专利名称：一种能够预制组装的基础结构及其施工方法
技术领域：
本发明涉及一种基础结构，具体的说，是涉及一种港口、海洋、水利和桥梁工程中的基础结构及其施工方法。
背景技术：
目前在港口、海洋、水利及桥梁工程，常见的基础形式主要包括桩基础、支架式基础、重力式基础和筒型基础等，施工时往往都需要用到大型设备，施工时间较长，施工成本较大。
例如桩基础需要打桩设备，尤其桩直径偏大时，设备要求更高；支架式基础除了打桩设备外，还需要处理支架结构与桩部分的连接问题；重力式基础需要提前处理地基，由于面积大，往往费用偏高；筒型基础常采用负压下沉，下沉设备虽然简单但往往会出现下沉不到位和钢板屈曲的问题。
发明内容
本发明要解决的是现有基础结构施工时间较长、施工成本较大的技术问题，提供一种能够预制组装的基础结构及其施工方法，能够陆上制作，现场拼装，节约海上施工成本，提高了基础结构施工速度。为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现一种能够预制组装的基础结构，包括中空筒体，所述中空筒体的顶面直径小于等于底面直径，所述中空筒体由多个组件模块拼装构成，每个所述组件模块的壁厚中部设置有连接孔道，每个所述组件模块通过设置在其连接孔道内的竖向预应力钢筋和/或环向预应力钢筋连接在一起，所述竖向预应力钢筋径向均布于所述中空筒体，所述环向预应力钢筋纵向均布于所述中空筒体。所述中空筒体为C4(TC120钢筋混凝土或Q235 Q345钢质材料制成。所述中空筒体的壁面为呈弧形内凹的曲面，该曲面的曲率为l/6(Tl/10。所述中空筒体的壁厚为O. 2 10m。所述组件模块的数量为2 10个。所述竖向预应力钢筋的数量为6 100根。所述环向预应力钢筋的数量为Γ20根。一种能够预制组装的基础结构的施工方法，包括如下步骤a.陆上预制中空筒体的所述组件模块；b.按照基础结构的体积，在施工现场开挖基坑；c.在施工平台上将步骤(a)预制好的所述组件模块组装构成所述中空筒体，同时在所述组件模块的预留孔道内穿入并张拉所述竖向预应力钢筋和/或所述环向预应力钢筋；d.在步骤(b)开挖好的所述基坑内现浇钢筋混凝土底板和钢筋混凝土环梁，所述钢筋混凝土环梁位于所述钢筋混凝土底板上部，所述钢筋混凝土环梁的外径与所述中空筒体底面外径相同；e.将步骤(C)制作好的所述中空筒体整体吊入所述基坑，将所述中空筒体与所述钢筋混凝土环梁连接；f.所述中空筒体内外孔隙进行回填处理。
其中，步骤(b)中的基坑开挖方式为直接开挖、沉箱开挖、支护开挖、围堰开挖或放坡开挖。其中，步骤(d)中的所述钢筋混凝土底板的厚度为O. flm，所述钢筋混凝土环梁的宽度为O. 6 2m，高度为O. 9 5m。本发明的有益效果是本发明将制作基础结构组件模块的工序安排在陆上，只需要提前进行地基土开挖，现场再通过竖向预应力钢筋和/或环向预应力钢筋将组件模块拼装成型为基础结构的中空筒体，最后将中空筒体内外孔隙回填处理即可。由于施工过程可通过拼装和装配，大大节约施工时间，施工后压载材料简单，材料成本也很低，因此可以节约海上施工成本，提高基础结构的施工速度，从而使得基础结构体系的施工成本大大降低，并且施工简便，工程造价低。
图I是本发明所提供的组件模块的拼装示意图；图2是本发明所提供的中空筒体的俯视图；图3是本发明所提供的基础结构的施工完成示意图。图中1，中空筒体；2，组件模块；3，竖向预应力钢筋；4，环向预应力钢筋；5，钢筋混凝土环梁；6，钢筋混凝土底板；7，C30混凝土 ；8，砂石。
具体实施例方式为能进一步了解本发明的内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下如图I和图2所示，本实施例披露了一种能够预制组装的基础结构，包括中空筒体1，中空筒体I的壁面为弧形内凹的曲面，曲率为1/40。中空筒体I的底面直径为50m，顶面直径为60m，壁厚为O. 6m，为C80钢筋混凝土结构。中空筒体I的的形状可以为圆柱体或圆台体，即其顶面直径需小于等于底面直径。圆柱体或圆台体的壁面可以是直壁面，也可以是呈弧形内凹或弧形外凸的曲面，该曲面的曲率为l/6(Tl/10。中空筒体I通常的底面直径选择范围是f 50m，壁厚选择范围是
O.2 10m。中空筒体I可以是C4(TC120钢筋混凝土或Q235 Q345钢质结构。中空筒体I竖向上均匀拆分为三个组件模块2，每个组件模块2中径向均布的设置有18个竖向的连接孔道，分别用于穿过一根竖向预应力钢筋3，连接孔道位于组件模块2壁厚的中心位置。每个组件模块2内部还设置有广2根环向预应力钢筋4，环向预应力钢筋4在不起到连接作用时，可以用来提高组件模块2的强度。一般来说，中空筒体I可以竖向或者径向地均匀拆分为2 10组件模块2，组件模块2之间通过设置在其连接孔道内的的竖向预应力钢筋3和/或环向预应力钢筋4连接在一起。竖向预应力钢筋3径向均布于中空筒体1，数量为6 100根；环向预应力钢筋纵向均布于中空筒体1，数量为4 20根。本实施例同时还披露了上述的施工方法，具体包括如下步骤陆上预制中空筒体I的组件模块2。按照基础结构的体积，在施工现场直接开挖基坑；基坑开挖方式可以选择直接开挖、沉箱开挖、支护开挖、围堰开挖以及放坡开挖等。 在现场施工平台上将上述预制好的组件模块2组装构成中空筒体1，同时在组件模块2的预留孔道内穿入并张拉竖向预应力钢筋3。有时根据需要还要穿入并张拉环向预应力钢筋4。在开挖好的基坑内现浇钢筋混凝土底板6和钢筋混凝土环梁5。钢筋混凝土环梁5位于钢筋混凝土底板6上部，钢筋混凝土底板6的厚度为O. rim ;钢筋混凝土环梁5的外径与中空筒体I底面外径相同，钢筋混凝土环梁5的宽度为O. 6 2m，高度为O. 9 5m。将制作好的中空筒体I整体吊入基坑，并将中空筒体I与钢筋混凝土环梁5连接；连接时可通过钢筋混凝土环梁5预留钢筋、中空筒体I底部预留孔洞的方式对位，钢筋混凝土环梁5与中空筒体I可通过粘结材料粘结，如硫磺胶泥。最后，将中空筒体I内外孔隙进行回填处理，回填可采用砂石、砂浆或混凝土。本实施例中周围回填采用C30混凝土 7，内部回填采用砂石8。尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种能够预制组装的基础结构，包括中空筒体，其特征在于，所述中空筒体的顶面直径小于等于底面直径，所述中空筒体由多个组件模块拼装构成，每个所述组件模块的壁厚中部设置有连接孔道，每个所述组件模块通过设置在其连接孔道内的竖向预应力钢筋和/或环向预应力钢筋连接在一起，所述竖向预应力钢筋径向均布于所述中空筒体，所述环向预应力钢筋纵向均布于所述中空筒体。
2.根据权利要求I所述的一种能够预制组装的基础结构，其特征在于，所述中空筒体为C4(TC120钢筋混凝土或Q235 Q345钢质材料制成。
3.根据权利要求I所述的一种能够预制组装的基础结构，其特征在于，所述中空筒体的壁面为呈弧形内凹的曲面，该曲面的曲率为l/6(Tl/10。
4.根据权利要求I所述的一种能够预制组装的基础结构，其特征在于，所述中空筒体的壁厚为O. 2 10m。
5.根据权利要求I所述的一种能够预制组装的基础结构，其特征在于，所述组件模块的数量为2 10个。
6.根据权利要求I所述的一种能够预制组装的基础结构，其特征在于，所述竖向预应力钢筋的数量为6 100根。
7.根据权利要求I所述的一种能够预制组装的基础结构，其特征在于，所述环向预应力钢筋的数量为Γ20根。
8.—种如权利要求I所述能够预制组装的基础结构施工方法，其特征在于，包括如下步骤 a.陆上预制中空筒体的所述组件模块； b.按照基础结构的体积，在施工现场开挖基坑； c.在施工平台上将步骤(a)预制好的所述组件模块组装构成所述中空筒体，同时在所述组件模块的预留孔道内穿入并张拉所述竖向预应力钢筋和/或所述环向预应力钢筋； d.在步骤(b)开挖好的所述基坑内现浇钢筋混凝土底板和钢筋混凝土环梁，所述钢筋混凝土环梁位于所述钢筋混凝土底板上部，所述钢筋混凝土环梁的外径与所述中空筒体底面外径相同； e.将步骤(C)制作好的所述中空筒体整体吊入所述基坑，将所述中空筒体与所述钢筋混凝土环梁连接； f.所述中空筒体内外孔隙进行回填处理。
9.根据权利要求8所述的一种能够预制组装的基础结构施工方法，其特征在于，步骤(b)中的基坑开挖方式为直接开挖、沉箱开挖、支护开挖、围堰开挖或放坡开挖。
10.根据权利要求8所述的一种能够预制组装的基础结构施工方法，其特征在于，步骤Cd)中的所述钢筋混凝土底板的厚度为O. flm，所述钢筋混凝土环梁的宽度为O. 6 2m，高度为O. 9 5m。
全文摘要
本发明公开了一种能够预制组装的基础结构及其施工方法，中空筒体由多个组件模块拼装构成，组件模块通过竖向预应力钢筋和/或环向预应力钢筋连接在一起；施工方法是陆上预制组件模块；施工现场开挖基坑；在施工平台上将组件模块组装并穿入张拉竖向预应力钢筋和/或环向预应力钢筋；基坑内现浇钢筋混凝土底板和环梁；将中空筒体整体吊入基坑与钢筋混凝土环梁连接；中空筒体内外孔隙进行回填处理。本发明陆上制作，现场拼装，可以节约海上施工成本，提高基础结构的施工速度，从而使得基础结构体系的施工成本大大降低，并且施工简便，工程造价低。
文档编号E02D27/52GK102877483SQ20121033463
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月11日 优先权日2012年9月11日
发明者练继建, 丁红岩, 张浦阳 申请人:天津大学