CN201305840Y - 水中铁塔基础柔性防冲撞装置 - Google Patents

水中铁塔基础柔性防冲撞装置 Download PDF

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Abstract

一种水中铁塔基础柔性防冲撞装置，它包括至少一塔基平台结构，在该塔基平台结构四周设置有一圈钢围栅，钢围栅由钢管桩和水平至少二道钢管焊连组成，每根钢管桩头部设置有至少一只圆筒形橡胶护舷，组成一个空间柔性框架结构；所述的在钢管桩内充填有素砼，在塔基平台结构周围按航道部门要求设置永久性固定式航标灯；所述的钢管桩表面喷涂有防腐涂料层，被钢管桩围住的塔基平台结构至少包括有灌注桩施工时需打设的钢护筒，并形成一高桩承台结构；它具有缓冲吸能、可修复、环保经济、施工周期快，施工质量有保证、占地减少等特点。

Description

水中铁塔基础柔性防冲撞装置
技术领域
本实用新型涉及的是一种送电线路工程中水中铁塔基础墩台的柔性防撞措施，尤其是位于航道(水道)中高桩墩台的钢管混凝土柔性桩防撞体系。
背景技术
目前随着经济的发展，越来越多的水上输电塔出现在世界各地，通航船舶对此水工构筑物造成了严重的威胁。在设计结构物的同时需同时设计其相应的防撞设施，才能避免或减少灾难的发生，保证电网的稳定。参考目前的桥墩防撞系统，就防撞系统本身而言，有非结构性防撞系统和结构性防撞系统。非结构性防撞系统是指通过有效的管理手段导引航船的航向，控制航行，以减少撞击事故的发生，往往作为结构性防撞系统的辅助措施；结构性防撞系统主要通过设置结构构造物的结构措施，来抵御船舶的撞击力，其构造类型又可分为直接构造和间接构造，直接构造方式有附着式防护系统、重力式防护系统等；间接构造方式有人工岛防护系统、胶囊沙袋防护系统以及漂浮网状防护系统等，上述防撞系统适用范围均不相同。
1)附着式防撞系统采用防撞结构依附桥墩作为支承，不需要单独的基础处理，因而这种防撞措施一般只针对撞击力较小的情况；
2)重力式防护系统的主要机理是靠与船舶接触的接触面带动重力摆，并通过重力摆的位移达到大量吸收撞击能的效果。但是仅靠重力摆本身的重力作用原理来吸收大型船舶的巨大撞击能量是很不够的；
3)人工岛防护系统是指沿桥墩周围填筑堆垒砂石，或者利用疏浚航道的弃土在桥墩上下游堆垒成堤坝，使撞击船舶撞击后搁浅或者通过堤坝的巨大自重直接抵抗船舶的撞击，保护桥梁免遭破坏，因而这种防护体系对轮船的损坏也比较大。人工岛的防撞结构方案是目前最保险的、最有效的防撞设施，一旦建成，能够较长时间使用，维修费用较低。但人工岛防护系统设计要求河床基础较好，能够承受得起岛的巨大自重，由于填筑人工岛需要占据较大面积的水域，会使通航宽度减小，影响通航。此外，对于地基条件较差且水深较大区域，人工岛填筑工程费用与难度都将大幅度提高，一般不宜采用。
4)胶囊沙袋防护系统主要部分由尼龙绳加固的氯丁橡胶制成的不透水胶囊，内部填充的中粗砂以及胶囊顶部的盖板等组成。在填充中粗砂时，抽出胶囊沙袋中粗砂里所含的水分，以保持胶囊外侧的静水压力和内部的土压力基本相等，并使中粗砂处于主动土压力作用状态；
5)漂浮网状防护系统的理论依据，是建立在船舶有较大的缓冲位移，防护系统的网状拦截设施将船舶拦住后，其水下的锚链能有效地消耗撞击能量的基础之上的。该方式对较大、较快的船不适用，因为大风浪时，要拉住航线上速度较大的大船，锚和缆需要很大、很多，以至建造装置时发生困难。
上述的防撞方案，是当前世界上有关桥梁桥墩防撞常见的几种方案，在我国已建工程中，也有大量针对大桥桥墩撞击防护的例子，但对于送电线路水中独立铁塔基础的防撞系统，则不多。
发明内容
本实用新型的目的在于在防撞设防标准内，克服上述防撞方案的不足，特别是人工岛方案，针对送电线路工程中水中铁塔基础(高桩墩台)的受力特点，而提供一种在撞击事故发生后能保证水中铁塔基础保持正常运行的水中铁塔基础柔性防冲撞装置。
本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的，它根据航道规划通航能力设立的防撞标准，为避免船舶及其它漂流物直接撞击塔基本体结构，采取相应标准的综合防撞措施：它包括至少一塔基平台结构，在该塔基平台结构四周设置有一圈钢围栅，钢围栅由钢管桩和水平至少二道钢管焊连组成，每根钢管桩头部设置有至少一只圆筒形橡胶护舷，组成一个空间柔性框架结构。
本实用新型为提高钢管桩的刚度，在钢管桩内充填素砼，钢围栅在受到撞击荷载作用下，自身发生变形能抵消较大一部分撞击能量，当撞击荷载超过其承受能力时，钢管桩桩顶变形加大，直至桩顶位移至铁塔平台边，再压缩能够缓冲减能的橡胶护舷，将外荷载再传给塔基工作平台，避免了船舶直接撞击塔基本体结构。
本实用新型还采用如下警示措施：在塔基结构周围按航道部门要求设置永久性固定式航标灯；另在钢管防撞桩表面喷涂防腐涂料，若在海水环境的水下区及水位变动区，应增加设置牺牲阳极块，增加防撞桩的耐久性。
本实用新型还在本体预留防撞措施：高桩承台结构，结合灌注桩施工时需打设钢护筒，在灌注桩施工完毕后将钢护筒予以保留，以提高灌注桩及墩台的抗冲撞能力。
本实用新型采用“钢管混凝土柔性桩防撞体系”后，工期可以节约，费用比人工岛可以节省约30％，不但技术经济效果可观，同时节约水域用地，且对江浙一带的深厚软土地基有很好的适应性，有较好的推广应用价值。本实用新型具有缓冲吸能、可修复、环保经济、施工周期快，施工质量有保证、占地减少等特点。
附图说明
图1是本实用新型的水中铁塔基础防撞桩平面结构布置示意图。
图2是本实用新型的防撞桩立面布置示意图。
图3是本实用新型的护舷固定结构示意图。
图4是图3的1—1剖视图。
具体实施方式
下面将结合附图及实例对本实用新型作详细的介绍：本实用新型所述的“钢管混凝土柔性桩防撞体系”是根据航道(水道)的通航规划标准，结合船型调查确定的防撞设计标准，利用塔基处的水文地质和岩土勘测资料，经M法和P-Y法计算分析，参考我国《公路桥涵地基与基础设计规范》和美国《AASHTO桥梁船舶撞击设计指南》，确定防撞桩的桩径和埋深、钢管横梁的大小；结合拟吸收的能量选择圆桶型橡胶护弦的型号；根据设计年限和环境类别确定防腐涂料的厚度和牺牲阳极的重量。
附图1、2所示，本实用新型包括至少一塔基平台结构1，在该塔基平台结构1四周设置有一圈钢围栅2，钢围栅2由钢管桩3和水平至少二道钢管4焊连组成，每根钢管桩3头部设置有至少一只圆筒形橡胶护舷5，组成一个空间柔性框架结构。
所述的在钢管桩3内充填有素砼，在塔基平台结构1周围按航道部门要求设置永久性固定式航标灯。
所述的钢管桩3表面喷涂有防腐涂料层，被钢管桩3围住的塔基平台结构1至少包括有灌注桩施工时需打设的钢护筒，并形成一高桩承台结构。
附图3、4所示，本实用新型在防撞的钢管桩3头上悬挂圆桶型橡胶护弦5，它介于钢管桩与塔基墩台之间，用于吸能缓冲。防撞的钢管桩3表面喷涂防腐涂料，若在海水环境的水下区及水位变动区，应增加设置牺牲阳极块，增加防撞桩的耐久性。
本实用新型的相关防撞装置：a)警示航标灯：利用已建塔基平台周围设置的钢管桩为依托，在四个角点上各配布专用航标灯一座，灯座支架可以选用立柱形状，一般高2.5米左右，在立柱上设置爬梯，以方便日常上下维护，支架颜色宜采用反光油漆，以增加夜间效果；b)钢管混凝土柔性防撞桩群，此桩群是防冲撞吸收能量的主要载体，采用基于能量控制的设计方法，船舶的动能最终转化为防撞系统的变形势能，通过增加单桩的水平承载力和变形量及桩数提高防撞系统的防撞能力；c)钢管混凝土柔性防撞桩上的圆桶型橡胶护弦，当船体撞击力较大，防撞桩顶发生较大水平位移时，橡胶护弦在塔基本体和防撞桩间起缓冲吸能作用，并将传递船舶的撞击力；d)本体墩台的富裕承载力可以继续抵挡船舶撞击力。
附图中所示的是：钢管及水平钢横梁钢材共450t，费用约340万元；桩内冲填C20素砼620m3，55万元；橡胶护弦：15万元；防腐及牺牲阳极块等耐久性措施：50万元；永久航标灯：15万。该单项工程共475万元，工期1个月。
它与常规人工岛工程相比：采用“钢管混凝土柔性防撞桩”设计体系后，工期节约1.5个月，费用节省230万元(节省30％的费用)，技术经济效果可观，同时也大为节约水域用地，有推广价值，目前我院设计的省内多条线路的江中铁塔基础已经推广运用。

Claims (3)

1、一种水中铁塔基础柔性防冲撞装置，它包括至少一塔基平台结构(1)，其特征在于在该塔基平台结构(1)四周设置有一圈钢围栅(2)，钢围栅(2)由钢管桩(3)和水平至少二道钢管(4)焊连组成，每根钢管桩(3)头部设置有至少一只圆筒形橡胶护舷(5)，组成一个空间柔性框架结构。
2、根据权利要求1所述的水中铁塔基础柔性防冲撞装置，其特征在于所述的在钢管桩(3)内充填有素砼，在塔基平台结构(1)周围按航道部门要求设置永久性固定式航标灯。
3、根据权利要求1或2所述的水中铁塔基础柔性防冲撞装置，其特征在于所述的钢管桩(3)表面喷涂有防腐涂料层，被钢管桩(3)围住的塔基平台结构(1)至少包括有灌注桩施工时需打设的钢护筒，并形成一高桩承台结构。
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