专利名称：桩－桶基础的制作方法
技术领域：
本发明涉及海岸、近海及深海工程的基础结构类型，特别是一种桩-桶基础，它适用于对海岸工程、海洋工程的基础结构设计与实施。
背景技术：
目前对码头工程、海岸工程和海洋工程的基础结构通常采用桩基础或重力式基础，以及近年研究的桶型基础。重力式基础主要是利用基础自重保持自身及结构的稳定，承担荷载并向海底地基扩散应力，但重力式基础的尺寸大，受风、波浪、海流的影响大，容易造成基础失稳。桩基础是桩通过植入海底地基的桩侧表面的摩擦力作用和桩端的端部阻力承担荷载，桩基础具有较高的承载力和稳定性，可以减少桩顶连结承台上建筑物沉降和不均匀沉降。近几年，在海洋工程已用一种新型的桶基础，桶基础为一圆形柱壳，柱壳顶部加一圆形顶盖，通过顶盖中部连接系杆至海面与承台连接，类似于一个倒扣的桶，沉放在海底的泥石软土地基里。但是，桶基础的抗拔和抗压承载力受到桶基础的直径和高度的限制，其稳定性易受泥砂软土流动性的影响。现有基础结构类型存在的主要问题是，由于海岸和海洋工程的荷载条件和环境条件十分复杂，很难实现地基基础能够同时承受很大的上拔荷载、水平荷载和下压荷载的作用。为此，需要研究一种承载力高、抗位移能力强、稳定性好的新型基础，以取代众多数量深长桩的海上平台基础，直接支承码头工程结构、单体海洋工程结构和海岸工程结构。
在码头工程结构和海洋工程结构中，采用桩基础，需要植入很多数量的直桩，甚至需要植入斜桩，以承担重型的上拔、下压和水平荷载。海上桩基础施工作业的难度高，为减少桩的数量，一直在寻求一种桩数少、承载力高、可靠稳定的新型基础。桶型基础是近年来应用于海洋工程的新型基础，可以设计成为仅能够承受拉拔荷载类似于“锚”的桶形基础，或设计为可以移动并重复使用的、可以承受下压、上拔和水平荷载的桶基础。由于桶形基础的抗拔承载力较高，便于施工，可以回收重复利用，桶基础会在海洋工程中得到应用和发展。但是，由于桶基础的沉放特性适合于海底的泥砂软土地基条件，要得到较大的承载能力，桶基础的直径和高度必须很大，这就造成了设计理论研究和工程制造、拖航、沉放的很大难度；同时，由于桶基础沉放于海底的泥砂软土中，基础的沉降和水平位移不宜控制。因此，在重型荷载、深水条件下，现有的基础结构形式有其严重的不足之处，其重要原因是桩的数量多，未能很好的解决基础水平与上拔抗力，桶基础对硬质基床的不适用性及抗水平能力弱。
发明内容
针对上述码头工程、海岸工程和海洋工程的常用基础结构类型的不足，本发明提出了一种适用于码头、海岸、海洋工程的，能够承受重型的上拔、下压、水平荷载的，能有效缩短施工工期，减少工程造价，确保工程质量的桩-桶基础。
本发明的技术方案是采用桩基础和桶基础的各自优点，会聚桩的抗拔、抗压荷载能力与桶的抗水平荷载能力，进行优势互补，克服各自的缺陷，形成一种新型的、具有可靠承载能力的，桩基础和桶基础结合而成的桩-桶基础。该桩-桶基础由桩构件和顶盖中心设置孔洞的桶构件组成，桩穿过桶顶盖中心孔洞组成“巾”字形结构。桩-桶基础施工时，根据工程区域的海洋、水文、地质等条件、工程建设项目的要求，进行桩的长度、直径与桶的直径、高度、壁厚，桩、桶植入海洋地基标高的设计；在桩、桶植入海洋地基后，桩与桶顶盖交接处进行可靠有效固接。这样，桩顶连接承台上的荷载，经桩的顶部传递至桩与桶的交接处，再经桩与桶传至海底地基。
有益效果本发明方法采用桩与桶基础相结合，充分利用了桩的抗压承载能力高、桶的抗拔能力高的特点，由于桩和桶的结合，在海底地基的桩与桶的结合处，桩-桶与基床的大面积接触，桩与桶形成的大刚度的空间结构的基础结构形式，使得桩-桶基础具有很高的抗水平荷载能力。由于桩-桶基础的抗压、抗拔和抗水平承载能力很高，可以支承荷载集中的海上重型结构物，并大量减少基础的数量，有效减少海上施工作业时间，减少工程造价。桩-桶基础的适用面广，在基床深部的土层有无硬土层时均可以应用。桩-桶基础的“桶”部分可以与“桩”脱离，经正压充气拔起后重复使用。
经专门模拟试验证明，桩-桶基础的施工时间为传统的桩基础的1/4～1/2，工程造价为桩基础的60％～80％，而且操作简便，桶基础可以重复使用，施工过程中无任何污染和废弃物，具有很大的经济效益和社会效益。
图1为本发明桩-桶基础的结构示意图。
图2为本发明桩-桶基础埋设效果示意图。
图3为本发明桩-桶基础施工流程示意图。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明桩-桶基础的结构作进一步详细描述。
参见图1，2为圆形桶壳，1为桶壳2顶部的圆形顶盖，在顶盖1的中心设置孔洞4。将桩3穿过顶盖1的孔洞4，组成“巾”字型桩-桶基础结构；桩-桶基础构件的材料采用钢筋混凝土或钢，桩3的长度与直径，桶壳2的高度与直径，桶壳2、顶盖1的厚度，以及桩-桶基础植入海底地基的标高，由海洋工程的设计要求-承受上拔、下压、水平荷载以及海底地基条件所确定。参见图2，桩-桶基础海底安装施工时，先进行桶的沉放，采用正压或负压的方法，将桶植入海底地基至设计标高，再将桩穿过孔洞4，植入海底地基至设计标高，最后用连接件将桩-桶交接处可靠有效固结；通过露出海平面的桩顶与承台的连结，完成海洋工程的基础结构施工。这样，承台的荷载经桩顶传递至桩-桶结构交接处，再经桩-桶传至海底地基。图3为本发明桩-桶基础加工制作、埋设施工流程示意图，经专门模拟海底地基状况的试验，证明桩-桶基础会聚了桩基础的抗拔、抗压荷载与桶基础的抗水平荷载的能力，克服了桩基础与桶基础的缺陷，是海岸、近海及深海工程基础结构的重大技术进步。
权利要求
1.一种桩-桶基础，包含桩基础构件、桶基础构件，其特征在于a.桶顶盖(1)的中心设置孔洞(4)，b.桩3穿过孔洞(4)，组成“巾”字形桩-桶基础结构。
2.根据权利要求1所述的桩-桶基础，其特征在于a.桩-桶基础海底施工时，桶植入海底地基后，桩穿过孔洞(4)植入海底地基，b.桩-桶交接处由连接件固结。
全文摘要
本发明提供了一种适用于海岸、近海及深海工程的桩－桶基础，其特点是由桩和顶盖中心设置空洞的桶组成，桩穿过桶顶盖中心设置的空洞成“巾”字型结构。施工时，先将桶植入海底地基预定标高位置，再将桩穿过桶顶盖中心设置的空洞植入海底地基预定标高位置，最后将桩、桶交接处固结。本发明能承受重型上拔、下压、水平荷载，经专门模拟试验证明，桩－桶基础的施工时间为传统的桩基础的1/4～1/2，工程造价为桩基础的60％～80％，操作简便，桶基础可以重复使用，施工过程中无任何污染和废弃物，具有很大的经济效益和社会效益。
文档编号E02D27/52GK1995557SQ200610117678
公开日2007年7月11日 申请日期2006年10月27日 优先权日2006年10月27日
发明者刘文白, 周健, 戴光岳, 王梦瑜 申请人:上海海事大学