專利名稱:在海底上筑墩的方法
本發(fā)明是關(guān)于在海底上筑墩的方法適用于在淺海海域的軟土上建造一個(gè)重力型的大型海上構(gòu)筑物的技術(shù)中，淺海區(qū)的水深是大約10～30米，更確切地說(shuō)是關(guān)于海底筑墩的一種改進(jìn)方法，所筑的土墩在筑墩材料供送有困難的近?；蚝Ｑ髤^(qū)域的地面上具有高的穩(wěn)定性。
在建造一個(gè)重力型海上構(gòu)筑物的時(shí)候，基礎(chǔ)底板越淺則構(gòu)筑物越經(jīng)濟(jì)。由于這個(gè)原因，通常是采用在海底筑墩的辦法。在多數(shù)情況下，這種墩子是用亂石或砂等筑墩材料在海底上堆起來(lái)的。
不過(guò)，當(dāng)海底是軟土或強(qiáng)度很低的土壤時(shí)，如果不采取一些措施，筑墩材料是無(wú)法堆起來(lái)的。要克服這個(gè)困難，在以往的技術(shù)中(在日本專利申請(qǐng)NO.58-69878中已經(jīng)提出過(guò)一種方法)筑墩方法包括這樣一些工序改進(jìn)海底上的軟土壤，在經(jīng)過(guò)改進(jìn)的土壤上堆以砂子和石頭以形成一個(gè)海底的墩子，最后在這樣形成的墩子上建造一個(gè)構(gòu)筑物。
由于這個(gè)原因，建設(shè)工作必須用兩個(gè)步驟來(lái)完成，先改進(jìn)海底的土壤再進(jìn)行筑墩，結(jié)果使施工工序增加，施工時(shí)間拖長(zhǎng)。另外，在那些供送筑墩材料有困難的近海或海洋地區(qū)，筑墩時(shí)間要加長(zhǎng)，運(yùn)輸費(fèi)用要增加。
同時(shí)，當(dāng)一個(gè)海上構(gòu)筑物是建設(shè)在可能會(huì)發(fā)生地震的海洋地區(qū)時(shí)，地震引起的力將作為外力產(chǎn)生強(qiáng)烈的影響，另外在受海浪或漲潮等外力的巨大影響，會(huì)有一個(gè)相當(dāng)大的水平力作用到海上構(gòu)筑物上。另一方面，在所謂摩擦型構(gòu)筑物中是利用經(jīng)過(guò)改進(jìn)的土壤和堆積的筑墩材料之間的摩擦阻力以及墩子和海上構(gòu)筑物的摩擦阻力來(lái)消除水平外力的。不過(guò)，對(duì)于這種摩擦型構(gòu)筑物來(lái)說(shuō)，要保證現(xiàn)代設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的安全系數(shù)是十分困難的。
也就是說(shuō)，在采用重力型海上構(gòu)筑物的情況下，基礎(chǔ)墩與構(gòu)筑物之間的安全性(穩(wěn)定性)要按下列公式進(jìn)行研究FS＝W′μ/FH＞FSO式中FS是安全系數(shù)，W′是考慮了浮力以后的重量;μ是摩擦系數(shù)，F(xiàn)H是水平外力，F(xiàn)SO是一個(gè)規(guī)定的安全系數(shù)。
從上面的公式可以明顯看出，如果由于地震而引起的水平外力FH過(guò)大，由摩擦系數(shù)μ而得到的阻力是有限的。在很多情況下，很難保證有一個(gè)足夠大的安全系數(shù)FS。
考慮到上述情況，本發(fā)明的目的就是要提供一種在海底上筑墩的方法，用這種方法時(shí)既使是在近?；蚝Ｑ笾薪ㄔ煲粋€(gè)構(gòu)筑物也不會(huì)遇到供送筑墩材料方面的困難。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的是使海底筑墩工作可以采用簡(jiǎn)單的方法，土壤改進(jìn)工作對(duì)原有土壤和后填進(jìn)去的筑墩材料同時(shí)進(jìn)行。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種海底筑墩的新方法，可以使經(jīng)過(guò)改進(jìn)的土壤和墩子形成一個(gè)整體從而可以得到很大的剪切強(qiáng)度，能夠承受水平方向的外力，這樣就可以很容易地保證具有較大的安全性。
為了達(dá)到這些目的，發(fā)明了這一海底筑墩的方法，其施工工序包括至少在筑墩位置的外圍圓周上豎立隔板裝置，在海底的軟土上形成一個(gè)從海底伸出來(lái)的擋土墻;把軟土填到擋土墻內(nèi)使擋土墻內(nèi)的海底地面升高到一個(gè)預(yù)定的高度，接著對(duì)填進(jìn)去的軟土和擋土墻內(nèi)原有的海底軟土一起進(jìn)行改進(jìn)，使土壤改進(jìn)工作進(jìn)行到海底下面一定的深度。
隔板裝置可以由一些相互連接在一起的板樁組成。板樁的下部埋在海底中。擋土墻可以呈圓形。擋土墻可以用在海底筑墩位置的外圍打板樁的辦法來(lái)形成，在海底以上的板樁外面再纏上幾道捆綁用的箍。
使擋土墻內(nèi)海底地面升高所用的軟土可以從擋土墻周圍的海底上挖取。
土壤改進(jìn)工作可以使用一種灌漿和混料攪拌設(shè)備來(lái)完成。土壤改進(jìn)工作的步驟包括把水泥漿澆灌到軟土中，將水泥漿在軟土中進(jìn)行混合攪拌以及水泥漿凝固與改進(jìn)后的土壤形成一個(gè)整體的墩子。
上層構(gòu)筑物可以座落在上述基礎(chǔ)墩上面。在筑成的墩子上部可以有一個(gè)凸起部分用作承受水平外力的剪切鍵。
沿墩子上部的凸起部分外圍也可以豎起隔板裝置。上層構(gòu)筑物至少可以座落在墩子的凸起部分上面。
土壤改進(jìn)工作不僅可以在擋土墻內(nèi)凸起部分的軟土中進(jìn)行，同時(shí)也可在筑墩位置以內(nèi)的擋土墻外面的軟土中進(jìn)行，筑墩位置就是指上層構(gòu)筑物將要座落在其上面的面積。在上層構(gòu)筑物與墩子之間也可以澆灌水泥。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明本發(fā)明的海上筑墩方法所具有的特點(diǎn)和好處將在結(jié)合附圖的說(shuō)明中變得更加明顯;現(xiàn)將附圖簡(jiǎn)單說(shuō)明如下圖1A，1B，2，3和4中的簡(jiǎn)圖分別表明本發(fā)明的在海底上筑墩方法的一個(gè)實(shí)施例的各個(gè)工作步驟。
圖5所示是一個(gè)海上構(gòu)筑物完成以后的縱剖面示意圖，可以看到有一個(gè)上層構(gòu)筑物座落在用圖1所示實(shí)施例的方法建造的墩子上面。
圖6所示是上層構(gòu)筑物座落在按照本發(fā)明另外一個(gè)實(shí)施例的方法建造的墩子上面這樣一個(gè)海上建筑物的縱剖面示意圖。
對(duì)推薦實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的海底筑墩方法的推薦實(shí)施例將參照如下實(shí)施例一圖1至圖4分別說(shuō)明按本發(fā)明的海底筑墩方法第一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行施工的工作步驟，而圖5所示是一個(gè)已完成的海上建筑物的剖面示意圖。
首先，在建造海上構(gòu)筑物的地方，在松軟的海底1上進(jìn)行打樁，用鋼板樁等擋土板2打到一定深度，這樣配置的擋土板2本身可以立得住形成筑墩范圍的外圍結(jié)構(gòu)。這些擋土用的板樁2構(gòu)成了隔板裝置。接著，在海底上面的擋土板2外面再纏上捆綁用的箍3，這樣就構(gòu)成一個(gè)可以往里填土的擋土墻了(圖1A和1B)。應(yīng)該指出，這里畫(huà)的圓形擋土墻只是為了說(shuō)明問(wèn)題，其實(shí)也可以采用其他形狀。
其次，從擋土墻周圍的海底上挖取軟土4。所挖取的軟土用駁船5運(yùn)輸過(guò)來(lái)填到由擋土板2構(gòu)成的擋土墻內(nèi)，從而使擋土墻內(nèi)的地面升高到在海底1上筑墩所需要的高度(圖2)。
接著，使用從海面的駁船5垂下去的灌漿和混合攪拌裝置進(jìn)行土壤改進(jìn)工作，對(duì)填進(jìn)去的軟土4和本來(lái)就在海底上的軟土都同時(shí)進(jìn)行土壤改進(jìn)。比如，土壤改進(jìn)工作，如深入混合攪拌方法包括以下工序把包含水泥材料的水泥漿澆灌到軟土中，對(duì)軟土中的水泥漿進(jìn)行混合攪拌，然后水泥漿凝固，從而與經(jīng)過(guò)改進(jìn)的土壤形成一個(gè)墩子9(圖3)。雖然土壤改進(jìn)的深度與軟土層的深度有關(guān)，在東京灣一帶，土壤改進(jìn)的深度是在海底以下大約30米。
隨后把上層構(gòu)筑物10沉下去落在已筑成的海底土墩9的上面，并且加以固定，這樣，一個(gè)重力型(底座式)的海上構(gòu)筑物就建造完畢了(圖5)。圖中12表示浮體。
按照這種方法建造的構(gòu)筑物，海底土墩9和經(jīng)過(guò)改進(jìn)的土壤8互相結(jié)合成為一個(gè)整體就象是改進(jìn)了的地面一樣。因此，由于改進(jìn)土壤8和海底土墩9所具有的巨大的剪切強(qiáng)度，它能承受一個(gè)水平外力，從而保證能頂住很大的水平力，具有很大的安全系數(shù)。
實(shí)施例二圖6所示的結(jié)構(gòu)示意圖說(shuō)明上層構(gòu)筑物10與改進(jìn)土壤8以及上層構(gòu)筑物10與海底土墩9之間的關(guān)系，可以看出在這種情況下，承受水平外力的能力是從改進(jìn)土壤的剪切強(qiáng)度得到的。
這一實(shí)施例的第一個(gè)施工工序與第一實(shí)施例相同。這就是，在第一個(gè)工序中先用擋土板2在海底筑墩9的位置外圍邊緣上筑起圓形的擋土墻，接著往擋土墻內(nèi)填軟土以便使擋土墻內(nèi)的海底地面標(biāo)高升高。
這一實(shí)施例的特征是，土壤改進(jìn)工作不僅僅在用擋土板2圍起來(lái)的圓圈里面進(jìn)行，而且在擋土板以外的一定范圍的海底上進(jìn)行。與第一個(gè)實(shí)施例的做法差不多，在這個(gè)實(shí)施例中也是對(duì)填入用擋土板圍起來(lái)的擋土墻內(nèi)的軟土和海底上原有土壤同樣地進(jìn)行土壤改進(jìn)，從而使海底土墩9與改進(jìn)土壤8形成一個(gè)整體。
接著，一個(gè)上層構(gòu)筑物10的底面直接放在海底土墩9外圈的海底土壤面8的上面。換句話說(shuō)，在擋土板2圍起來(lái)的擋土墻以外的土壤被改進(jìn)的范圍至少要相當(dāng)于上層構(gòu)筑物10底面放在上面的那么大，隨后，用水泥澆灌到上層構(gòu)筑物10與海底土墩9之間的空隙中，以便使他們形成一個(gè)整體。
因此，從上層構(gòu)筑物10與改進(jìn)過(guò)的土壤8以及上層構(gòu)筑物10與海底土墩9之間的關(guān)系可看出，承受水平外力的能力是從海底土墩9作為剪切鍵的剪切強(qiáng)度得到的，從而保證了很大的安全系數(shù)。
其他實(shí)施例在上述第二個(gè)實(shí)施例中，整個(gè)海底土墩9用作一個(gè)剪切鍵，但是本發(fā)明并不局限在這樣一個(gè)實(shí)施例上。比如，也可在圖5所示的土墩的中央部位有一個(gè)凸起部分用作剪切鍵。
從前面的說(shuō)明中可以知道本發(fā)明具有以下的優(yōu)點(diǎn)(1)從附近海底挖取的軟土可以用作填充的材料，因此就沒(méi)有必要把砂土、亂石和卵石等筑墩材料從遠(yuǎn)處運(yùn)來(lái)。這就大大地降低了筑墩材料的費(fèi)用。這樣一來(lái)，本發(fā)明的方法適于在海上建造構(gòu)筑物，因?yàn)檫@里供送筑墩材料是困難的。
(2)土壤改進(jìn)工作是從填充土壤的上面開(kāi)始一直進(jìn)行到海底下的一定深度，因此在這個(gè)工作的實(shí)施中沒(méi)有什么麻煩，工序也少。這就使工作步驟合理化、工作時(shí)間也可以縮短。
(3)按照上述的土壤改進(jìn)方法，土墩與改進(jìn)的土壤形成了一個(gè)整體，從而就可能使改進(jìn)的土壤作為一個(gè)抗剪的部件具有很大的剪切強(qiáng)度。因此，在土墩和土壤之間能夠承受大的水平外力，這樣就可保證海上構(gòu)筑物所要求的大的安全性，海上構(gòu)筑物一般都有嚴(yán)格的設(shè)計(jì)要求。
按照本發(fā)明的方法建造的土墩和土壤的穩(wěn)定性可用下列公式進(jìn)行評(píng)價(jià)，F(xiàn)S＝τfS/FH式中τf是經(jīng)過(guò)改進(jìn)的土壤的剪切強(qiáng)度，S是剪切面積。一般來(lái)說(shuō)，按照深入混合攪拌方法改進(jìn)過(guò)的土壤的剪切強(qiáng)度τf可用( 1/2 - 1/3 )qu來(lái)表示，這里qu是無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度50～60kg/Cm2。土墩的尺寸(剪切面積S)越大則安全系數(shù)越大。很明顯，本發(fā)明的方法優(yōu)越于一般的摩擦型方法。
權(quán)利要求
1.一個(gè)在海底上筑墩的方法包括以下的工序a)豎立隔板裝置，至少在筑墩位置的外圍，在海底軟土上形成一個(gè)從海底伸出來(lái)的擋土墻，b)把軟土填入上述擋土墻內(nèi)，使擋土墻內(nèi)的海底土壤面升高到一個(gè)預(yù)定的高度；c)對(duì)上述填入的土壤和上述擋土墻內(nèi)的軟土壤一起進(jìn)行改進(jìn)，從而使上述土壤改進(jìn)工作進(jìn)行到海底下面一定的深度。
2.按照權(quán)利要求
1的海底筑墩方法中的上述隔板裝置包括一些相互連接在一起的板樁，板樁的下部埋入海底中。
3.按照權(quán)利要求
1的海底筑墩方法中，擋土墻是呈圓形的。
4.按照權(quán)利要求
2的海底筑墩方法中，上述擋土墻是將一些板樁沿筑墩位置的外圍打入上述海底上，并且在海底上面的板樁外面纏上幾道捆綁用的箍。
5.按照權(quán)利要求
1的海底筑墩方法中，使海底地面升高所用的軟土壤是從上述擋土墻周圍的海底上挖取的。
6.按照權(quán)利要求
1的海底筑墩方法中，土壤改進(jìn)是用一個(gè)澆灌和混合攪拌裝置進(jìn)行的。
7.按照權(quán)利要求
6的海底筑墩方法中的土壤改進(jìn)工作步驟包括把水泥漿澆灌到上述軟土壤中，在上述軟土壤中混合攪拌水泥漿，水泥漿凝固形成一個(gè)與改進(jìn)土壤成為一個(gè)整體的土墩。
8.按照權(quán)利要求
7的海底筑墩方法中，一個(gè)上層構(gòu)筑物就座落在上述土墩上面。
9.按照權(quán)利要求
1的海底筑墩方法中，所筑成的土墩上部有一個(gè)凸起部分用作承受水平外力的剪切鍵。
10.按照權(quán)利要求
8的海底筑墩方法中，上述隔板裝置是設(shè)置在上述凸起部分的外圍圓周上。
11.按照權(quán)利要求
10的海底筑墩方法中，一個(gè)上層構(gòu)筑物座落在至少是上述土墩的凸起部分上。
12.按照權(quán)利要求
11的海底筑墩方法中，不僅僅是對(duì)上述擋土墻內(nèi)的軟土進(jìn)行改進(jìn)，而且要對(duì)筑墩范圍內(nèi)上層構(gòu)筑物要座落在上面的擋土墻外面的軟土進(jìn)行改進(jìn)。
13.按照權(quán)利要求
12的海底筑墩方法中，要在上述上層構(gòu)筑物和上述土墩之間澆灌水泥漿。
專利摘要
一種用于海上大型構(gòu)筑物的海底筑墩方法在墩位外圍把板樁打入海底軟土層中形成擋土墻，把軟土填入擋土墻中使海底地面升至預(yù)定高度。本方法還包括對(duì)擋土墻內(nèi)新舊土壤作一定深度的改進(jìn)。土墩上部可以有一凸部用作承受水平外力的剪切鍵。本方法用在離岸地點(diǎn)筑墩時(shí)可減少材料的供送。此外對(duì)原有和填入土同樣進(jìn)行改進(jìn)的簡(jiǎn)化辦法使海底與改進(jìn)后的土壤成為整體結(jié)構(gòu)，故能承受水平外力所產(chǎn)生的巨大剪力，故具有很大的安全性。
文檔編號(hào)E02D15/10GK85104325SQ85104325
公開(kāi)日1986年12月3日 申請(qǐng)日期1985年6月7日
發(fā)明者春本, 津吉秀雄, 宮木宗一, 原真言, 河原田實(shí), 西中川兮, 川原林英明, 持田哲果, 久下次雄 申請(qǐng)人:竹中工務(wù)店有限株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan