专利名称：一种四脚架墩式结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种四脚架墩式结构，尤其是适用于特定条件的墩式码头靠船 墩、系缆墩和栈桥墩等水上的墩式结构。
背景技术：
许多油气化工码头采用墩式布置，靠船墩和系缆墩是主要承受水平力的结构。靠 船墩、系缆墩和栈桥墩最常用的结构形式是沉箱墩式结构和高桩墩式结构。在一般情况下， 采用打入桩墩式结构是比较经济的，采用沉箱墩式因为结构比较大，造价相对较高。随着港口建设的发展，靠船墩、系缆墩和栈桥墩面临复杂的地基、水深和波浪等情 况，普通高桩墩式结构或沉箱墩式结构，需要根据工程特点进行创新。比如某些地方在比较大的水深下的表层土层是软土，软土下就是坚硬的岩基的情 况，普通桩基结构因为需要嵌岩费用高，沉箱墩式结构太大，费用也高。这种情况，就适宜采 用四脚架结构直接埋设在换填的地基上，形成靠船墩、系缆墩或栈桥墩。具体结构就是先开 挖基础软土，抛填碎石或块石形成基床，必要时可以夯实，然后，采用四脚架结构安装在基 床上，四脚架支腿设置一块底板，在底板上回填砂或块石压载，由此形成稳定的四脚架结构 抵抗水平和垂直荷载。又如有些地基基岩裸露，上述四脚架结构经过改变其锚碇系统，也有其适应性。具 体来说，一种情况就是可以在桩内打锚杆锚固，提供抗拔力，抗压由基础板承担，锚杆施工 比嵌岩施工方便，费用节省。另一种情况可以在桩内嵌岩，桩内嵌岩可以采用冲击成孔法，也可以采用回旋钻 成孔法，斜桩嵌岩施工在国内已经比较成熟，设备容易解决。还有一种情况可以将锚碇底板替换为小沉箱基础，将填料直接填在小沉箱内，形 成抗拔力，这种方法能比较快形成稳定结构，施工期防台的风险小。这些处理方式各有其适 应性和优缺点。四脚架结构可以根据项目需要进行扩大设计，支腿数量可以根据需要增加，实现 一个多支腿的结构是成熟技术。四脚架结构具有结构轻型，稳定性良好，抵抗能力强，形成墩台比较大等优点。四 脚架的板式基础或沉箱基础，必要时可以在安装后进行灌浆处理满足结构受力等要求。目前，水运工程起重安装、制造和预制、开挖回填、桩内嵌岩或打设锚杆等方面的 能力为结构创新提供有利条件。我们之前提出“一种三脚架墩式结构”实用新型专利申请，考虑四脚架墩式结构有 其优点和适应性，故提出实用新型专利申请。发明内容为适应地基基岩出露，或者表层浅层软土下即为坚硬土层，或者其他特定条件，减 少或避免桩基结构嵌岩，避免采用沉箱重力式等大型结构，实现靠船墩、系缆墩和栈桥墩等 墩式结构在特定条件下的优化和创新，本发明提供一种四脚架墩式结构。本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是采用由钢管或钢结构焊接形成的四脚架结构作为墩式结构的主体，四脚架结构由4条倾斜的支腿、四脚架底座、联系杆、顶 部联接结构组成，安装于水上工程，并根据地基和项目特点采用不同方式将四脚架的支腿 锚固在地基上，从而实现四脚架抵抗水平荷载和垂直荷载满足稳定性要求，在四脚架顶部 设置墩台，满足生产、操作和设备布置等要求。四脚架的4条支腿在平面的分布，对于系缆墩和栈桥墩，可以采用均等分布，2条 支腿之间的平面夹角90°，也可以根据外力在不同方向的大小等情况，选择不同的平面夹 角。对于靠船墩，一般沿着码头前沿线布置2条支腿，在垂直码头前沿线方向布置2条支腿。 码头前沿线方向上的2条支腿的斜度可以比垂直码头前沿线的支腿陡一些。为了提高抗 力并与船舶离开足够空间，在保障结构施工期的稳定的前提下，可以将平行码头前沿线的2 条支腿向码头内侧偏移，使其支腿基础远离码头前沿线。四脚架支腿在地基上的锚固方式有4种，叙述如下。支腿锚固方式一在支腿底部设置基础梁板，基础梁板支撑于基床上承担支腿压 力，并在基础梁板上回填料压载，由填料的自重力提供抗拔作用，从而将支腿锚固，必要时 基床可以进行预压或灌浆处理。这种形式适应地基表层由软土需要开挖、软土下土层坚硬、 当地填料丰富等情况。支腿锚固方式二在支腿底部设置基础梁板，基础梁板支撑于基床上承担支腿压 力，并在支腿内打设锚杆抵抗上拔力，将锚杆锚固在支腿和地基内，由此实现支腿锚固，必 要时基床可以在打设锚杆前进行预压或灌浆处理。这种情况，适应基岩比较浅的情况。支腿锚固方式三直接在支腿内进行嵌岩，采用嵌岩灌注桩直接将支腿锚固在地 基上，承担压力、拉力和弯矩，从而实现支腿锚固。这种形式，对地质条件的适应性比较好， 结构沉降和位移小。支腿锚固方式四在支腿底部设置小沉箱，小沉箱支撑于基床上承担支腿压力，在 小沉箱内回填填料，由填料的自重力提供抗拔作用，从而将支腿锚固，必要时基床可以进行 预压或灌浆处理。这种方式适应坚硬土层埋藏比较浅等情况。本实用新型的有益效果，在适用的条件下，四脚架结构抗力性能好，结构轻型，材 料用量少，具有节约材料、节省工程费用等优点。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是四脚架墩式结构典型立面示意图(锚固方式一)；图2是四脚架墩式结构典型平面示意图(锚固方式一)；图3是四脚架墩式结构典型联系杆平面示意图(锚固方式一)；图4是四脚架墩式结构靠船墩立面示意图(锚固方式一)；图5是四脚架墩式结构靠船墩平面示意图(锚固方式一)；图6是四脚架墩式结构靠船墩联系杆平面示意图(锚固方式一)；图7是支腿锚固方式一断面图；图8是支腿锚固方式一平面示意图；图9是四脚架顶部连接结构立面示意图；
图10是四脚架顶部连接结构平面示意4[0034]
图11是四脚架墩式结构典型立面示意图(锚固方式二 )；
图12是支腿锚固方式二断面图；
图13是四脚架墩式结构典型立面示意图(锚固方式三)；
图14是支腿锚固方式三断面图；
图15是四脚架墩式结构典型立面示意图(锚固方式四)；
图16是支腿锚固方式四断面图。图中1.三角架主体，2.支腿底座，3.地基基础，4.支腿，5.联系杆，6.顶部连接 结构，7.过渡杆，8.斜杆，9.主梁，10.底板，11.墩台，12.基床，13.填料，14.开挖线，15.泥 面线，16.护底结构，17.码头前沿线，18.三脚架结构，19.锚杆，20.嵌岩桩，21.小沉箱， 22.密封圈。
具体实施方式
图1、图2和图3表示四脚架墩式典型结构情况(锚固方式一)。四脚架墩式结构 由四脚架主体(1)、四脚架底座(2)、地基基础(3)、墩台(11)组成。四脚架主体(1)由支腿 (4)、联系杆(5)、顶部连接结构(6)组成，4条支腿在平面的分布基本均勻。四脚架底座(2) 由过渡杆(7)、斜杆(8)、主梁(9)、底板(10)组成。地基基础(3)由基床(12)、填料(13)、 护底结构(16)组成。主要施工顺序是采用钢管或钢管混凝土制作支腿(4)、联系杆(5)、顶 部连接结构(6)，并通过焊接形成四脚架主体(1)。采用钢管、钢板或型钢制作过渡杆(7)、 斜杆(8)、主梁(9)、底板(10)，并焊接形成四脚架底座(2)，接着与四脚架主体(1)焊接形 成四脚架结构(18)，可以吊运到现场安装。开挖基槽后，回填块石、碎石或砂经过整平后形 成基床(12)，必要时可以对基床(12)进行密实处理，比如打夯或灌浆处理。采用起重船安 装四脚架结构(18)后，抛填填料(13)，设置护底结构(16)，浇注墩台(11)就完成了四脚架 墩式典型结构(锚固方式一)的实施。图4、图5和图6表示四脚架墩式靠船墩情况(锚固方式一)，总体与
图1和图2相 同，不同之处在于支腿的布置。在码头前沿线(17)方向上布置2条支腿(4)，2条支腿(4) 的四脚架底座(2)向码头内侧偏移，使支腿(4)和四脚架底座(2)远离码头前沿线(17)。 另外2条支腿(4)布置在大致垂直码头前沿线(17)的方向上。上述四脚架墩式典型结构 和四脚架墩式靠船墩在其他锚固方式上的差别与锚固方式一的差别基本相似，故其他锚固 方式的图仅仅绘制四脚架墩式典型结构的立面图，四脚架靠船墩结构的图略去。图8表示支腿锚固方式一的四脚架底座(2)平面情况，每条支腿⑷有4根斜杆 (8)，斜杆(8) —端与主梁(9)焊接，另一端与支腿(4)焊接。主梁(9)纵横布置并焊接，其 下布置底板(10)并与主梁(9)焊接。图9和
图10表示四脚架主体⑴的顶部连接结构(6)情况，每2根支腿⑷之间， 设置上层和下层的平行杆件各1根，并布置1根斜向杆件，形成空间稳定结构。
图11表示四脚架墩式典型结构情况(锚固方式二)，结构情况与锚固方式一基本 相同，不同之处在于锚固结构。锚固方式二的支腿(4)直接深入到底板(10)并与之焊接， 支腿⑷内部空腔对应处的底板(10)切除，便于在支腿⑷内部打设锚杆(19)。四脚架结 构(18)吊运到现场安装后，进行必要的基础处理，例如对基床(12)进行灌浆或预压，就可 以进行锚杆(19)施工，浇注墩台(11)就实现四脚架墩式结构的实施。
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图13表示四脚架墩式典型结构情况(锚固方式三)。四脚架主体⑴和四脚架结 构(18)都是由支腿(4)、联系杆(5)、顶部连接结构(6)组成，可以吊运到现场安装，然后在 支腿(4)内进行嵌岩桩(20)施工，浇注墩台(11)就实现四脚架墩式结构的实施。
图15表示四脚架墩式典型结构情况(锚固方式四)。结构情况与锚固方式一基本 相同，不同之处在于锚固结构。联系杆(5)在穿过小沉箱(21)处设置密封圈(22)，防止漏 料。小沉箱(21)由主梁焊接形成骨架，骨架四周外侧面和底面焊接底板(10)。四脚架结构 (18)形成并吊运到现场安装后，在小沉箱(21)内回填填料(13)，浇注墩台(11)就实现四 脚架墩式结构的实施。
权利要求一种四脚架墩式结构，以四脚架结构作为墩式结构的主体，其特征在于四脚架结构由4条倾斜的支腿、四脚架底座、联系杆、顶部联接结构组成，采用钢管或钢结构焊接形成，安装于水上工程，将四脚架的支腿锚固在地基上。
2.根据权利要求1所述的四脚架墩式结构，四脚架支腿在地基上的锚固方式有4种， 其特征在于支腿锚固方式一，在支腿底部设置基础梁板，基础梁板支撑于基床上承担支腿 压力，并在基础梁板上回填料压载，从而将支腿锚固；支腿锚固方式二，在支腿底部设置基 础梁板，基础梁板支撑于基床上承担支腿压力，并在支腿内打设锚杆抵抗上拔力，将锚杆锚 固在支腿和地基内；支腿锚固方式三，直接在支腿内进行嵌岩，采用嵌岩灌注桩直接将支腿 锚固在地基上；支腿锚固方式四，在支腿底部设置小沉箱，小沉箱支撑于基床上承担支腿压 力，在小沉箱内回填填料。
专利摘要一种四脚架墩式结构，用于水上工程，以四脚架结构作为墩式结构的主体。四脚架结构由4条倾斜的支腿、四脚架底座、联系杆、顶部联接结构组成，采用钢管或钢结构焊接形成，安装于水上工程，将四脚架的支腿锚固在地基上，实现墩台功能。四脚架支腿在地基上的锚固方式有4种方式一，在支腿底部设置基础梁板，基础梁板支撑于基床上，并在基础梁板上回填料压载，从而将支腿锚固；方式二，在支腿底部设置基础梁板，基础梁板支撑于基床上，并在支腿内打设锚杆抵抗上拔力，将锚杆锚固在支腿和地基内；方式三，直接在支腿内进行嵌岩，采用嵌岩灌注桩直接将支腿锚固在地基上；方式四，在支腿底部设置小沉箱，小沉箱支撑于基床上，在小沉箱内回填填料。
文档编号E01D19/02GK201738286SQ201020133570
公开日2011年2月9日 申请日期2010年3月15日 优先权日2010年3月15日
发明者沈任重, 沈迪州 申请人:沈迪州;沈任重