圆顶方形轻型沉箱与桩基组合式防波堤的制作方法

本发明涉及一种沉箱与桩基组合式防波堤。

背景技术：

半圆形防波堤(如：一种半圆形防波堤，公开号为cn206736844u)是一种适应软土地基的新型轻型重力式防波堤结构，其特点主要在于其顶面为半圆形挡浪结构，相比于直墙挡浪结构，作用于半圆形防波堤上的波浪力较小，抗滑稳定性好；同时作用于半圆堤上的波浪压力均通过圆心，地基应力分布较均匀，但其圆弧半径通常为4-10m，半圆形防波堤结构所能适应的水深范围较小；方形沉箱防波堤(如：一种开孔沉箱直立式防波堤，公开号为cn106592516a)为直立式防波堤，可用于深水条件，沉箱中可回填砂石料，依靠自重抵抗波浪力，由于直墙面上的波浪力大，结构的自重也较大，方形沉箱防波堤通常不适合软土地基；现有的半圆形或方形沉箱防波堤在建造时，墙身均放置在抛石基床上，因为要建抛石基床，需开采大量石料，石料开采会破坏生态环境，同时抛石基床的设置不仅增加了造价，同时给地基承载力造成了额外负担，容易使防波堤发生沉陷破坏，另外无论是半圆形沉箱还是方形沉箱的抗滑稳定性均是依靠沉箱底部和抛石基床顶部间的摩擦力来提供的，当水深浪大时，为了维持防波堤的抗滑稳定性，需要在沉箱内填充更多的砂石料，导致结构的自重增加，从而威胁地基的承载力，所以传统的沉箱防波堤的抗滑安全系数的增加却降低了其竖向承载力的安全系数，从而限制了这种结构在深水防波堤中的应用，且因有抛石作业，施工时间增长。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种沉箱与桩基组合式深水防波堤，可适用于软土地基和深水条件、且具有施工便捷、无需设置抛石基床、海上作业时间短、工程造价低、环境友好和可重复使用的优点。技术方案如下：

一种圆顶方形轻型沉箱与桩基组合式防波堤，包括沉箱和桩基，其特征在于，所述的沉箱为基于组合钢模板浇筑而成的圆顶方形沉箱，包括底板和竖立在底板上的相互平行的低直立墙部分和高直立墙部分和圆顶部分，所述的圆顶部分从低直立墙部分的顶部沿平滑曲面伸展到高直立墙部分的顶部，低直立墙部分和圆顶部分作为防波堤的迎水面，在两个直立墙部分、圆顶部分和底板围成的空间里设置有肋板以及用来支撑圆顶部分的立板；在立板和肋板相交部分预埋有用来形成桩基安装孔的套管，桩基安装孔用以供基桩竖直打入地基；在圆顶部分设置开孔。

优选地，所述的平滑曲面的截面呈一段圆弧状。

圆顶方形沉箱可挡浪、挡流，沉箱的圆顶部分位于水面附近，一般此高度范围内的波浪力最大，圆顶部分的半圆形形状可减小作用在沉箱结构上的波浪力，并使地基应力分布比直墙挡浪结构均匀；由于水底附近波压力小，所以下部采用方形沉箱，这样在防波堤结构上作用的总波浪力增加不多的情况下，下部方形沉箱的设置但可有效增大整个防波堤结构的高度，使其可适用于深水条件；根据稳定性的需求，沉箱内可不填或填部分砂石料；肋板和立板可加强结构的整体性和刚度，同时其相交部分通过预埋套管可预制形成竖直的桩基安装孔；桩基安装孔的作用是供桩基竖直打入地基；桩基的作用是增强结构的抗滑、抗倾覆和竖向承载稳定性。

附图说明

图1(a)和(b)分别为圆顶方形轻型沉箱与桩基组合式防波堤的截面图和外观图。

图2圆顶方形轻型沉箱与桩基组合式深水防波堤结构图。

具体实施方式

半圆形防波堤可以减少波浪力，使防波堤结构下面的地基应力分布更均匀，方形沉箱防波堤可适用于深水区域，避免使用抛石基床可节省成本、工期和保护环境，桩基可提供竖向力和水平力。结合半圆形、方形沉箱和桩基各自的优点，本发明提出一种圆顶方形轻型沉箱与桩基组合式深水防波堤，这种新型防波堤结构可适用于软土地基和深水条件、且具有施工便捷、无需设置抛石基床、海上作业时间短、工程造价低、环境友好和可重复使用的优点。图1和图2分别为圆顶方形轻型沉箱与桩基组合式深水防波堤外观图与结构图，图中，1为圆顶方形沉箱圆顶部分，2为肋板，3为立板，4为圆顶方形沉箱直立墙部分，5为底板，6为桩基，其中沉箱的圆顶部分可适当开孔，作为圆顶方形沉箱的填砂孔，同时在圆顶方形沉箱下沉时，可通过开孔注水，便于其下沉和坐底。

圆顶方形轻型沉箱与桩基组合式深水防波堤的主要施工工序如下：首先利用组合钢模板，在预制场按底板5、立板3和肋板2、圆顶方形沉箱直立墙部分4、圆顶部分1的顺序分层分步浇筑圆顶方形沉箱，其中在整体预制立板3和肋板2时，立板3和肋板2相交部分预埋套管，以形成桩基6的安装孔，并预制桩基6，桩基6优先选用预应力高强混凝土桩(phc桩)；然后借鉴沉箱的出运和安放方法，将预制好的圆顶方形沉箱整体出运，浮运至施工地点定位；接着在施工地点经沉箱圆顶部分的开孔处往沉箱内注水，将沉箱沉放坐底于指定位置；对于设计有充填压载要求的圆顶方形沉箱，构件安装后应及时进行箱内充填，充填应对称、均匀，充填完成后应立即对充填孔进行封堵，并应确保封堵严密、牢固；最后将桩基6置于桩基安装孔，再采用打桩船等设备将桩基6打入指定深度；在桩基6和桩基安装孔壁的缝隙间注入水泥浆，使桩基与圆顶方形沉箱连成整体。

目前防波堤工程逐渐向深水发展；另外，许多近海地区的海岸和海底都存在着软土层，厚度几米到几十米不等，如我国经济发展活跃的渤海湾、长江口、珠江口以及浙、闽沿海地区都广泛分布着软土地基。圆顶方形轻型沉箱与桩基组合式深水防波堤能够很好地适应深水、恶劣波浪和软土地基条件，施工时无需开挖地基或进行地基加固，只需对地基进行简单的整平，结构相对简单、施工便捷、工程造价便宜、海上施工时间较短，它结合了半圆形、方形沉箱和桩基的共同优点，是一种优良的新型深水防波堤结构，在淤泥质海岸具有广泛的应用前景。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种圆顶方形轻型沉箱与桩基组合式防波堤，包括沉箱和桩基，所述的沉箱为基于组合钢模板浇筑而成的圆顶方形沉箱，包括底板和竖立在底板上的相互平行的低直立墙部分和高直立墙部分和圆顶部分，圆顶部分从低直立墙部分的顶部沿平滑曲面伸展到高直立墙部分的顶部，低直立墙部分和圆顶部分作为防波堤的迎水面，在两个直立墙部分、圆顶部分和底板围成的空间里设置有肋板以及用来支撑圆顶部分的立板；在立板和肋板相交部分预埋有用来形成桩基安装孔的套管，桩基安装孔用以供基桩竖直打入地基；在圆顶部分设置开孔。本发明适用于软土地基和深水条件、且具有施工便捷、无需设置抛石基床、海上作业时间短和可重复使用的优点。

技术研发人员：肖忠;刘莺
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2018.08.19
技术公布日：2018.12.18