專利名稱：一種高含沙海域多組合碼頭引橋結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于碼頭引橋結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域，特別是涉及一種高含沙海域多組合碼頭引橋 結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在高含沙海域建造引橋后，橋樁周邊的水流會受到影響，易造成泥沙於積，日積月 累，今后會使得該海域環(huán)境水深變化，影響船舶的?？孔鳂I(yè)與航行，因此，有必要設(shè)計建造 對水流影響小的引橋以減少泥沙的淤積，實現(xiàn)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高含沙海域多組合碼頭引橋結(jié)構(gòu)，以解決 現(xiàn)有技術(shù)中引橋建設(shè)對所在高含沙海域的水流變化影響而造成泥沙淤積、從而影響所在海 域船舶的?？孔鳂I(yè)與航行的問題。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種高含沙海域多組合碼頭引 橋結(jié)構(gòu)，包括從上至下的橫梁和墩臺結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力空心板、PHC管樁及鉆孔灌注樁，所述的引 橋為變跨度、變樁徑、變樁數(shù)的多組合、高樁梁板式結(jié)構(gòu)，所述的結(jié)構(gòu)為倒T型；所述的多組 合為三段，第一段為接岸段，使用小跨排距、小跨排距預(yù)應(yīng)力空心板、鉆孔灌注樁；第二段使 用中跨排距、中跨排距預(yù)應(yīng)力空心板、中跨排距相應(yīng)PHC管樁；第三段使用大跨排距、大跨 排距預(yù)應(yīng)力空心板、大跨排距相應(yīng)PHC管樁。采用該技術(shù)方案的原則是根據(jù)該海域的離岸距離不同的水域的不同水流情況，采 用不同的結(jié)構(gòu)形式的引橋，對水流、泥沙淤積影響不同以及結(jié)構(gòu)形式造價不同，而采取最佳組合。所述的第一段為自岸邊70m距離段，所述的小跨排距為8m跨排距，所述的鉆孔灌 注樁的直徑為800mm，面板采用650mm現(xiàn)澆空心板，150mm現(xiàn)澆疊合層，所述的第二段是第一 段之后至引橋其余部分的三分之二處，即約600m距離，所述的中跨排距是10m，所述的中跨 排距相應(yīng)PHC管樁直徑為800mm，每IOm跨距設(shè)置有6根PHC管樁，面板采用800mm中跨排 預(yù)應(yīng)力空心板，150mm現(xiàn)澆疊合層，所述的第三段為引橋其余部分，所述的大跨排距為12m， 所述的大跨排距相應(yīng)PHC管樁直徑為1000mm，每12m跨距設(shè)置有5根PHC管樁，面板采用 950mm大跨排預(yù)應(yīng)力空心板，150mm現(xiàn)澆疊合層。所述的鉆孔灌注樁的設(shè)置方式為等間距豎直排列，所述的PHC管樁的設(shè)置方式為 每兩根交叉、等間距排列。有益效果本發(fā)明的優(yōu)點是碼頭前沿處盡量拉大跨距，以減少對水流的影響，同時造價增加 不大，相對處于經(jīng)濟與環(huán)境影響的平衡點；剩余的距離采用更加經(jīng)濟方案，最大限度減少建 設(shè)單位投資。


圖1是本發(fā)明引橋的三段組合結(jié)構(gòu)圖，其中1-第一段、2-第二段、3-第三段；圖2是本發(fā)明實施例1第一段的主視圖；圖3是圖2的A-A處剖視圖；圖4是本發(fā)明實施例1第二段的主視圖；圖5是本發(fā)明實施例1的第三段的主視圖；圖6是圖4、圖5的A-A處剖視圖；圖7是本發(fā)明在實施例應(yīng)用中對該海域沙流影響效果模擬圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。實施例1一、概述本實施例為上海臨港新城東港區(qū)一期工程，碼頭布置在《上海臨港新城港區(qū)控制 性詳細規(guī)劃》確定的東港區(qū)主碼頭東段，碼頭前沿線位于-IOm等深線(吳淞基面，下同)以 外，碼頭走向為N90-270。，碼頭通過其西端后側(cè)的引橋與陸域連接，碼頭、引橋總體呈“L” 形平面布置。碼頭前沿布置2萬噸級雜貨船泊位。根據(jù)工藝布置要求，確定引橋總長為 968m,寬度為25m。由于引橋結(jié)構(gòu)方案直接影響到今后對周邊環(huán)境的影響以及工程投資，故對引橋進 行不同排架間距、不同樁型的比較，以確定合理的結(jié)構(gòu)方案。二、引橋荷載情況1、引橋結(jié)構(gòu)自重。2、流動機械荷載德國Scheuerle公司生產(chǎn)的重型組合式液壓車組，單側(cè)輪壓100KN。3、考慮均載為20KN/m2。4、水文波浪條件(1)、設(shè)計水位設(shè)計高水位(高潮累積頻率10% )4. 18m (5. Olm)設(shè)計低水位(低潮累積頻率90% )-0. 32m (0. 51m)極端高水位(五十年一遇)5. 53m (6. 36m)極端低水位(五十年一遇)-1. 25 (-0. 42m)(2)、設(shè)計波浪要素設(shè)計波浪要素根據(jù)南京水利科學(xué)研究院編制的《上海臨港新城東港區(qū)
(水域工程)初步方案波浪數(shù)學(xué)模型研究報告》選取。根據(jù)設(shè)計波浪要素，按《海港水文規(guī) 范》(JTJ213-98)確定波浪力對碼頭、引橋的作用。 引橋計算要求的設(shè)計波浪要素取E向各水位對應(yīng)的50年一遇波浪要素，見下表
E向設(shè)計波浪要素
水位Hl% (m)H4% (m)H5% (m)Hs (m)T (S)L (m)極端高水位+5. 53m5. 054. 344. 213. 627. 5075. 0設(shè)計高水位+4. 18m4. 914. 234. 113. 537. 5072. 9設(shè)計低水位-0. 32m3. 653. 153. 062. 627. 5063. 6極端低水位-1. 25m3. 402. 942. 862. 457. 5061. 0(3)、潮流最大垂線平均流速按2. 68m/s考慮。5.地質(zhì)條件A、土層分布情況根據(jù)上海巖土工程勘察設(shè)計研究院有限公司《上海臨港新城東港區(qū)一期工程_碼 頭、引橋工程巖土工程勘察報告(詳勘)》(2009. 5)，擬建場地土層分布較為穩(wěn)定，屬上海市 正常地層沉積區(qū)。擬建場地在標(biāo)高-70. 97m(約相當(dāng)于地面下75. Om)深度范圍內(nèi)的地基土 屬第四紀(jì)全新世(Q4)及上更新世(Q3)河口 濱海相、淺海 濱海相、河口 湖沼相和沼澤 相沉積層，主要由粘性土、粉性土及砂土組成。按其沉積年代、成因類型及其物理力學(xué)性質(zhì) 的差異，按上海市工程建設(shè)規(guī)范《巖土工程勘察規(guī)范》(DGJ08-37-2002)相關(guān)條款可劃分為 六個主要層次，其中缺失上海市統(tǒng)編地層第③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。同時根據(jù)其土性及成因 的不同，第⑦層可分為二個亞層及二個次亞層。本場地的地層分布具有如下(1)第①^層吹填土，主要分布于陸域部分，以砂質(zhì)粉土為主，局部夾薄層粘性土， 土質(zhì)松散且不均勻；土層厚度局部變化較大，最厚約2. 6m ；由于吹填土形成時間短，排水條 件差，自重固結(jié)尚未完成，屬欠固結(jié)土，具有含水量高、強度低、在動水條件下極易產(chǎn)生流砂 等不良特性。(2)第②3層灰色砂質(zhì)粉土，含云母及少量有機質(zhì)，夾薄層粘性土，土質(zhì)不均。主要 在陸域分布，海域部分厚度較薄或缺失。(3)本場地缺失上海市統(tǒng)編地層第③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，第④層灰色淤泥質(zhì)粘 土層分布較為穩(wěn)定，層厚一般為2. 10 6. 10m，呈流塑狀態(tài)，高等壓縮性；該層滲透性差，在 預(yù)制樁沉樁施工時，形成的孔隙水壓力消散很緩慢，土體重新固結(jié)十分緩慢。(4)第⑤層為灰色粉質(zhì)粘土，呈軟塑 流塑狀，中等 高等壓縮性，土性雖好于第 ④層，但亦具高壓縮、低滲透性特點。(5)第⑥層暗綠 草黃色粉質(zhì)粘土(俗稱“硬層”)，是上海市劃分Q3與Q4的標(biāo)志 層；其層面標(biāo)高為-16. 80 (-15. 97) -19. 80m(-18. 97m)，含氧化鐵斑紋及鐵錳質(zhì)結(jié)核，呈 現(xiàn)可塑 硬塑狀，標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)平均值為11. 9擊，土性較佳。(6)第⑦層根據(jù)土性差異和Ps曲線形態(tài)特征可分為第⑦工層、⑦2層，其中⑦2層 又可細分為⑦η層、⑦2-2層。第⑦i層砂質(zhì)粉土，其層面標(biāo)高為-24. 00 (-23. 17) -27. 32m(-26. 49m)，在場區(qū)
5中分布穩(wěn)定，標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)平均值為24. 4擊，土性較佳。第⑦η層粉砂，在場區(qū)中分布穩(wěn)定，標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)平均值為33. 2擊，土性佳。第⑦2_2層粉細砂，在場區(qū)中分布穩(wěn)定，標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)平均值大于50擊，土性甚佳。B、地基土的物理力學(xué)性質(zhì)1)地基土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)地基土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)分層統(tǒng)計結(jié)果，詳見《土層物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)表》。C、持力層選擇(1)樁型選擇樁型的選擇不僅與擬建建筑物樁基持力層選擇、樁端入土深度密切相關(guān)，同時還 受到工期(施工便利)、經(jīng)濟效益及周圍環(huán)境等因素的制約。就周圍環(huán)境而言，擬建建筑 物周邊除新大提外，周邊無已有建筑和管線，環(huán)境條件簡單；就地層分布特點及施工便利考 慮，擬建場區(qū)中可能作為樁基持力層的⑦i、⑦2層分布穩(wěn)定、層面埋深適中，采用預(yù)制樁方 案時，沉樁一般無困難；從經(jīng)濟效益及樁身質(zhì)量的控制而言，采用預(yù)制樁或PHC樁具有明顯 的優(yōu)勢，故本工程一般以選用預(yù)制樁方案為宜。另考慮到淺部為粉性土且樁身需進入⑦層 砂土一定深度，可優(yōu)先采用貫入能力較強的PHC管樁。但在引橋近新大提處樁基施工時應(yīng)采取必要的保護措施，以確保新大提的安全。 若無法控制沉樁對新大提側(cè)向位移的影響或當(dāng)采用預(yù)制樁沉樁困難時，以選用鉆孔灌注樁 方案為宜，但須認真做好施工管理及施工監(jiān)理工作，確保施工質(zhì)量。(2)樁基持力層選擇場區(qū)第⑥層及以上土層均不宜作為本工程碼頭、引橋的樁基持力層。第⑦1層砂質(zhì)粉土，層面標(biāo)高一般為-19. 7 (-18. 87) -23. 5m(-22. 67)，層厚為
2.5 5. 4m ；標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)平均值為24. 4擊，雖土性較佳，但在海域中該層埋藏較淺一般難 以滿足設(shè)計對單樁承載力的要求，可作為本工程陸域引橋的樁基持力層。第⑦η層粉砂，層面標(biāo)高一般為-24.0(-23. 17) -26. 80m(-25. 97)，層厚為
3.5 9. 5m ；標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)平均值為33. 2擊，中密 密實狀，土性佳，且其下部無軟弱層，可 獲得較高的單樁承載力，可作為本工程引橋及碼頭的樁基持力層。由于樁身需要穿過平均 厚約4 5m(最厚9. 5m)、中密狀的第⑦1層砂質(zhì)粉土層，沉樁難度較大，需采取加強樁身強 度、增加樁靴、加大壁厚等措施，同時采用相匹配的沉樁設(shè)備。第⑦2_2層粉細砂，層面標(biāo)高一般為-30. 10 (-29. 27) -35. 80m(-34. 97)，至標(biāo) 高-70. 97 (-70. 14)m尚未鉆穿，標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)平均值> 50擊，呈密實狀，土性甚佳，在PHC 樁沉樁可行情況下，可作為是本工程碼頭及引橋的樁基持力層。但需注意，當(dāng)采用預(yù)制樁并 選用⑦2-2層粉細砂作為樁基持力層時，由于樁身還需穿越平均厚度約4 5m呈中密的⑦工 層砂質(zhì)粉土及平均厚約6. 56m的中密 密實狀⑦η層粉砂，沉樁難度很大，應(yīng)通過試沉樁 確定沉樁可行性，或采用鉆孔灌注樁。(3)樁基參數(shù)各層土的樁側(cè)極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值fs和樁端極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值fp詳見下表
權(quán)利要求
1.一種高含沙海域多組合碼頭引橋結(jié)構(gòu)，包括從上至下的橫梁和墩臺結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力空 心板、PHC管樁及鉆孔灌注樁，其特征在于所述的引橋為變跨度、變樁徑、變樁數(shù)、變結(jié)構(gòu) 的多組合及高樁梁板式，所述的結(jié)構(gòu)為倒T型；所述的多組合為三段(1、2、3)，第一段(1) 為接岸段，使用小跨排距、小跨排距現(xiàn)澆空心板、鉆孔灌注樁；第二段( 使用中跨排距、中 跨排預(yù)應(yīng)力空心板、中跨排距相應(yīng)PHC管樁；第三段C3)使用大跨排距、大跨排距預(yù)應(yīng)力空 心板、大跨排距相應(yīng)PHC管樁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高含沙海域多組合碼頭引橋結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的 第一段(1)為自岸邊70m距離段，所述的小跨排距為8m跨排距，所述的鉆孔灌注樁的直徑 為800mm，面板采用650mm現(xiàn)澆空心板，150mm現(xiàn)澆疊合層，所述的第二段⑵是第一段(1) 之后至引橋其余部分的三分之二處，即約600m距離，所述的中跨排距是10m，所述的中跨排 距相應(yīng)PHC管樁直徑為800mm，每IOm跨距設(shè)置有6根PHC管樁，面板采用800mm中跨排預(yù)應(yīng) 力空心板，150mm現(xiàn)澆疊合層，所述的第三段(3)為引橋其余部分，所述的大跨排距為12m， 所述的大跨排距相應(yīng)PHC管樁直徑為1000mm，每I^i跨距設(shè)置有5根PHC管樁，面板采用 950mm大跨排預(yù)應(yīng)力空心板，150mm現(xiàn)澆疊合層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的一種高含沙海域多組合碼頭引橋結(jié)構(gòu)，其特征在于所述 的跨距為8m、10m、12m的橫梁結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的一種高含沙海域多組合碼頭引橋結(jié)構(gòu)，其特征在于所述 的鉆孔灌注樁的設(shè)置方式為等間距豎直排列，所述的PHC管樁的設(shè)置方式為每兩根交叉、 等間距排列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的一種高含沙海域多組合碼頭引橋結(jié)構(gòu)，其特征在于所述 的板面結(jié)構(gòu)采用650mm現(xiàn)澆空心板、800mm中跨排預(yù)應(yīng)力空心板、950mm大跨排預(yù)應(yīng)力空心 板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高含沙海域多組合碼頭引橋結(jié)構(gòu)，包括從上至下的橫梁和墩臺結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力空心板、PHC管樁及鉆孔灌注樁，引橋為變跨度、變樁徑、變樁數(shù)、變結(jié)構(gòu)的多組合、高樁梁板式，結(jié)構(gòu)為倒T型；多組合為三段(1、2、3)，第一段(1)為接岸段，使用小跨排距、小跨排距現(xiàn)澆空心板、鉆孔灌注樁；第二段(2)使用中跨排距、中跨排距預(yù)應(yīng)力空心板、中跨排距相應(yīng)PHC管樁；第三段(3)使用大跨排距、大跨排距預(yù)應(yīng)力空心板、大跨排距相應(yīng)PHC管樁。本發(fā)明可解決碼頭引橋建設(shè)對所在高含沙海域的水流影響而造成泥沙淤積、從而影響所在海域船舶?？孔鳂I(yè)與航行的問題。
文檔編號E01D19/12GK102094384SQ201010602120
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者于志剛, 朱曉晨, 童志華, 許宏綱, 邱紅娣 申請人:上海中交水運設(shè)計研究有限公司