[发明专利]一种钢混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，提供一种钢混复合筒型基础结构及其施工方法，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圆筒结构，所述圆筒结构由上部的混凝土筒壁和下部的钢制筒壁组合构成，所述钢制筒壁插入于所述混凝土筒壁进行连接，所述混凝土筒壁相对于所述钢制筒壁的加厚部分径向均布有能够传输高压气或高压水的吹气/水管，所述吹气/水管顶端伸出于所述混凝土顶盖、底端伸出于所述混凝土筒壁；

所述圆筒结构内部设置有钢制分舱板，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，均为所述圆筒结构直径的0.25倍。

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。

所述混凝土筒壁的高度为1~10m，厚度为50~1000mm。

所述钢制筒壁的高度为1~20m，厚度为10~100mm；所述钢制筒壁插入于所述混凝土筒壁的深度为0.1~1m。

所述吹气/水管的直径为5~200mm；所述吹气/水管的个数为10~100个。

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。

一种钢混复合筒型基础结构的施工方法，包括如下步骤：

a．陆上先将所述混凝土筒壁和所述钢制筒壁组装构成所述圆筒结构，再组装所述钢制分舱板；

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圆筒结构及所述钢制分舱板连接构成底部开口的密封结构，所述密封结构内部为多个底部开口的密封分舱；

c．将所述密封结构整体吊入陆地边的水中，分别检查各分舱的气密性；

d．各分舱的气密性符合要求之后，将吊入水中的所述密封结构系上揽风绳；

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，进行以自重下沉为主、负压下沉为辅的下沉施工；

g．下沉到所述混凝土筒壁位置时，通过所述吹气/水管向下传送高压气或高压水，进行破土下沉施工，直至下沉至设计高度；下沉过程中出现倾斜时，通过泵系统对各分舱施加不同的舱内正压力进行调平。

本发明的有益效果是：