一种减少桩身变位的新型海洋工程桩基及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及海洋工程粧基技术领域，特别涉及一种减少粧身变位的新型海洋工程粧基及其制作方法。
【背景技术】
[0002]在海洋工程粧基础设计中，钢管粧因为刚度较大可提供较好竖向和侧向承载力，并且具有施工便捷的特点，运用较为广泛。对于处于复杂海洋环境中的钢管粧，当环境荷载恶劣时，可能产生超过容许值的粧身变位以及粧身局部发生强度破坏的问题。例如:面对长期的风及波浪荷载作用，粧基础承受来自上部结构的水平循环荷载作用，长期循环往复作用可能造成粧基础的永久侧向变形，如当粧身转角超过0.5°，可能造成上部设施无法正常运行；此外，当钢管粧承受剧烈波浪荷载作用时，极端波浪力引发的粧身弯矩多会在海床下近泥面处达到峰值，过大的粧身弯矩时常引发钢管粧的断裂现象。
[0003]对于海洋工程粧基础，为了避免在不利荷载条件下粧身变位超出上部设施正常运行的容许范围，同时减低极端荷载条件下粧身发生强度破坏的几率，对钢管粧进行进一步结构优化具有重要的现实意义。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种用于提高粧基竖向、侧向承载力来减少粧身变位的新型海洋工程粧基以及制作该粧基的方法，该粧基同时具有良好的经济适用性。
[0005]为解决上述问题，本发明具体采用以下技术方案:
一种减少粧身变位的新型海洋工程粧基，其特征在于，包括从上到下依次连接的上部钢管粧、中部钢筋混凝土粧以及下部扩径混凝土粧，通过在上部钢管粧下部浇筑钢管粧内部混凝土从而依次形成下部扩径混凝土粧及中部钢筋混凝土粧，所述上部钢管粧的粧径等于中部钢筋混凝土粧的粧径，且二者粧径均小于下部扩径混凝土粧的粧径。下部扩径混凝土粧采用扩大粧径的桶型混凝土钻孔灌注粧，粧径扩大后可为上部钢管粧粧径的1.5-2倍，下部扩径混凝土粧应位于受力条件较好的持力层中。因此该粧基采用上部钢管粧与中部钢筋混凝土粧以及下部扩径混凝土粧相结合的方式，上部钢管粧底部与中部钢筋混凝土粧浇筑在一起，下部扩径混凝土粧与中部钢筋混凝土粧为一整体。
[0006]前述的一种减少粧身变位的新型海洋工程粧基，其特征在于，所述上部钢管粧内设有内置的钢筋笼，通过浇筑钢管粧内部混凝土与上部钢管粧形成一个整体，所述钢筋笼的上端略高于泥面，在波浪力作用下粧身泥面附近处往往是弯矩最大处，因此一般钢筋笼的上端略高于泥面即可，所述钢筋笼的下端延伸至中部钢筋混凝土粧底部，此处是设计荷载弯矩为零处，所述钢筋笼的上部设有齐平于钢筋笼顶端且固定在上部钢管粧侧壁上的固定横板，所述固定横板的上设有横向焊接于钢筋笼顶部的顶盘，顶盘为圆环形钢板，即钢筋笼的顶端焊接有圆环形的顶盘，同样高程处上部钢管粧内壁焊接有固定横板，固定横板为钢板，顶盘放置在固定横板上来控制钢筋笼的顶部高程，使得钢筋笼可放置至指定高程，而后钢筋笼与上部钢管粧内壁通过浇筑混凝土形成整体。
[0007]前述的一种减少粧身变位的新型海洋工程粧基，其特征在于，所述上部钢管粧内设有沿着上部钢管粧周侧均匀分布的导管组，所述导管组包括有相互毗邻的注浆上导管、注浆下导管，所述注浆上导管、注浆下导管的上部分别连接于相对应的连通阀，所述连通阀通过注浆栗导管与注浆栗相连接，所述注浆栗上设有注浆压力表，根据注浆栗上的注浆压力表控制注浆速度，所述注浆上导管、注浆下导管的底部分别与上部钢管粧侧壁上的上注浆孔、下注浆孔相连接，上注浆孔、下注浆孔分别作为注浆上、下导管的出孔，所述上注浆孔、下注浆孔均设置在泥面下部且下注浆孔位于上注浆孔之下。注浆上导管、注浆下导管均设为四个，采用小直径钢管，且分别对称焊接于上部钢管粧内壁上，相对应的，上注浆孔、下注浆孔设为四个，所述上注浆孔、下注浆孔分别位于相对应的注浆上导管、注浆下导管的竖直下方，上注浆孔对称设置在泥面下部的上部钢管粧侧壁上，即上注浆孔设置在堆重下方，下注浆孔对称设置在注浆侧板对应的上部钢管粧侧壁的中部，注浆孔的直径稍微大于注浆导管的直径，便于注浆导管的插入。
[0008]前述的一种减少粧身变位的新型海洋工程粧基，其特征在于，所述上注浆孔、下注浆孔的下部分别设有斜向放置的加强肋板、固定肋板，即分别在注浆上导管的出口端下部、注浆下导管的底端设置加强肋板、固定肋板，所述加强肋板、固定肋板均为楔形钢板，所述加强肋板焊接在上部钢管粧的外壁上，所述固定肋板焊接在上部钢管粧的内壁上。
[0009]前述的一种减少粧身变位的新型海洋工程粧基，其特征在于，所述上部钢管粧的外侧齐平于泥面处设有环绕上部钢管粧周侧设置的堆重，即在地表处设置堆重，所述堆重与上部钢管粧的侧壁间设有间隙，所述间隙内设有环绕上部钢管粧周侧设置的钢槽，所述钢槽紧贴于堆重面向上部钢管粧的一侧，所述钢槽内设有可拆卸的垂直于钢槽的隔离钢板，所述隔离钢板与堆重间填充有砾石，所述堆重上部设有堆重吊环，所述隔离钢板上设有钢板吊环，所述堆重吊环、钢板吊环分别与相对应的吊机铁链相连接，在堆重连同插着隔离钢板的钢槽到达泥面处时，通过拉取钢板吊环上的铁链将隔离钢板拉开，从而砾石填入堆重与上部钢管粧侧壁间的间隙内。
[0010]前述的一种减少粧身变位的新型海洋工程粧基，其特征在于，所述堆重采用圆环形实心钢筋混凝土块，其竖向截面为下大上小的梯形，以泥面为基准，所述堆重最高处高度为1-2倍上部钢管粧粧径，最低处高度为0.5-1.5倍上部钢管粧粧径，宽度为1-3倍上部钢管粧粧径，所述钢槽、隔离钢板均为圆环形，所述钢槽面向堆重的一侧焊接有若干根钢槽延伸钢筋，通过钢槽延伸钢筋插入至堆重内部，从而与堆重相连接形成一个整体。
[0011]前述的一种减少粧身变位的新型海洋工程粧基，其特征在于，所述上部钢管粧的下部设有环绕上部钢管粧周侧设置的注浆侧板，每两个注浆侧板为一组构成横向截面为“V”型结构的注浆侧板组，即两个注浆侧板的一端相连接，另一端分别焊接于上部钢管粧的外壁上，与上部钢管粧外壁连接前需对焊接位置做清理，确保焊接质量，环绕于上部钢管粧周侧的注浆侧板组对称设置，所述注浆侧板组的上端、下端分别固定有注浆上顶板和注浆下底板，所述注浆侧板上设有均匀分布的注浆侧板出孔，所述注浆侧板连接的上部钢管粧侧壁的中部设有下注浆孔。
[0012]前述的一种减少粧身变位的新型海洋工程粧基，其特征在于，所述注浆侧板、注浆上顶板以及注浆下底板均为楔形钢板，所述注浆侧板设置在泥面以下3-5倍上部钢管粧的粧径处，每个注浆侧板上设置三个注浆侧板出孔，所述注浆侧板高度为1-3倍上部钢管粧粧径，宽度为0.5-1.5倍上部钢管粧粧径，厚度大于20mm，每组注浆侧板组焊接于上部钢管粧外壁上，共设置四组注浆侧板组，对称焊接于上部钢管粧侧壁上。
[0013]—种减少粧身变位的新型海洋工程粧基的制作方法，其特征在于，包括以下步骤， 步骤(I )，预制上部钢管粧，将预制完成的上部钢管粧运输至施工场地；
步骤(2)，将步骤(I)中的上部钢管粧打入既定高程后，将钻孔机伸入上部钢管粧内准备钻孔；
步骤(3)，待钻孔机达到既定底高程后，开启径向钻孔，形成直径扩大区；
步骤(4)，钻孔完成后，向上部钢管粧内浇筑钢管粧内部混凝土填满直径扩大区，且至钢管粧内部混凝土浇筑既定高程后，形成下部扩径混凝土粧；
步骤(5)，下沉钢筋笼(10)，继续浇筑钢管粧内部混凝土至既定高程后，形成中部钢筋混凝土粧，使得中部钢筋混凝土粧与下部扩径混凝土粧形成整体；
步骤(6)，继续浇筑钢管粧内部混凝土，将上部钢管粧与中部钢筋混凝土粧浇筑成整体；
步骤(7)，利用吊机铁链贯穿堆重吊环、钢板吊环吊起堆重沉入水中，堆重沉入水中后，将钢板吊环上的铁链提起，将隔离钢板与堆重分离，位于隔离钢板与堆重之间的砾石滑落至堆重与上部钢管粧之间的间隙处；
步骤(8)，开启注浆栗，从注浆栗灌注水泥浆，并通过注浆压力表控制注浆速度，水泥浆通过注浆上导管、注浆下导管到达相对应的上注浆孔、下注浆孔处，从上注浆孔、下注浆孔溢出从而与周围土体形成泥面注浆扩大区、注浆侧板处注浆扩大区。
[0014]前述的一种减少粧身变位的新型海洋工程粧基的制作方法，其特征在于，所述步骤(4 )中，钻孔完成后，采用吸泥机对钻孔进行清孔处理，清孔完成后，向上部钢管粧内浇筑钢管粧内部混凝土填满直径扩大区，且至钢管粧内部混凝土浇筑既定高程后，形成下部扩径混凝土粧。
[0015]有益效果:与现有设计相比，本设计具有以下有益效果，
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