采用桩-桶基础结构的海洋工程基础

摘要

本发明公开了采用桩-桶基础结构的海洋工程基础，包括先沉桩后沉桶法和先沉桶后沉桩法，在桩-桶基础结构沉入海底土层后，可通过节点特殊结构构造抵抗上拔、下压和水平的荷载，以维持基础结构的稳定，将桩-桶基础的工程性质结合机械设计性能，对桩和桶的结合部分进行构造加强。本发明既发挥了桩基础的很好的竖向承载能力，又保留了桶基础，很好的抗水平荷载的能力。使两种基础优势互补，所以这种基础有很好的发展前景，具有进行深入工程研究的价值。

说明书

技术领域

本发明涉及到海洋建筑物建设领域，特别涉及到采用桩-桶基础结构的海洋 工程基础。

背景技术

随着我国近海海洋油气田及深水码头的开发，桩-桶形基础结构为海洋建筑 物建设提供了一条新路。运用ABAQUS软件分析不同尺寸的桩-桶基础的极限 承载力以及地基土受影响区域的变化。桩-桶基础应力较大的部位在桩和桶的结 合部位，而且桩和桶作为同一基础结构中的两个部分，其在土体中相互作用时 表现出的整体刚度、抗弯性能、抗水平荷载能力和抗拔抗压能力也有很大差别。 由于海洋环境复杂，影响因素多，因此海洋工程对基础的要求越来越高，现有 的技术手段无法满足这种需求。

综上所述，针对现有技术的缺陷，特别需要桩-桶基础结构的海洋工程基础， 以解决以上提到的问题。

发明内容：

本发明的目的在于提供采用桩-桶基础结构的海洋工程基础，通过采用桶- 桩结构的复合使用，既保留了桩基础的竖向承载能力，又保留了桶基础的水平 承载能力。

本发明所解决的技术问题可以采用以下方案来实现：

一种采用桩-桶基础结构的海洋工程基础，包括一桩身和一桶体，其特征在 于，所述桩身顶部1/3处设有6个对称梯形桩翼，6个梯形桩翼下方设有一凹槽； 桶体顶部设有6个对称肋板，6个肋板的内立面设有一与凹槽相对应的弹簧立方 体，用于连接固定桩身和桶体；桶体中心设有一小孔，用一孔盖塞住，孔盖由 一钢丝连接至岸上，以便回收反复利用；所述海洋工程桩还包括6面上宽下窄 卡槽片，用于固定桩身和桶体。   一种采用桩-桶基础结构的海洋工程基础的使用方法，采取先沉桶后沉桩的 顺序，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

1)在沉桶时，桶口封盖钢材料圆形孔盖，以防止空气进入阻碍沉桶，孔盖 顶端由钢丝连接于岸上，方便回收反复利用，至桶体上表面与海底土层表面持 平，然后将桶盖移除；

2)沉桩时，将桩身中心定位对准桶口中心，桩翼对准桶顶肋板，沉桩至桩 翼接触桶顶肋板，由肋板支撑桩身结构，桩身和上部结构的荷载通过桩翼传递 给桶顶肋板并扩散于周围地基土中以维持基础稳定；

3)同时，桶体顶部肋板立面设置的弹簧立方体弹出嵌入桩翼下方凹槽内， 用以抵抗桩身在海底土中由浮力所产生的向上方向的上拔力，并将上宽下窄的 卡槽片通过尺桩送桩器连接送至桩身与桶孔当中空隙处卡紧，以固定桩与桶的 连接处。

一种采用桩-桶基础结构的海洋工程基础，包括一桩身和一桶体，其特征在 于，所述桩身顶部1/3处设有一圆形支撑板，其半径大于桩身半径，用于支撑桶 体；所述桶体由桶身和桶盖组成，桶身中心有一开口，其半径大于桩身半径， 配合毛毡橡胶圈起密封作用；桶身顶部设有6个对称肋板，与桶盖上的6个对 称倾斜孔槽对应咬合，起密封固定的作用。

一种采用桩-桶基础结构的海洋工程基础的使用方法，采取先沉桩后沉桶的 顺序，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

1)首先将桩身沉至圆盘支撑板略低于海底土层表面的位置；

2)然后进行沉桶，将桶口中心对准桩身中心，套入桩身，下沉直至桶顶底 部接触桩身圆形支撑板，由桩身圆盘支撑板支撑桶结构，桶身与上部结构的荷 载通过桩身圆盘支撑板传递到周围地基土中以维持基础稳定，固定在桶口处的 中心开口的毛毡橡胶圈则可紧紧套在桩身，达到密封作用；

3)最后将桶盖套入桩身，桶盖设置有6个对称倾斜孔槽，与桶顶肋板对应 并咬合，起到密封固定的作用。

由于海洋环境复杂，影响因素多，因此海洋工程对基础的要求越来越高， 本发明既发挥了桩基础的很好的竖向承载能力，又保留了桶-基础很好的抗水平 的能力。使两种基础优势互补，所以这种基础有很好的发展前景，具有进行深 入工程研究的价值。

附图说明：

图1为本发明所述的先沉桶后沉桩法的装置结构示意图。

图2为本发明所述的先沉桶后沉桩法的桩身结构示意图。

图3为本发明所述的先沉桶后沉桩法的凹槽和弹簧立方体示意图。

图4为本发明所述的先沉桶后沉桩法的卡槽片示意图。

图5为本发明所述的先沉桩后沉桶法的桩身结构示意图。

图6为本发明所述的先沉桩后沉桶法的桶体结构示意图。

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解， 下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

实施例一：先沉桶后沉桩法

如图1，2，3，4所示，一种采用桩-桶基础结构的海洋工程基础，包括一桩 身和一桶体，桶体顶处设置6个对称肋板400，对称肋板400起到固定桶身稳定、 加强桶体结构、防止桶顶面水平变形的作用。形状由三角形结合矩形组成，肋 板矩形顶略高起到支撑桩身作用。肋板靠近桶口端立面设置弹簧立方体。

桩身顶部约1/3处相应设置6个对称梯形桩翼，翼底板有加宽，其宽度与 桶顶肋板400相同。在桩翼500下方，在桩身对应桶口端肋板立面处设置6个 对称的向下开口的凹槽510。

在沉桶时，桶口封盖钢材料圆形孔盖，以防止空气进入，阻碍沉桶。孔盖 顶端由钢丝连接于岸上，方便回收反复利用。沉桶至桶顶上表面与海底土层表 面持平。沉桩时，将桩身中心定位对准桶口中心，并桩翼对准桶顶肋板，沉桩 至桩翼500接触桶顶肋板，由桶顶肋板支撑桩结构。桩体与上部结构的荷载通 过桩翼500传递给桶顶肋板并扩散于周围地基土中以维持基础稳定。与此同时， 桶口端肋板立面设置的弹簧立方体600弹出嵌入桩翼500下方凹槽510内，用 以抵抗桩身在海底土中由浮力所产生的向上方向的上拔力。并有上宽下窄的卡 槽片700，由尺桩送桩器连接送至桩身与桶孔当中空隙处卡紧，以固定桩与桶的 连接处。

本发明桩-桶结构采用钢材料。原始设计尺寸：桩长L为18米，桩半径r 为0.5米。桶外半径R为3米，桶壁高度H为5米，桶顶厚度t₁为0.5米，桶 壁厚度t₂为0.3米。

实施例二：先沉桩后沉桶法

如图5，6所示，一种采用桩-桶基础结构的海洋工程基础，包括一桩身和一 桶体，桩身100靠顶部1/3处设置同材料圆盘支撑板110，其半径大于桶口210半 径，以起到支撑桶身200的作用。桶顶处设置6个对称肋板220，对称肋板220起 到固定桶身200稳定、加强桶体结构、防止桶顶面水平变形的作用。肋板220下 预留缺口，在接近桶口210处固定毛毡橡胶圈，在其中心处开口，开口直径略小 于桩身100直径以起到密封作用。

沉桩时，将桩身100沉至圆盘支撑板110略低于海底土层表面。然后进行沉 桶，将桶口210中心对准桩身100中心，套入桩身100，下沉直至桶顶底部接触桩 身100圆形支撑板110，由桩身圆盘支撑板110支撑桶结构。桶身200与上部结构 的荷载通过桩身圆盘支撑板110传递到周围地基土中以维持基础稳定。而固定在 桶口210处的中心开口的毛毡橡胶圈则可紧紧套在桩身100，达到密封作用。最 后将钢制桶顶盖套入桩身100，桶顶盖设置6个对称倾斜孔槽，与桶顶肋板220对 应并咬合，起到密封固定的作用。

桩-桶结构采用钢材料。原始设计尺寸：桩长L为18米，桩半径r为0.5 米。桶外半径R为3米，桶壁高度H为5米，桶顶厚度t₁为0.5米，桶壁厚度 t₂为0.3米。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业 的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中 描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明 还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本 发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。