《樁桶組合碼頭結構及其施工方法》是中交第三航務工程勘察設計院有限公司於2012年11月12日申請的專利，該專利的申請號為2012104491060，公布號為CN103806407A，授權公布日為2014年5月21日，發明人是李武、程澤坤、陳浩群、杭建忠、李光輝。
《樁桶組合碼頭結構及其施工方法》樁桶組合碼頭結構包括：近水側的樁基平台，包括伸入地下的樁基群以及支撐在所述樁基群上的頂部平台；提供直立岸壁的桶式基礎，包括基礎桶體和上部桶體，上部桶體固定在所述基礎桶體上，在所述基礎桶體的前方設有朝向樁基群傾斜的斜坡式拋石稜體；以及連線樁基平台和桶式基礎的簡支板，簡支板一端支撐在所述頂部平台上，簡支板的另一端支撐在所述上部桶體頂部。該發明的該種組合碼頭結構大幅減小了樁基平台寬度，降低碼頭造價。
2016年12月7日，《樁桶組合碼頭結構及其施工方法》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《樁桶組合碼頭結構及其施工方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：樁桶組合碼頭結構及其施工方法
- 公布號：CN103806407A
- 授權日：2014年5月21日
- 申請號：2012104491060
- 申請日：2012年11月12日
- 申請人：中交第三航務工程勘察設計院有限公司
- 地址：上海市徐匯區肇嘉浜路831號
- 發明人：李武、程澤坤、陳浩群、杭建忠、李光輝
- Int.Cl.：E02B3/06(2006.01)I
- 代理機構：上海光華專利事務所
- 代理人：雷紹寧
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
在軟土地基上建造的碼頭多為樁基承台結構。傳統的接岸式樁基碼頭由樁基承台（包括樁基和上部結構）和後方擋土結構組成。對於軟土地基上的大型深水樁基碼頭，一方面由於岸坡穩定性要求樁基承台下的泥面邊坡較緩，另一方面建於軟土地基上的後方擋土結構的前後泥面高差小，這兩方面的原因均導致碼頭樁基承台前後間的寬度大，增加碼頭的工程造價。滿堂式高樁碼頭與後方場地連成一片，具有操作使用方便、交通組織流暢、陸域面積大、適應性強等優點，在軟土地基上受陸域斜坡堤駁岸結構的影響，往往使得滿堂式高樁碼頭結構寬度增大，施工打樁難，工程投資增加，尤其在水域受到限制的港池，建設滿堂式高樁碼頭的必要性更大，因而必須克服上述不足。
中國專利ZL03100412公開了一種樁基承台前後方設擋土結構的大型碼頭結構，該結構包括樁基承台、後方擋土結構，及在樁基承台前方下平行於碼頭岸線方向設定的前方擋土結構，樁基承台的樁基位於前方和後方擋土結構之間的地基土中，或部分樁基位於前方擋土結構上；前方擋土結構為平行於碼頭岸線方向排列的圓筒體結構，或橢圓筒體結構，或空心多邊形筒體結構，其上帶有密封頂蓋板，頂蓋板上設有可開關的通孔。其前後方均設擋土結構，不能作為駁岸使用，若加設駁岸結構則不適用於水域面積小的港池。
因此，缺少一種解決碼頭和駁岸雙重功能的新型組合水工結構。
發明內容
專利目的
《樁桶組合碼頭結構及其施工方法》的目的在於提供一種樁桶組合碼頭結構及其施工方法，用於解決2012年11月前技術中滿堂式高樁碼頭占地面積大，施工成本高的問題。
技術方案
《樁桶組合碼頭結構及其施工方法》提供一種樁桶組合碼頭結構，其包括：近水側的樁基平台，包括伸入地下的樁基群以及支撐在所述樁基群上的頂部平台；提供直立岸壁的桶式基礎，包括基礎桶體和上部桶體，上部桶體固定在所述基礎桶體上，在所述基礎桶體的前方設有朝向樁基群傾斜的斜坡式拋石稜體；以及連線樁基平台和桶式基礎的簡支板，簡支板一端支撐在所述頂部平台上，簡支板的另一端支撐在所述上部桶體頂部。
優選的，所述樁基群由直樁和叉樁組合而成。
優選的，所述基礎桶體的前方土體允許挖出高度為基礎桶體高度的0-0.5倍。
優選的，所述斜坡石稜體的厚度為所述基礎桶體高度的0.25倍以上，所述斜坡式拋石稜體的頂部寬度大於1.5倍的所述基礎桶體高度。
優選的，所述上部桶體的中心偏離所述基礎桶體的中心，並且向所述樁基平台側偏離。
優選的，所述簡支板與頂部平台間、所述簡支板與上部桶體間均設有調節沉降功能的墊塊。
《樁桶組合碼頭結構及其施工方法》還提供一種樁桶組合碼頭的施工方法，所述樁桶組合碼頭的結構採用上述樁桶組合碼頭結構，具體施工方法按下述步驟進行：
A.預製基礎桶體、上部桶體和簡支板；
B.運輸、安裝定位基礎桶體，將上部桶體固定置於基礎桶體上；
C.回填陸域以及填充上部桶體；
D.開挖基礎桶體的前方土體，打設樁基群，樁基群完工後向所述基礎桶體前方拋填石塊，以形成朝向樁基群傾斜的斜坡式拋石稜體；
E.在樁基群上部澆築橫樑和縱梁形成頂部平台；
F.安裝簡支板，將簡支板的兩端分別支撐在頂部平台和上部桶體上；
G.在頂部平台、簡支板和第二蓋板表面澆制面層。
優選的，所述步驟B中基礎桶體與上部桶體安裝的具體施工方法為：
a）預製完成的給基礎桶體通過氣囊和鋼托盤滾裝上半潛駁，然後通過半潛駁託運到施工現場；
b）通過對基礎桶體充氣將基礎桶體運出半潛駁船，再通過拖輪將基礎桶體託運到安裝現場；
c）基礎桶體定位後，打開基礎桶體頂部第一蓋板上的透氣孔，使基礎桶體下沉，直至沉到設計標高；
d）通過方駁運輸上部桶體到施工現場，在基礎桶體安裝完成後，上部桶體通過吊裝設備或浮運插入基礎桶體上第一蓋板的杯口中，杯口與上部桶體之間的空隙通過水下混凝土澆築。
有益效果
《樁桶組合碼頭結構及其施工方法》的樁基平台發揮豎向承載力高的優勢，桶式基礎為樁基平台能夠形成滿堂式布置提供直立駁岸邊界，簡支板作為連線樁基平台和桶式基礎的連線構件，同時兼作交通通道，該種組合大幅減小樁基平台寬度，降低碼頭造價。
附圖說明
圖1顯示為《樁桶組合碼頭結構及其施工方法》的樁桶組合碼頭結構示意圖。
圖2顯示為該發明的桶式基礎結構示意圖。
標號 | 說明 | 標號 | 說明 |
|---|---|---|---|
1 | 頂部平台 | 7 | 第一蓋板 |
2 | 樁基群 | 8 | 第二蓋板 |
3 | 簡支板 | 9 | 斜坡式拋石稜體 |
4 | 面層 | 10 | 前方土體 |
5 | 上部桶體 | 11 | 墊塊 |
6 | 基礎桶體 | 61 | 隔板 |
技術領域
《樁桶組合碼頭結構及其施工方法》涉及一種水工碼頭結構，特別是涉及一種樁桶組合碼頭結構及其施工方法。
權利要求
1.一種樁桶組合碼頭結構，其特徵在於，包括：
近水側的樁基平台，包括伸入地下的樁基群（2）以及支撐在所述樁基群（2）上的頂部平台（1）；
提供直立岸壁的桶式基礎，包括基礎桶體（6）和上部桶體（5），上部桶體（5）固定在所述基礎桶體（6）上，在所述基礎桶體（6）的前方設有朝向所述樁基群傾斜的斜坡式拋石稜體（9）；
以及連線樁基平台和桶式基礎的簡支板（3），簡支板（3）一端支撐在所述頂部平台（1）上，簡支板（3）的另一端支撐在所述上部桶體頂部。
2.根據權利要求1所述的樁桶組合碼頭結構，其特徵在於：所述樁基群（2）由直樁和叉樁組合而成。
3.根據權利要求1所述的樁桶組合碼頭結構，其特徵在於：所述基礎桶體（6）的前方土體（10）允許挖出高度為基礎桶體高度的0-0.5倍。
4.根據權利要求1所述的樁桶組合碼頭結構，其特徵在於：所述斜坡式拋石稜體（9）的厚度為所述基礎桶體高度的0.25倍以上，所述斜坡石稜體（9）的頂部寬度大於1.5倍的所述基礎桶體高度。
5.根據權利要求1所述的樁桶組合碼頭結構，其特徵在於：所述上部桶體（5）的中心偏離所述基礎桶體（6）的中心，並且向所述樁基平台側偏離。
6.根據權利要求1所述的樁桶組合碼頭結構，其特徵在於：所述簡支板（3）與頂部平台（1）間、所述簡支板（3）與上部桶體（5）間均設有調節沉降功能的墊塊（11）。
7.一種樁桶組合碼頭的施工方法，其特徵在於：所述樁桶組合碼頭的結構採用如權利要求1所述的樁桶組合碼頭結構，具體施工方法按下述步驟進行：
A.預製基礎桶體（6）、上部桶體（5）和簡支板（3）；
B.運輸、安裝定位基礎桶體（6），將上部桶體（5）固定置於基礎桶體上；
C.回填陸域以及填充上部桶體（5）；
D.開挖基礎桶體（6）的前方土體（10），打設樁基群（2），樁基群（2）完工後向所述基礎桶體（6）前方拋填石塊，以形成朝向樁基群傾斜的斜坡式拋石稜體（9）；
E.在樁基群（2）上部澆築橫樑和縱梁形成頂部平台（1）；
F.安裝簡支板（3），將簡支板（3）的兩端分別支撐在頂部平台（1）和上部桶體上；
G.在頂部平台（1）、簡支板（3）和第二蓋板（8）表面澆制面層（4）。
8.根據權利要求7所述的樁桶組合碼頭的施工方法，其特徵在於：所述步驟B中基礎桶體與上部桶體安裝的具體施工方法為：
a）預製完成的基礎桶體（6）通過氣囊和鋼托盤滾裝上半潛駁，然後通過半潛駁託運到施工現場；
b）通過對基礎桶體（6）充氣將基礎桶體（6）運出半潛駁船，再通過拖輪將基礎桶體（6）託運到安裝現場；
c）基礎桶體（6）定位後，打開基礎桶體頂部第一蓋板上的透氣孔，使基礎桶體（6）下沉，直至沉到設計標高；
d）通過方駁運輸上部桶體（5）到施工現場，在基礎桶體（6）安裝完成後，上部桶體（5）通過吊裝設備或浮運插入基礎桶體（6）上第一蓋板（7）的杯口中，杯口與上部桶體（5）之間的空隙通過水下混凝土澆築。
實施方式
如圖1所示，《樁桶組合碼頭結構及其施工方法》提供一種樁桶組合碼頭結構，其包括：近水側的樁基平台，包括伸入地下的樁基群2以及支撐在樁基群2上的頂部平台1，樁基平台滿足船舶的靠泊功能；提供直立岸壁的桶式基礎，包括基礎桶體6和上部桶體5，上部桶體5固定在基礎桶體6上，在基礎桶體6的前方設有朝向樁基群傾斜的斜坡式拋石稜體9，該桶式基礎及斜坡式拋石稜體滿足擋土功能；以及連線樁基平台和桶式基礎的簡支板3，簡支板3的一端支撐在頂部平台1上，簡支板3的另一端支撐在上部桶體5頂部。該發明的樁基平台發揮豎向承載力高的優勢，桶式基礎為樁基平台能夠形成滿堂式布置提供直立駁岸邊界，簡支板作為連線樁基平台和桶式基礎的連線構件，同時兼作交通通道，該種組合大幅減小樁基平台寬度，降低碼頭造價。
為便於調節沉降，上述簡支板3與頂部平台1間、簡支板3與上部桶體5間均設有調節沉降功能的墊塊11，該墊塊可以為橡膠墊塊，也可以為其他具有一定彈性的墊塊。根據沉降程度選擇墊塊的厚度，以確保面層的水平性。
該實施例的基礎桶體近水側的前方土體10可以開挖，前方土體10允許挖出高度為基礎桶體高度的0-0.5倍，挖出後再用石塊等填充體在基礎桶體前方拋成上述斜坡式拋石稜體9。上述斜坡式拋石稜體9的厚度為基礎桶體高度的0.25倍以上，其頂部寬度大於1.5倍的基礎桶體高度。這樣可以保證水平方向的擋土能力。
如圖2所示，上述桶式基礎為分離式結構，其基礎桶體6和上部桶體5分別預製並固定。基礎桶體6內設有多層隔板61將基礎桶體分成多個隔艙，基礎桶體6的頂部設有第一蓋板7，上部桶體5置於第一蓋板7上，在上部桶體5的頂部設有第二蓋板8。該實施例中在第二蓋板8和簡支板3的表面澆築面層4，便於車輛的運行。上述樁基平台主要承受由面層4和頂部平台1內縱橫樑傳遞來的豎向荷載，滿足船機裝卸作業要求，實現常規碼頭功能；上述桶式基礎主要承受後方回填土產生的水平土壓力，擋住土體形成直立岸壁，方便碼頭（即樁基平台）與岸壁相接；簡支板連線樁基平台和桶式基礎，可以適應樁基群與桶式基礎之間的不均勻沉降，使組合碼頭整體變形協調。
上述上部桶體5和基礎桶體6分開預製，基礎桶體6內通過多個隔板61分成多個隔艙，通過隔板加強基礎桶體的承載力，確保基礎桶體承受水平方向的土壓力。為便於運輸安裝，在上述第一蓋板7上設定透氣孔。在第一蓋板7上還設有杯口，上部桶體5插入杯口中，杯口與上部桶體間的間隙由水下混凝土澆築，使上部桶體與基礎桶體固定，構成桶式基礎，承受後方回填土產生的水平土壓力，擋住土體形成直立岸壁，方便碼頭與岸壁相接。上述基礎桶體6可以單獨浮運，此時浮運水深要求較淺，適合淺灘施工；基礎桶體6安放完成，上部桶體5可以通過吊裝或者預製上桶底托板，按沉箱浮運方式運輸到基礎桶體6上方安放，上部桶體5和基礎桶體6通過杯口連線，連線部位通過澆築水下混凝土封縫。
在該實施例中，上部桶體5的中心偏離基礎桶體6的中心，並且向樁基平台側偏離。當上部桶體5偏離基礎桶體中心，能使基礎桶體的頂部承擔更多回填土垂直壓力，垂直壓力與回填土產生的水平壓力對於桶體轉動點構成反向力矩，使傾覆力矩的和變小，同時垂直壓力使桶式基礎結構底面正壓增加，增大底面摩擦力，進而提高桶式基礎抗水平力的能力。
上述樁基平台的近水側設有碼頭所安裝的結構，如繫船柱、橡膠護舷，橡膠護舷根據需要按多層標高設計。
《樁桶組合碼頭結構及其施工方法》還提供一種上述樁桶組合碼頭結構的施工方法，其按下述步驟進行：
A.預製基礎桶體6、上部桶體5、第一蓋板7、第二蓋板8和簡支板3，通過工廠生產，減少現場施工時間；
B.運輸、安裝定位基礎桶體6，將上部桶體5固定置於基礎桶體6的第一蓋板7上；
C.回填陸域以及填充上部桶體5，將第二蓋板8蓋於上部桶體5上；
D.開挖基礎桶體6的前方土體10，從圖1中的天然泥面開始下挖一直挖設到設計標高即圖中的泥面，最好地開挖基礎桶體6的前方土體高度為基礎桶體高度的0-0.5倍，過深會影響基礎桶體自身的穩定性；挖好後，打設樁基群2，樁基群2由直樁和叉樁組成，樁基群2完工後向基礎桶體前方拋填石塊，以形成朝向樁基群傾斜的斜坡式拋石稜體9，斜坡式拋石稜體9更加確保了整個桶式基礎的擋土能力，為樁基群提供一 個穩定的直立岸壁；
E.在樁基群2上部澆築橫樑和縱梁形成頂部平台1；
F.安裝簡支板3，將簡支板4的兩端分別支撐在頂部平台1和第二蓋板8上；根據需要，在簡支板與頂部平台、第二蓋板間增設墊塊11，墊塊11的厚度根據沉降的程度選擇；
G.在頂部平台1、簡支板3和第二蓋板8表面澆制面層4，加固各結構間的連線，同時提供車輛運行的軌道平面，便於運輸。
《樁桶組合碼頭結構及其施工方法》的施工方法簡單快捷，施工面積小，採用常規碼頭的建設即樁基平台的建設，以及直立岸壁的建設即桶式基礎的安裝，完成了樁桶組合碼頭結構，在面積較窄的水域仍然能夠建設，既具有碼頭功能，又有駁岸功能，建造成本低。
上述步驟B中基礎桶體與上部桶體安裝的具體施工方法為：
a）預製完成的給基礎桶體6通過套上助浮氣囊和鋼托盤滾裝上半潛駁，然後通過半潛駁託運到施工現場；
b）通過對基礎桶體6充氣將基礎桶體運出半潛駁船，再通過拖輪將基礎桶體6漂託運到安裝現場；
c）基礎桶體6定位後，打開第一蓋板7上的透氣孔，使基礎桶體6下沉，直至沉到設計標高；
d）通過方駁運輸上部桶體5到施工現場，在基礎桶體6安裝完成後，上部桶體5通過吊裝設備或浮運插入基礎桶體6上第一蓋板7的杯口中，杯口與上部桶體7之間的空隙通過水下混凝土澆築。至此完成基礎桶體和上部桶體的固定安裝，形成桶式基礎，提供樁基平台連線的直立岸壁。
綜上所述，《樁桶組合碼頭結構及其施工方法》的樁基平台發揮豎向承載力高的優勢，桶式基礎為樁基平台能夠形成滿堂式布置提供直立駁岸邊界，簡支板作為連線樁基平台和桶式基礎的連線構件，同時兼作交通通道，該種組合大幅減小樁基平台寬度，降低碼頭造價。所以，該發明有效克服了2012年11月前技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
榮譽表彰
2016年12月7日，《樁桶組合碼頭結構及其施工方法》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
