[发明专利]一种钢-混凝土复合筒型基础结构及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基础结构，具体的说，是涉及一种港口、海洋、水利和桥梁工程中的基础结构及其施工方法。

背景技术

目前在港口、海洋、水利及桥梁工程，常见的基础形式主要包括桩基础、支架式基础、重力式基础和筒型基础。混凝土筒型基础由于其施工简单、基础上面适于设置压载等优势逐渐被工程界认可和广泛应用。

但是由于混凝土筒型基础的筒壁一般比较厚，下沉过程中土体阻力非常大，从而不能完全实现侧壁摩阻力的设计值，因此容易产生下沉不到位的问题，甚至导致下沉完全失败。

发明内容

本发明要解决的是现有混凝土筒型基础的筒壁较厚，其下沉过程中容易造成下沉不到位的技术问题，提供一种钢-混凝土复合筒型基础结构及其施工方法，在负压下沉法的辅助下，能够大幅度提高混凝土筒型基础的下沉速度和下沉到位率。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种钢-混凝土复合筒型基础结构，包括圆形的混凝土顶盖，所述混凝土顶盖上设置有结构梁系，所述结构梁系底面与所述混凝土顶盖底面齐平；

所述混凝土顶盖上面设置有混凝土筒型过渡段，所述混凝土筒型过渡段底面直径小于等于所述混凝土顶盖直径，所述混凝土筒型过渡段顶面直径小于等于底面直径，所述混凝土筒型过渡段壁内径向均布有预应力钢筋；

所述混凝土顶盖下面设置有钢制筒壁，所述钢制筒壁围成的内部空间设置有钢制分舱板，所述钢制筒壁顶部以及所述钢制分舱板顶部均插入所述混凝土顶盖与其固定连接，所述钢制筒壁、所述钢制分舱板与所述混凝土顶盖构成多个底部开口的密封分舱。

所述结构梁系包括设置于所述混凝土顶盖周边的外环梁、与所述混凝土筒型过渡段连接的内环梁以及径向均布于所述混凝土顶盖的直梁，所述直梁由所述混凝土顶盖中心延伸至周边。

所述分舱组成蜂窝状，包括中心的一个正六边形分舱和均匀设置于其周围的六个相同的边分舱，所有的所述钢制分舱板长度相等，均为所述钢制筒壁所围成圆柱体的直径的0.25倍。

所述钢制筒壁和所述钢制分舱板由上到下间隔设置有减阻环，间距为0.5~2m，所述减阻环的截面为顶角向下的等腰三角形，其对称线与所述钢制筒壁或所述钢制分舱板重合；所述减阻环为钢制或有机玻璃制成，与所述钢制筒壁或所述钢制分舱板焊接或粘接。

所述减阻环的宽度为0.5~5cm。

所述混凝土顶盖的直径为10~50m，厚度为0.2~0.6m；所述结构梁系中梁的截面宽度为0.5~1.5m，高度为0.8~1.8m。

所述钢制筒壁的高度为5~30m，侧壁厚度为10~100mm；所述钢制筒壁顶部插入所述结构梁系的深度为0.1~1m。

所述钢制分舱板的厚度为10~30mm；所述钢制分舱板插入所述结构梁系与所述混凝土顶盖的深度为0.1~1m。

所述混凝土筒型过渡段的壁面为呈弧形内凹的曲面，该曲面的曲率为1/60~1/10。

一种钢-混凝土复合筒型基础结构的施工方法，包括如下步骤：

a．陆上组装所述钢制筒壁和所述钢制分舱板，在所述钢制筒壁和所述钢制分舱板上焊接或者粘接减阻环；

b．利用薄壁压型钢板作为所述混凝土顶盖的底面模板，所述薄壁压型钢板与所述钢制筒壁及所述钢制分舱板连接构成底部开口的密封钢结构；

c．将所述密封钢结构整体吊入陆地边的水中检查其气密性；

d．气密性符合要求之后，将吊入水中的所述密封钢结构系上揽风绳；

e．在所述薄壁压型钢板上绑扎钢筋和浇注混凝土，进行所述混凝土顶盖和所述混凝土筒型过渡段的施工；

f．所述混凝土顶盖和所述混凝土筒型过渡段施工完成并达到设计强度要求后，基础整体浮运到施工现场，进行负压下沉施工。

本发明的有益效果是：

本发明提出一种筒壁为钢壁、筒内为钢制分舱板、顶盖和过渡段为混凝土的复合筒型基础结构，由于下部的钢制筒壁和钢制分舱板很薄，在负压下沉法的辅助下，很容易克服土体阻力切入土体达到设计下沉深度，因此能够大幅度提高筒型基础的下沉速度和下沉到位率，由于施工下沉过程中仅需要简单的能够提供负压的泵系统，下沉速度也较快，使得基础结构体系的施工周期缩短，工程成本也大大降低。

附图说明

图1是本发明所提供的钢-混凝土复合筒型基础结构的侧视示意图；

图2是本发明所提供的钢-混凝土复合筒型基础结构的俯视示意图；

图3是本发明所提供的混凝土顶盖的平面示意图；