本發(fā)明屬于海洋工程設(shè)計(jì)、施工技術(shù)領(lǐng)域，特別一種海底新型低裙式吸力樁，該吸力樁適用于海積軟粘土地基中的基礎(chǔ)。

背景技術(shù)：

隨著社會的發(fā)展，人們對綠色新能源及可再生能源的需求日漸明顯，海洋資源的開發(fā)以其得天獨(dú)厚的優(yōu)越性越來越受重視，所以，海床上堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)是開發(fā)海洋資源的必要條件。

已有吸力樁為開發(fā)海洋資源做出了巨大貢獻(xiàn)，然而仍然存在以下不足：

(1)傳統(tǒng)吸力樁在貫入過程中的垂直度及樁頂標(biāo)高不易控制；

(2)樁體周圍洋流沖刷會造成樁體承載力下降；

(3)水平及豎向承載力相對較弱；

(4)在吸力樁的貫入過程中發(fā)現(xiàn)：當(dāng)貫入量達(dá)到一定程度時，主桶內(nèi)側(cè)泥面高度總是高于主桶外側(cè)泥面。這使得裙頂與樁頂同高的普通裙式吸力樁，由于裙頂下側(cè)出現(xiàn)空腔而使裙邊作用不能得到充分有效發(fā)揮。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，而提供一種海底新型低裙式吸力樁，該吸力樁可提高樁體豎向承載力、水平承載力、抗彎剛度、抗切剛度、使用壽命，減小撓曲變形。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種海底新型低裙式吸力樁，其特征在于：樁體包括主桶、加載桿、樁頂、裙頂和裙邊；所述樁頂安裝在主桶頂部，所述加載桿安裝在樁頂上，所述裙邊與裙頂垂直連接，且裙頂連接附著于主桶上；所述加載桿上制有導(dǎo)向桿螺紋孔和加載纜索孔，導(dǎo)向桿插入導(dǎo)向桿螺紋孔內(nèi)，所述樁頂設(shè)有樁頂排水、抽水多用孔和負(fù)壓監(jiān)測孔，所述裙頂制有排水、抽水多用孔。

上述樁頂與裙頂厚度均大于主桶、加載桿和裙邊的厚度。

上述裙邊與裙頂之間、裙頂與主桶之間和主桶與樁頂之間的陰角處均安裝有加強(qiáng)肋。

上述裙頂?shù)陀跇俄?.25D，D為樁體主桶內(nèi)徑。

上述主桶長徑比≤3。

上述樁頂和加載桿之間、樁頂和主桶之間、裙邊和裙頂之間均為剛性連接成一體。

上述主桶的內(nèi)側(cè)和外側(cè)為普通材料光滑型表面。

上述主桶內(nèi)側(cè)或外側(cè)分別制有半圓形凸條，或主桶內(nèi)側(cè)與外側(cè)均制有半圓形凸條。

上述主桶內(nèi)側(cè)或外側(cè)分別制有“月牙”形倒刺，或主桶內(nèi)側(cè)與外側(cè)均制有“月牙”形倒刺。

上述主桶內(nèi)側(cè)或外側(cè)分別制有機(jī)械螺紋，或主桶內(nèi)側(cè)與外側(cè)均制有機(jī)械螺紋。

上述主桶及裙邊底部均為楔體。

本發(fā)明的有益效果為：

1、本發(fā)明導(dǎo)向桿的設(shè)置能夠保證樁體在貫入過程中樁體的垂直度及控制樁頂標(biāo)高。

2、本發(fā)明的裙邊能夠保護(hù)樁體主桶周圍土體不受洋流沖刷，防止樁體承載力下降，延長樁體使用壽命。

3、本發(fā)明裙邊及裙頂?shù)脑O(shè)置能顯著提高樁體水平承載力。

4、本發(fā)明主桶內(nèi)側(cè)或外側(cè)分別或內(nèi)、外側(cè)均制有的半圓形凸條或“月牙形”倒刺或機(jī)械螺紋，能在保證貫入度的前提下大幅度提高樁體豎向承載力。

5、本發(fā)明相對于樁頂與裙頂同高的裙式吸力樁(貫入后，裙頂下方出現(xiàn)空腔)，將裙頂及裙邊下移能保證貫入后的樁體裙邊內(nèi)側(cè)充滿土體，而不是在裙頂下方(裙邊內(nèi)側(cè))出現(xiàn)部分空腔，使裙邊作用得到充分有效發(fā)揮。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖2為圖1的Ⅰ-Ⅰ剖面圖；

圖3為圖1的Ⅱ-Ⅱ剖面圖；

圖4為圖1的Ⅲ-Ⅲ剖面圖；

圖5為圖1的Ⅳ-Ⅳ剖面圖；

圖6為導(dǎo)向桿立面圖。

圖中標(biāo)號：1-導(dǎo)向桿螺紋孔，2-加載桿，3-加載纜索孔，4-樁頂，5-樁頂排水、抽水多用孔，6-裙頂排水抽水孔，7-裙頂，8-裙邊，9-主桶，10-負(fù)壓監(jiān)測孔，11-加強(qiáng)肋，12-半圓形凸條，13-“月牙形”倒刺，14-機(jī)械螺紋，15-導(dǎo)向桿。

具體實(shí)施方式

參見附圖，一種海底新型低裙式吸力樁，樁體包括主桶、加載桿、樁頂、裙頂和裙邊，主桶長徑比≤3。所述樁頂置于主桶頂部，且剛性連接成整體。所述加載桿安裝在樁頂上，其剛性連接成一體。所述裙邊與裙頂垂直剛性連接，且裙頂連接附著于主桶上。所述加載桿上制有導(dǎo)向桿螺紋孔和加載纜索孔，導(dǎo)向桿插入導(dǎo)向桿螺紋孔內(nèi)，所述樁頂設(shè)有樁頂抽水孔和負(fù)壓監(jiān)測孔，所述裙頂制有排水、抽水多用孔。上述裙頂?shù)陀跇俄?.25D，D為樁體主桶內(nèi)徑。上述主桶及裙邊底部均為楔體。

如圖6所示：所述導(dǎo)向桿為剛性硬桿，其作用是保證樁體貫入過程中的垂直度及控制樁頂?shù)臉?biāo)高。

所述樁頂與裙頂厚度均大于樁體其它各部位厚度。所述裙邊與裙頂、裙頂與主桶，主桶與樁頂之間均設(shè)有加強(qiáng)肋，防止吸力樁服役過程中在剛度變化處發(fā)生拉伸斷裂。

如圖2所示：所述主桶為普通材料光滑型表面。

如圖3所示：所述主桶內(nèi)側(cè)或外側(cè)分別制有半圓形凸條，或主桶內(nèi)側(cè)與外側(cè)均制有半圓形凸條。

如圖4所示：所述主桶內(nèi)側(cè)或外側(cè)分別制有“月牙”形倒刺，或主桶內(nèi)側(cè)與外側(cè)均制有“月牙”形倒刺。

如圖5所示：所述主桶內(nèi)側(cè)或外側(cè)分別制有機(jī)械螺紋，或主桶內(nèi)側(cè)與外側(cè)均制有機(jī)械螺紋。

本發(fā)明的具體施工過程如下：

1、海底新型低裙式吸力樁連接其導(dǎo)向桿，打開樁頂、裙頂排水孔，使樁體及導(dǎo)向桿在自重作用下下沉到海底，樁端主桶楔體切入海床；

2、約束導(dǎo)向桿頂端水平自由度，保證豎向自由；

3、樁頂抽水孔連接抽水系統(tǒng)，逐漸排除主桶內(nèi)部水體，使主桶內(nèi)外形成壓力差，新型低裙式吸力樁在壓力差作用下下沉(注：此過程中裙頂排水孔一直處于打開狀態(tài))；

4、待裙邊楔體切入海床，連接裙頂抽水系統(tǒng)，控制其流量，使樁體在裙與主桶內(nèi)壓力差作用下貫入到設(shè)計(jì)標(biāo)高；

5、迅速關(guān)閉樁頂及裙頂抽水孔，拆除導(dǎo)向桿、樁頂及裙頂排水系統(tǒng)；

6、拆除導(dǎo)向桿，樁頂及裙頂排水系統(tǒng)；

7、施工服役纜索，結(jié)束水下樁體施工。

本發(fā)明在現(xiàn)有吸力樁研究的基礎(chǔ)上，通過大比例貫入模型試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)際貫入情況提出了一種新型低裙式吸力樁模型，徹底解決了現(xiàn)有吸力樁施工成本高、貫入垂直度無法保證和水平承載力小等問題，重點(diǎn)克服了海床上主桶周圍土體被洋流沖刷破壞，導(dǎo)致承載力降低的缺陷。