本發(fā)明涉及海上沉樁技術，尤其涉及一種海上靜載沉樁裝置及其施工方法。

背景技術：
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樁基礎已被廣泛應用于港口、海洋和橋梁工程領域中。目前，在海上進行沉樁施工一般有兩類方法：一類是加動態(tài)沖擊力將樁打入到海床土中，另一類是加靜態(tài)壓載將樁結構壓入到海床土中。

在海上采用打樁船打樁時，所需的專用打樁船使用費用高，存在噪聲污染，對其它建筑物存在潛在的振動破壞，施工過程容易受到風浪因素的影響，特別是在河道、河口和潮流大的海域，由于水流速度大，通過錨纜定位、移位的打樁船定位、移位困難，打樁效率低。可見，在不宜采用動力沖擊打樁的環(huán)境中，需選用靜載沉樁方法。

中國專利授權公告號CN2464778Y公布了一種水上靜載沉樁的裝置，其主要由樁帽、筒式吸力錨、鋼纜及鋼纜上的張緊器構成，通過鋼纜的拉力使樁體滿滿沉入水下地基土中。該專利的局限性在于：鋼纜傾斜作用在樁帽上，假設鋼纜拉力為F、鋼纜與水平面的夾角為θ，則每個筒式吸力錨提供的豎向下拉力僅為Fsinθ；若θ＝30°則Fsinθ＝0.5F，即僅鋼纜拉力F的一半對沉樁有幫助，可見其沉樁荷載較小、效率較低；另外，鋼纜拉力F的水平分量Fcosθ不僅對沉樁無幫助，還會使筒式吸力錨產生傾斜、旋轉，進而降低桶形基礎的沉樁能力?？梢?，有待發(fā)展簡便、高效的靜載沉樁裝置。

技術實現(xiàn)要素：
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為了彌補現(xiàn)有技術問題的不足，本發(fā)明的目的是提供及一種海上靜載沉樁裝置及其施工方法，其操作簡單、施工方便，為海上靜載沉樁提供了一種可靠方法。

本發(fā)明的技術方案如下：

海上靜載沉樁裝置，其特征在于，包括成一條直線分布的、沉入海床面下的四個桶形基礎，四個桶形基礎對稱分布在樁體的兩側，四個桶形基礎上端面上間隔設有吊點、進出水閥，待沉貫樁體上端套裝有樁帽，樁帽上端固定連接有加載桁架，加載桁架下端面與四個桶形基礎上的吊點分別通過豎向鋼纜相連接，每根鋼纜上均設有鋼纜張緊器。

所述的海上靜載沉樁裝置，其特征在于，所述的吊點設置在桶形基礎的頂部中心。

所述的海上靜載沉樁裝置，其特征在于，所述的加載桁架由中間加載桁架及其兩側的延長加載桁架構成，中間加載桁架的中點位于樁體中心軸線上。

海上靜載沉樁裝置的施工方法，其特征在于，具體實施步驟如下：

1)、樁體定位與桶形基礎沉貫：

將樁體豎直就位于擬貫入點，再以樁體為中心，兩側對稱地共將四個桶形基礎下沉接觸海床，通過桶形基礎的進出水閥抽取真空使其沉入海床土體中足夠的深度，施工結束后，四個桶形基礎及樁體成一直線分布；

2)、安裝樁帽及中間加載桁架：

將樁帽套在樁體上，再將中間加載桁架放在樁帽上，樁帽與中間加載桁架通過輔助裝置相互固定連接；

3)、安裝離樁體最近的兩個桶形基礎的鋼纜：

對離樁體最近的兩個桶形基礎，使鋼纜豎直的連接桶形基礎上的吊點與中間加載桁架，通過初步張緊鋼纜張緊器使連接兩個桶形基礎的鋼纜拉緊加載桁架，形成穩(wěn)定結構；

4)、在中間加載桁架兩側續(xù)接、延長加載桁架：

在中間加載桁架兩側對稱地續(xù)接、延長加載桁架，使加載桁架能超過兩端最遠兩個桶形基礎的正上方。

5)、安裝剩余的兩個桶形基礎的鋼纜，并實施均勻加載作業(yè)：

對離樁體最遠的兩個桶形基礎，使鋼纜豎直的連接桶形基礎上的吊點與加載桁架，通過初步張緊鋼纜張緊器使連接這兩個桶形基礎的鋼纜拉緊加載桁架；通過同時逐漸張緊四個桶形基礎上方的鋼纜張緊器，使鋼纜的拉力變成樁體的下沉荷載，逐漸把樁體貫入海床中；樁體下沉達到預定值后，靜載沉樁施工即完成。

本發(fā)明的優(yōu)點是：

1、本發(fā)明四個桶形基礎對稱分布于樁體兩側，鋼纜沿豎向分布連接桶形基礎與加載桁架，鋼纜上豎向荷載均轉變成樁體的下沉荷載，其不會產生對樁體下沉無幫助的水平分量，沉樁荷載大、效率高。

2、本發(fā)明施工簡單、方便，無需大型設備，具有經濟性與實用性。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明海上靜載沉樁裝置主視圖。

圖2為本發(fā)明海上靜載沉樁裝置俯視圖。

圖3為本發(fā)明桶形基礎對稱貫入樁基兩側海床示意圖。

圖4為本發(fā)明安裝樁帽及中間加載桁架示意圖。

圖5為本發(fā)明臨近樁基的兩個桶形基礎安裝與張拉鋼纜示意圖。

圖6為本發(fā)明加載桁架兩側加長續(xù)接示意圖。

附圖標記說明：1、桶形基礎；2、進出水閥；3、吊點；4、鋼纜；5、鋼纜張緊器；6、樁體；7、樁帽；8、加載桁架；A、海床面；B、海平面。

具體實施方式：

參見附圖：

海上靜載沉樁裝置，包括成一條直線分布的、沉入海床面下的四個桶形基礎1，四個桶形基礎1對稱分布在樁體6的兩側，四個桶形基礎1上端面上間隔設有吊點3、進出水閥2，供連接外部管道抽取負壓使用，待沉貫樁體6上端套裝有樁帽7，樁帽7上端固定連接有加載桁架8，加載桁架8下端面與四個桶形基礎1上的吊點3分別通過豎向鋼纜4相連接，每根鋼纜4上均設有鋼纜張緊器5，通過張緊鋼纜4上的鋼纜張緊器5使加載桁架8受到下拉荷載，加載桁架8受到的下拉荷載最終傳遞給樁體6，進而使樁體6逐漸下沉，從而達到靜載沉樁的目的。

吊點設3置在桶形基礎1的頂部中心。

為了便于運輸與安裝，加載桁架一般采用多段桁架組裝而成；加載桁架8由中間加載桁架及其兩側相同長度的延長加載桁架構成，使加載桁架能超過兩端最遠兩個桶形基礎1的正上方，中間加載桁架的中點位于樁體中心軸線上，整體組裝后的加載桁架8的中點也位于樁體中心軸線上。

加載桁架8應有足夠的強度與剛度，能夠承受鋼纜4傳遞過來的軸力、剪力與彎矩，并具有足夠的安全儲備。

加載桁架8上與鋼纜4接觸的部位，應采用加筋鋼板強化，防止應力集中而發(fā)y生桿件局部屈服變形。

使用輔助板材、螺栓連接或其它辦法，使加載桁架8與樁帽7連接成整體，且樁帽7上應設有限位構造，使加載桁架8在使用過程中不會滑動、脫落，確保載桁架8的整體穩(wěn)定。

鋼纜4的上部連接有鋼纜張緊器5，其能使鋼纜4張緊，且能提供所需的足夠拉力。

一種海上靜載沉樁裝置的施工方法，具體實施步驟詳細描述如下：

1)、樁體定位與桶形基礎沉貫：

在指定的海上施工點，使用設備將樁體6豎直就位于擬貫入點，貫入深度以能保證樁體6自身的垂直度、且能承受一定的豎向荷載而不發(fā)生側向位移為準。再以樁體6為中心，兩側對稱地共將四個桶形基礎1下沉接觸海床，通過桶形基礎1的進出水閥2抽取真空使其沉入海床土體中足夠的深度；施工結束后，四個桶形基礎1及樁體6成一直線分布；

一般地，可在樁體6頂部鑲嵌一個半球面體后，再套上樁帽7，樁帽7帶相應的內凹的球面孔洞；這樣，樁帽7與樁體6之間的連接相當于點接觸，其只傳遞豎向荷載，而不傳遞彎矩，確保樁體6被沿著豎向壓入海床而不發(fā)生側向位移。

2)、安裝樁帽及中間加載桁架：

將樁帽7及輔助裝置套在樁體6上，再將中間加載桁架8放在樁帽7上。樁帽7與中間加載桁架8通過輔助裝置相互固定連接；

樁帽7或樁體6上應設有限位構造，使加載桁架8在使用過程中不會滑動、脫落，確保載桁架8的整體穩(wěn)定。

3)、安裝離樁體最近的兩個桶形基礎的鋼纜：

對離樁體6最近的兩個桶形基礎，使鋼纜4豎直的連接桶形基礎1上的吊點3與中間加載桁架8，通過初步張緊鋼纜張緊器5使連接兩個桶形基礎1的鋼纜4拉緊加載桁架8，形成穩(wěn)定結構；

此處張緊鋼纜張緊器5，僅使鋼纜4拉住加載桁架8形成穩(wěn)定結構即可，方便后續(xù)加載桁架的續(xù)接與延長。

4)、在中間加載桁架兩側續(xù)接、延長加載桁架：

在中間加載桁架8兩側對稱地續(xù)接、延長加載桁架，使加載桁架8能超過兩端最遠兩個桶形基礎1的正上方；

加載桁架相互續(xù)接的部分，設有連接鋼板與螺栓孔，采用螺栓固定連接。連接處應能承受施工過程中的最大軸力、剪力與彎矩，并具有一定的安全儲備。

5)、安裝剩余的兩個桶形基礎的鋼纜，并實施均勻加載作業(yè)：

對離樁體6最遠的兩個桶形基礎，使鋼纜4豎直的連接桶形基礎1上的吊點3與加載桁架8，通過初步張緊鋼纜張緊器5使連接這兩個桶形基礎1的鋼纜4拉緊加載桁架8；

至此，四個桶形基礎均已初步張緊、拉住加載桁架8，形成穩(wěn)定的加載體系；同時逐漸張緊四個桶形基礎上方的鋼纜張緊器5，且保持每根鋼纜4的拉力基本相同，使鋼纜4的拉力變成樁體6的下沉荷載，逐漸把樁體6貫入海床中；

靜載沉樁過程中，應保持加載桁架8的水平度。若發(fā)現(xiàn)加載桁架8產生傾斜，應通過調整不同位置鋼纜4上的拉力，使加載桁架8重回水平狀態(tài)；樁體6下沉達到預定值后，經過檢測其鉛錘度滿足要求后，靜載沉樁施工即完成。

利用本發(fā)明所提裝置靜載沉樁結束后，松開各鋼纜張緊器5，解下鋼纜4，拆除加載桁架8，通過各桶形基礎的進出水閥2向桶內注水，桶形基礎逐漸向上移動并最終拔出海床，提離各桶形基礎即完成本發(fā)明所提裝置的拆除工作.

本發(fā)明不局限于上述具體實施方式，根據上述內容，按照本領域的普通技術知識和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術思想前提下，本發(fā)明還可以做出其它多種形式的等效修改、替換或變更，均落在本發(fā)明的保護范圍之內。