浮吊一体式桩基础防冲刷结构、制造和施工方法与流程

本发明涉及海洋工程，具体涉及一种桩基础防冲刷结构。

背景技术：

1、海港工程建设一般采用桩基将上部荷载传至地下较深处承载性能好的土层，以满足承载力和沉降的要求。桩基础在复杂的水域环境中长期遭受波浪和潮流的作用，桩基础周围的土体不断侵蚀发生冲刷，尤其在河口或潮汐通道等强流区域，冲刷现象极为显著，严重影响了海港工程的安全。

2、目前常见的桩基础防冲刷方式主要有抛石、砂被、固化土和软体排等防冲刷方案，其中，抛石方案具有施工简单的优点，但抛石时下沉路径无法控制，易撞击基础并破坏其防腐涂层，影响桩基使用年限；砂被方案中制作砂袋的土工织物易老化并造成砂被破损，从而导致砂子流失，无法有效保护桩基础；固化土防冲刷方案对于淤积区域的局部冲刷理论上效果较好，但是对于整体冲刷海床而言，因对边缘冲刷无能为力而使得防护效果较差；软体排理论上效果较好，但是施工困难而在实际中较少使用。

3、因此，如何解决现有防冲刷结构无法兼顾防冲刷效果、施工便捷性和经济性的问题，就成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种浮吊一体式桩基础防冲刷结构，以解决现有防冲刷结构无法兼顾防冲刷效果、施工便捷性和经济性的技术问题。

2、本发明所采用的技术方案为：一种浮吊一体式桩基础防冲刷结构，所述防冲刷结构包括多个搭钩连接的空腔体结构，所述空腔体结构包括：

3、橡胶内胆；

4、混凝土外壳，所述混凝土外壳包裹于橡胶内胆外侧并与橡胶内胆固定连接；

5、钢筋骨架，所述钢筋骨架预埋于混凝土外壳中，且所述钢筋骨架包括横向钢筋、纵向钢筋和竖向钢筋，所述横向钢筋的横向两端沿横向方向贯穿混凝土外壳，且所述横向钢筋的一端预制有水平搭钩、另一端预制有竖向搭钩；所述纵向钢筋的纵向两端沿纵向方向贯穿混凝土外壳，且所述纵向钢筋的一端预制有水平搭钩、另一端预制有竖向搭钩；所述竖向钢筋的顶端沿竖直方向贯穿混凝土外壳；

6、吊环，所述吊环设置在混凝土外壳的顶部并与钢筋骨架预制连接；

7、排气孔，所述排气孔设置在混凝土外壳的顶部并与橡胶内胆的内腔连通；

8、进水孔，所述进水孔设置在混凝土外壳的底部并与橡胶内胆的内腔连通；

9、其中，所述水平搭钩和竖向搭钩大小相等且方向垂直。

10、优选的，且所述竖向钢筋顶端预制有吊环。

11、优选的，所述橡胶内胆的外表面上设有能够提高橡胶内胆与混凝土外壳连接强度的凹凸部。

12、优选的，所述混凝土外壳的底部预埋有土工布和仿生草。

13、优选的，多个所述空腔体结构沿纵向和横向线性分布，且相邻两个所述空腔体结构之间通过水平搭钩和竖向搭钩搭接连接。

14、优选的，相邻两个所述空腔体结构的水平搭钩和竖向搭钩单层搭接或双层搭接；所述空腔体结构和桩基础之间设有橡胶护垫。

15、本发明的第二目的在于提供一种浮吊一体式桩基础防冲刷结构制造方法，所述方法包括如下步骤：

16、s10：在模具内搭设绑扎钢筋骨架；

17、s20：将橡胶内胆放置在钢筋骨架内腔中并充气密封；

18、s30：浇注混凝土填充橡胶内胆和模具的间隙；

19、s40：经过养护使混凝土外壳固定成型于橡胶内胆外侧，并且在混凝土外壳上成型有与橡胶内胆内腔相通的排气孔和进水孔；

20、s50：拔出排气孔内的封堵塞对橡胶内胆放气，且所述混凝土外壳与橡胶内胆固定连接。

21、本发明的第三目的在于提供一种浮吊一体式桩基础防冲刷结构施工方法，所述方法包括如下步骤：

22、s100：将多个空腔体结构搭钩连接成所需形状的防冲刷结构；

23、s200：将所述防冲刷结构运输至预定海域并下沉至桩基础一侧的海床面上。

24、优选的，所述步骤s200包括：先将所述防冲刷结构吊入水中，并采用浮运方式将所述防冲刷结构拖运至下沉位置，再拉动绳索将进水孔内的封堵塞拔出，以使防冲刷结构整体下沉。

25、优选的，所述步骤s200包括：先将所述防冲刷结构吊至运输船上，并采用船运的方式将所述防冲刷结构运输至下沉工位，再将进水孔内的封堵塞拔出，通过运输船上的吊架将防冲刷结构吊入水中并下沉。

26、本发明的有益效果：

27、1、本发明通过橡胶内胆使空腔体结构内部形成空腔，不仅可以降低防冲刷结构的重量，减少混凝土的使用量，并降低制造成本，还可通过橡胶内胆的排气进水实现防冲刷结构的浮运和下沉，也可降低托运船机要求。

28、2、本发明中的防冲刷结构由多个空腔体结构通过钢筋骨架的水平搭钩和竖向搭钩搭接连接，由于搭接连接灵活性更好，使得多个空腔体结构能够搭接组装成任意形状的防冲刷结构，并能够更好地适应海底地形，也可依据现场情况搭接双层或单层。同时，该空腔体结构均为预制模块，整体组合性很好，对于海床面的冲刷可能有各种各样的形状，只要通过拼接组合一定数量的空腔体结构就可设计成任何形状的防冲刷结构，如圆形、正方形、矩形等，以满足各种现场需求。除此之外，还可做某些冲坑的填补，根据现场测量，确定冲坑面积，现场快速组装成冲坑的形状往下沉到位。

29、3、本发明中的钢筋骨架及空腔体结构可快速预制，如设计发现现场情况与最初设计情况不同，还可快速进行拼装补充，在陆地和船上均可快速组装连接，提高了防冲刷结构的实用性。

30、4、本发明中的钢筋骨架位于橡胶内胆外侧，在进行空腔体结构制造时，钢筋骨架能够对橡胶内胆的体积和位置进行限制，配合成型模具可以实现对浇注的混凝土外壳厚度和空腔大小的控制，不但能够定量地对空腔体结构的浮力进行控制，而且便于规模化和批量化制造，进一步降低防冲刷结构的施工成本，具有更好的经济性。同时，混凝土外壳紧密包裹于不透水橡胶内胆外侧，不仅可以在混凝土外壳内部形成空腔，实现空腔体结构的浮运，还能够防止浮运时海水透过混凝土外壳渗入内腔中，保证防冲刷结构浮运安全；此外，橡胶内胆采购价格低廉，能够在满足防冲刷结构浮运要求的前提下，最大程度地降低防冲刷结构的制造成本，提高防冲刷结构的经济性。

31、5、本发明中的钢筋骨架有以下五个功能：钢筋骨架能够将相邻两个空腔体结构柔性(搭钩连接)连接，提高所组装的整体防冲刷结构对海底地形适应性；第二个是：钢筋骨架与混凝土外壳相互配合形成钢筋混凝土结构，构造简单、制造方便，并能够提高空腔体结构的结构强度；第三个是：钢筋骨架能够代替混凝土外壳进行力的传递，钢筋骨架连接整体性好，受力简单明确，在保证结构整体稳定性的同时能够充分适应于海上常见的吊装、浮运、铺排等施工方式；第四个是：钢筋骨架能够限制橡胶内胆的体积和位置，可根据实际需求计算成果准确控制混凝土外壳厚度和空腔大小，使得结构便于漂浮，形成的空腔也减少了混凝土材料的使用；第五个是：钢筋骨架预制吊钩，充当竖向骨架的同时作为吊运的主要受力点，便于防冲刷结构的吊装及施工。

技术特征：

1.一种浮吊一体式桩基础防冲刷结构，其特征在于，所述防冲刷结构包括多个搭钩连接的空腔体结构(10)，所述空腔体结构(10)包括：

2.根据权利要求1所述的一种浮吊一体式桩基础防冲刷结构，其特征在于，所述橡胶内胆(100)的外表面上设有能够提高橡胶内胆(100)与混凝土外壳(200)连接强度的凹凸部；所述混凝土外壳(200)的底部预埋有土工布和仿生草。

3.根据权利要求1所述的一种浮吊一体式桩基础防冲刷结构，其特征在于，多个所述空腔体结构(10)沿纵向和横向线性分布，且相邻两个所述空腔体结构(10)之间通过水平搭钩(340)和竖向搭钩(350)搭接连接。

4.根据权利要求1所述的一种浮吊一体式桩基础防冲刷结构，其特征在于，相邻两个所述空腔体结构(10)的水平搭钩(340)和竖向搭钩(350)单层搭接或双层搭接；所述空腔体结构(10)和桩基础(20)之间设有橡胶护垫(30)。

5.一种浮吊一体式桩基础防冲刷结构制造方法，所述方法用于制造权利要求1-4任意一项所述的浮吊一体式桩基础防冲刷结构，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

6.一种浮吊一体式桩基础防冲刷结构施工方法，所述方法用于权利要求1-4任意一项所述的浮吊一体式桩基础防冲刷结构的施工，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种浮吊一体式桩基础防冲刷结构施工方法，其特征在于，所述步骤s200包括：先将所述防冲刷结构吊入水中，并采用浮运方式将所述防冲刷结构拖运至下沉位置，再拉动绳索将进水孔(600)内的封堵塞拔出，以使防冲刷结构整体下沉。

8.根据权利要求6所述的一种浮吊一体式桩基础防冲刷结构施工方法，其特征在于，所述步骤s200包括：先将所述防冲刷结构吊至运输船上，并采用船运的方式将所述防冲刷结构运输至下沉工位，再将进水孔(600)内的封堵塞拔出，通过运输船上的吊架将防冲刷结构吊入水中并下沉。

技术总结
本发明公开了海洋工程技术领域的浮吊一体式桩基础防冲刷结构、制造和施工方法，包括橡胶内胆；混凝土外壳，包裹于橡胶内胆外侧并与橡胶内胆固定连接；钢筋骨架，预埋于混凝土外壳中，且钢筋骨架的纵向两端和横向两端沿轴向贯穿混凝土外壳、并分别对应预制有水平搭钩和竖向搭钩；吊环，设置在混凝土外壳的顶部并与钢筋骨架预制连接；排气孔，设置在混凝土外壳的顶部并与橡胶内胆的内腔连通；进水孔，设置在混凝土外壳的底部并与橡胶内胆的内腔连通。本发明的防冲刷结构可采用浮运与吊运组合模式运输至桩基位置，并在精准定位后通过空腔充水下沉至海床面上，可有效减低施工船机要求，减少水上施工工序，降低施工成本。

技术研发人员：陈立,田会元,徐明强,魏宇墨,宋础
受保护的技术使用者：上海勘测设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13