注入的水的重力进行下沉安装至现场挖泥船事先挖好的下沉基坑中,如其自重加上注入水的重力无法使其下沉至指定位置,则可往其分舱中注入水泥浆液以此增加其重力使之下沉到指定位置。
(4)运用驳船将主体系缆钢桩运送到指定施工地点,同时采用拖船拖拽打桩船进行跟随,到达指定施工地点后,使用GPS技术定位钢管桩下沉位置,确定后采用打桩船上液压振动锤将主体系缆钢桩穿过筒形或箱型基础中部的套筒结构打入土层中,其打入深度根据具体工程需要所决定。打桩时要求专门人员对周边海上建筑物的位移和沉降进行观测,若出现异常情况,应立即停止施工。
(5)在主体系缆钢桩下沉到指定位置,筒(箱)形基础安装到指定地点之后,主体系缆钢桩穿过基础带有的套筒结构打入泥中形成环状空间,对此环状空间制作钢筋笼用来连接主体系缆钢桩与基础,并采用专门海上灌浆系统,对主体系缆钢桩穿过筒(箱)形基础所形成的环形空间进行封底,并在底部封闭之后对环形空间进行灌浆,使主体系缆钢桩与筒(箱)形基础连接紧密。
(6)为满足强度要求与受力要求,在主体系缆钢桩上焊接斜撑到基础顶盖上,斜撑材质与数量根据实际工程需要选取。
本发明的筒形基础或箱形基础、基础于钢桩的连接形式可有效限制打入软弱土层中系缆钢桩桩上端的变形,并可以起到增加其水平承载力和抗拔力的作用。常用系缆桩的施工方法需要作为基础的钢管桩具有足够的长度打入强风化岩层以起到较强的支撑作用。桩筒(箱)形系缆钢桩施工方法由于筒(箱)形基础会起到分散力的作用,所以主体系缆钢桩只需打入粉砂层以下起基本固支作用。运用复合系缆桩的方法较增大桩径的方法有较大的改进,不但提升了对钢桩变形的限制能力,并减少钢管桩的制作耗材,还排除了因增大桩径对海洋环境的影响。桩筒(箱)复合受力的结构,有效加强了系缆桩承载力稳定性和抗倾覆稳定性。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何孰悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种复合式系缆桩,包括基础(1)、排气口(2)、主体系缆钢桩(3)、套筒结构(4)、钢筋笼与水泥灌浆(5)、斜撑(6)、注水注浆口(7);其特征在于:所述套筒结构(4)与基础(1)顶板浇筑在一起;
所述主体系缆钢桩(3)穿过基础(1)中央套筒结构(4),主体系缆钢桩(3)和套筒结构(4)通过钢筋笼与水泥灌浆(5)紧密连接;
所述斜撑(6)通过连接套筒结构(4)与主体系缆钢桩,增强结构稳定性;
所述基础(1)开设有排气口(2),用于注水注浆时排除内部气体;
所述注水注浆口(7)开设在基础(1)的顶部或底部,用于向基础(1)内部注水或注浆;
所述基础(1)为桩筒型,基础(1)底部开放为注水注浆口(7),顶部封闭并设有排气口(2);基础(1)通过负压进行下沉入泥安装;
所述基础(1)为桩箱型,基础(1)底部密封,基础(1)内部分隔为分腔形式,分腔侧壁开设有排气口(2);顶部开设注水注浆口(7);所述分腔采用预制形式;所述基础(1)采取多边形结构。
2.根据权利要求1所述一种复合式系缆桩,其特征在于:所述主体系缆钢桩(3)为钢桩或PHC管桩。
3.根据权利要求1所述一种复合式系缆桩,其特征在于:所述基础(1)为混凝土结构。
4.根据权利要求1所述一种复合式系缆桩,其特征在于:所述套筒结构(4)采用预制形式。
5.根据权利要求1所述一种复合式系缆桩,其特征在于:所述排气口(2)及注水注浆口(7)采用预制形式。
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