一種減小波浪力和海水腐蝕的鋼管組合樁的制作方法
【專利摘要】一種減小波浪力和海水腐蝕的鋼管組合樁，包括大直徑鋼管樁和若干根小直徑鋼管樁，所述大直徑鋼管樁的底部安裝在海床面以下，大直徑鋼管樁的頂部高出海床面，若干根小直徑鋼管樁均勻地豎直焊接在大直徑鋼管樁內(nèi)，小直徑鋼管樁頂部高出海面，小直徑鋼管樁底部位于海床面以下，大直徑鋼管樁頂端對接著施工護筒，位于施工護筒內(nèi)的小直徑鋼管樁套有消渦裝置，相鄰的小直徑鋼管樁之間設(shè)置有防腐蝕裝置，小直徑鋼管樁底部焊接有水平的上法蘭盤，上法蘭盤與焊接在大直徑鋼管樁內(nèi)壁的下法蘭盤固定。本發(fā)明，有效減小波浪對樁基礎(chǔ)的作用力，增強樁基礎(chǔ)抵抗波浪彎矩的能力，降低海水對樁基礎(chǔ)的腐蝕，提升了鋼管樁基礎(chǔ)在惡劣海況中的適用性和安全性。
【專利說明】一種減小波浪力和海水腐蝕的鋼管組合粧

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種減小波浪力和海水腐蝕的鋼管組合樁，屬于近海建筑用鋼管樁基礎(chǔ)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]鋼管樁因其具有重量輕、剛性好、運輸便利和易于打入、接長、切割施工等優(yōu)點，作為近海海域建筑物基礎(chǔ)得到廣泛運用。然而近海海況復雜多變，波浪作用劇烈，鋼管樁基礎(chǔ)在實際運用中存在一些問題:目前近海建筑物采用的鋼管樁多為大直徑鋼管樁，較大的迎水面積常使波浪力成為鋼管樁基礎(chǔ)的實際最大承受荷載，加上鋼管樁圓形截面引發(fā)的有序水流漩渦脫落，進而引起鋼管樁基礎(chǔ)強烈的擺動；由于波浪力引發(fā)的樁身彎矩會在海床下接近表面附近達到峰值，考慮到普通鋼管樁的強度沿樁長不變，因此海床面附近容易發(fā)生樁身斷裂現(xiàn)象；此外，海水對鋼材具有顯著的腐蝕作用，鋼管壁腐蝕則會逐漸削弱樁基礎(chǔ)承載性能。
[0003]作為近海海域建筑物的基礎(chǔ)，鋼管樁基礎(chǔ)因波浪力作用而產(chǎn)生的擺動、斷裂直接影響上部結(jié)構(gòu)的正常使用與工程安全，而海水對鋼管樁基礎(chǔ)的腐蝕弱化也是一個不可忽視的隱患。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述存在的問題，本發(fā)明公開了一種減小波浪力和海水腐蝕的鋼管組合樁，本發(fā)明能有效減小波浪對樁基礎(chǔ)的作用力，增強樁基礎(chǔ)抵抗波浪彎矩的能力，降低海水對樁基礎(chǔ)的腐蝕，提升了鋼管樁基礎(chǔ)在惡劣海況中的適用性和安全性。
[0005]一種減小波浪力和海水腐蝕的鋼管組合樁，包括大直徑鋼管樁和若干根小直徑鋼管樁，所述的大直徑鋼管樁的底部安裝在海床面以下，大直徑鋼管樁的頂部高出海床面，所述的若干根小直徑鋼管樁均勻地豎直焊接在大直徑鋼管樁內(nèi)部，小直徑鋼管樁頂部高出海面，小直徑鋼管樁底部位于海床面以下，每根小直徑鋼管樁四周均套有消渦裝置，相鄰的小直徑鋼管樁之間設(shè)置有防腐蝕裝置。
[0006]所述的消渦裝置包括套在小直徑鋼管樁四周的套管、沿套管外周螺旋設(shè)置的螺旋板和焊接于套管上下兩端的端座，小直徑鋼管樁穿過端座的中心開孔。
[0007]所述的大直徑鋼管樁的頂部設(shè)有下頂板，套管頂端設(shè)置有上頂板，消渦裝置和防腐蝕裝置位于下頂板和上頂板之間。
[0008]所述的防腐蝕裝置置于下頂板表面，位于套管上下兩端的端座分別抵壓著上頂板和下頂板，上頂板下頂板與端座接觸表面設(shè)置有凸塊，凸塊卡接在端座(21)對應(yīng)的凹槽中。
[0009]所述的防腐蝕裝置為犧牲陽極防腐蝕裝置。
[0010]所述的大直徑鋼管樁內(nèi)設(shè)置有相互貼緊固定的上法蘭盤和下法蘭盤，小直徑鋼管樁底部與上法蘭盤焊接固定。
[0011]所述的小直徑鋼管樁的底部四周焊接有若干個連接到上法蘭盤的肋板A，下法蘭盤的四周焊接有若干個連接到大直徑鋼管樁內(nèi)壁的肋板C。
[0012]所述的大直徑鋼管樁頂部四周設(shè)有加強環(huán)，加強環(huán)的外側(cè)邊緣設(shè)有豎直向上延伸的圍擋，加強環(huán)的下表面設(shè)有焊接到大直徑鋼管樁外壁的肋板B。
[0013]所述的大直徑鋼管樁頂端設(shè)置有施工護筒，施工護筒罩住位于大直徑鋼管樁上方的小直徑鋼管樁，施工護筒的底部位于圍擋內(nèi)。
[0014]所述的下頂板與上法蘭盤之間設(shè)置有一個以上被小直徑鋼管樁貫穿的隔板。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
1.本發(fā)明采用多根小直徑鋼管樁，相比普通不變直徑的大直徑鋼管樁，在保證樁基礎(chǔ)豎向剛度的同時，顯著降低了樁基的迎水面，從而可以有效減少作用在樁身上的波浪力。此夕卜，小直徑鋼管樁外側(cè)設(shè)置消渦裝置，相比普通的圓柱體鋼管樁，消渦裝置上的螺旋板可以有效分散水流漩渦，從而進一步減少波浪力對本發(fā)明的作用。
[0016]2.本發(fā)明的小直徑鋼管在大直徑鋼管樁內(nèi)壁設(shè)置的方式有效增強了泥面附近樁基礎(chǔ)抗彎剛度，相比剛度沿樁縱向方向不變的普通鋼管樁，能夠降低波浪彎矩峰值處樁身破壞的發(fā)生概率，且相比縱向全部增加鋼管樁壁厚的方法，該局部加強的方法用鋼量少，減少工程投資，具有顯著的經(jīng)濟效益。
[0017]3.本發(fā)明的消渦裝置可以對小直徑鋼管樁進行防腐保護，下頂板上表面的防腐蝕裝置可以對海床面附近的樁身結(jié)構(gòu)進行防腐保護。相比普通鋼管樁，消渦裝置和防腐蝕裝置可以形成有效防腐保護，并且消渦裝置和防腐蝕裝置安裝無需采用水下施工，進而降低了施工成本，提高了施工速度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明樁基施工完成后的縱剖視圖，
圖2為圖1中A-A的剖視圖，
圖3為圖2中II的局部放大圖，
圖4為圖1中B-B的剖視圖，
圖5為圖1中C-C的剖視圖，
圖6為圖1中I的局部放大圖，
圖7為本發(fā)明樁基打入施工時的縱剖視圖，
附圖標記列表:1 一大直徑鋼管樁，2—小直徑鋼管樁，3—海床面，4一海面，5—施工護筒，6—消潤裝置，7—防腐蝕裝置，8—上法蘭盤，9一下法蘭盤，10一肋板A, 11一肋板C,12—螺栓，13—加強環(huán)，14一圍擋，15—肋板B，16—下頂板，17—上頂板，18—隔板，19—套管，20—螺旋板，21—端座，22—凸塊。

【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】，進一步闡明本發(fā)明。應(yīng)理解下述【具體實施方式】僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0020]圖1為本發(fā)明樁基施工完成后的縱剖視圖，本發(fā)明施工完成后，施工護筒5被拆除，大直徑鋼管樁I的底部安裝在海床面3以下，大直徑鋼管樁I的頂部高出海床面3，小直徑鋼管樁2頂部高出海面4，小直徑鋼管樁2底部位于海床面3以下，由圖可見，本發(fā)明的底部為一個大直徑鋼管樁1，大直徑鋼管樁I的橫截面上設(shè)置有下法蘭盤9，下法蘭盤9的上方設(shè)置有若干根小直徑鋼管樁2，若干根小直徑鋼管樁2的底部設(shè)有上法蘭盤8，上法蘭盤8與下法蘭盤9固定，每個小直徑鋼管樁2的底部焊接至上法蘭盤8且底部四周均勻焊接有若干個連接到上法蘭盤8的肋板A10，下法蘭盤9的四周均勻焊接有若干個連接到大直徑鋼管樁I內(nèi)壁的肋板CU。上法蘭盤8和下法蘭盤9的四周與大直徑鋼管樁I的內(nèi)壁焊接固定，肋板AlO的作用是穩(wěn)定固定小直徑鋼管樁2，肋板Cll的作用是加固下法蘭盤9與大直徑鋼管樁I的連接。
[0021]大直徑鋼管樁I的頂部開口處設(shè)有被小直徑鋼管樁2貫穿的下頂板16，下頂板16與上法蘭盤8之間設(shè)置有一個以上隔板18，所有的小直徑鋼管樁2均貫穿過隔板18。下頂板16和隔板18均有固定定位小直徑鋼管樁2的作用，增強大直徑鋼管樁I的內(nèi)部結(jié)構(gòu)整體性。
[0022]小直徑鋼管樁2四周套有消渦裝置6，消渦裝置6可以有效分散水流漩渦，減小漩渦有序脫落對本發(fā)明的升力作用。
[0023]圖2為圖1中A-A的剖視圖，由圖可見，小直徑鋼管樁2均勻分布焊接在大直徑鋼管樁I內(nèi)壁。
[0024]圖3為圖2中II的局部放大圖，圖6為圖1中I處局部放大圖，結(jié)合這兩幅圖可見，每根小直徑鋼管樁2的四周均消渦裝置6，消渦裝置6由內(nèi)徑大于小直徑鋼管樁2外徑的套管19、沿小直徑鋼管樁2外周螺旋設(shè)置的螺旋板20和焊接于套管19兩端的端座21組成，端座21為內(nèi)置型凹槽且中心開孔用于小直徑鋼管樁2穿過，上頂板17的下表面和下頂板16的上表面分別設(shè)置有與端座21對應(yīng)卡接的凸塊22。端座21與凸塊22卡接起到固定連接的作用，螺旋板20能令小直徑鋼管樁2后方的水流漩渦釋放無序化。
[0025]圖4為圖1中B-B的剖視圖，由圖可見，下頂板16上設(shè)置有防腐蝕裝置7，防腐蝕裝置7均勻布置在相鄰的小直徑鋼管樁2之間。
[0026]圖5為圖1中C-C的剖視圖，由圖可見，上法蘭盤8與下法蘭盤9通過若干個均勻分布的螺栓12固定連接。
[0027]圖7為本發(fā)明樁基打入施工時的縱剖視圖，本發(fā)明在打入施工過程中，大直徑鋼管樁I頂端對接著施工護筒5，施工護筒5位于大直徑鋼管樁I以上部分并將小直徑鋼管樁2全部罩住，便于施工用力，避免施工過程中對小直徑鋼管樁2、消渦裝置6和上頂板17造成任何損壞。大直徑鋼管樁I頂部四周設(shè)有加強環(huán)13，加強環(huán)13的外側(cè)邊緣設(shè)有豎直向上延伸的圍擋14，加強環(huán)13的下表面設(shè)有焊接到大直徑鋼管樁I外壁的肋板B15，肋板B15加固加強環(huán)13與大直徑鋼管樁I的固定關(guān)系，增強加強環(huán)13的承載能力，圍擋14包住施工套管5的下端四周，增加施工套管5的位置穩(wěn)定性。
[0028]下面舉一個本發(fā)明的具體實施例:
某工程需在最大浪高加水深為20m的環(huán)境中設(shè)置樁基礎(chǔ)。
[0029]采用大直徑鋼管樁I外徑2700mm、壁厚30mm，頂部高出海床面2m，底部位于海床面3下60m。大直徑鋼管樁I頂部焊接有加強環(huán)13，加強環(huán)13材質(zhì)為鋼材，內(nèi)徑2700_，外徑為3060mm，外側(cè)邊緣設(shè)有高400mm、厚50mm的圍擋14，加強環(huán)13底部與大直徑鋼管樁I外壁連接處設(shè)有十六塊肋板B15。肋板B15由厚50mm的直角三角鋼板制成，靠大直徑鋼管樁I側(cè)的邊長為300mm，靠加強環(huán)13側(cè)的邊長為150mm。
[0030]大直徑鋼管樁I內(nèi)部據(jù)海床面1m處設(shè)置上法蘭盤8和下法蘭盤9。上法蘭盤8和下法蘭盤9由50_厚圓鋼板制成，外徑小于大直徑鋼管樁I內(nèi)徑4_。下法蘭盤9焊接于大直徑鋼管樁I內(nèi)壁且下表面周邊與大直徑鋼管樁I內(nèi)壁設(shè)置八塊肋板Cll加強。肋板Cll由厚50mm的等腰直角三角鋼板制成,邊長為300mm。下法蘭盤9通過八個直徑IlOmm的螺栓與上法蘭盤8相連，上法蘭盤8上表面周邊與大直徑鋼管樁I內(nèi)壁焊接、小直徑鋼管樁2底部焊接。
[0031]六根小直徑鋼管樁2外徑300mm，壁厚20mm，樁長35m，沿圓周均勻分布，外側(cè)壁焊接于大直徑鋼管樁I內(nèi)壁，底部焊接于上法蘭盤8上表面且設(shè)置有三塊肋板A10。肋板AlO由厚50mm的直角三角行鋼板制成，靠小直徑鋼管樁2側(cè)邊長為300mm，靠上法蘭盤8側(cè)邊長為150mm。在大直徑鋼管樁I內(nèi)部每4m設(shè)置隔板18,隔板18由厚50mm圓鋼板制成,外徑小于大直徑鋼管樁I內(nèi)壁4mm，在小直徑鋼管樁2穿過位置開孔，開孔孔徑大于小直徑鋼管樁2外徑4mm，與大直徑鋼管樁I內(nèi)壁和小直徑鋼管樁2外壁焊接。下頂板由厚50mm圓鋼板制成，焊接于大直徑鋼管樁I頂部內(nèi)壁，內(nèi)徑小于大直徑管樁4mm，在小直徑鋼管樁2開孔位置附近設(shè)有三塊下頂板的凸塊22，凸塊22為長10mm寬50mm高50mm的長方體鋼塊。下頂板16上表面安裝有六塊防腐裝置7，防腐裝置7為犧牲陽極防腐裝置。
[0032]施工護筒5厚度、內(nèi)徑等同于大直徑鋼管樁1，長20m，放置在大直徑鋼管樁I的加強環(huán)13頂部，底部500mm高度范圍局部增厚90mm，用于樁基打入施工，施工完畢后移除。消渦裝置6在施工護筒5移除后安裝，套管19由內(nèi)徑大于小直徑鋼管樁2外徑2_，壁厚10_的鋼管制成，螺旋板20由厚10mm、高50mm的鋼板制成，沿30度角旋轉(zhuǎn)焊接在套管19外壁。端座21焊接在套管19兩端，端座21由厚10mm的圓鋼板制成，外徑500mm，內(nèi)徑大于小直徑鋼管樁2外徑2mm，端座21帶有與上頂板17、下頂板16的凸塊22對應(yīng)的凹槽。上頂板17由厚50mm的圓鋼板制成，外徑2900mm，在小直徑鋼管樁2通過處開孔，且在消渦裝置6安裝完成后放置。
[0033]本發(fā)明實施例在實際應(yīng)用中，有效降低了波浪對樁基礎(chǔ)的作用，增強樁基礎(chǔ)抵抗波浪彎矩的能力，且具有很好的防腐蝕效果。
[0034]本發(fā)明方案所公開的技術(shù)手段不僅限于上述技術(shù)手段所公開的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。
【權(quán)利要求】
1.一種減小波浪力和海水腐蝕的鋼管組合樁，其特征是包括大直徑鋼管樁(I)和若干根小直徑鋼管樁(2)，所述的大直徑鋼管樁(I)的底部安裝在海床面(3)以下，大直徑鋼管樁(I)的頂部高出海床面(3)，所述的若干根小直徑鋼管樁(2)均勻地豎直焊接在大直徑鋼管樁(I)內(nèi)部，小直徑鋼管樁(2)頂部高出海面(4)，小直徑鋼管樁(2)底部位于海床面(3)以下，每根小直徑鋼管樁(2)四周均套有消渦裝置(6)，相鄰的小直徑鋼管樁(2)之間設(shè)置有防腐蝕裝置(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減小波浪力和海水腐蝕的鋼管組合樁，其特征是所述的消渦裝置(6)包括套在小直徑鋼管樁(2)四周的套管(19)、沿套管(19)外周螺旋設(shè)置的螺旋板(20)和焊接于套管(19)上下兩端的端座(21)，小直徑鋼管樁(2)穿過端座(21)的中心開孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種減小波浪力和海水腐蝕的鋼管組合樁，其特征是所述的大直徑鋼管樁(I)的頂部設(shè)有下頂板(16)，套管(19)頂端設(shè)置有上頂板(17)，消渦裝置(6)和防腐蝕裝置(7)位于下頂板(16)和上頂板(17)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種減小波浪力和海水腐蝕的鋼管組合樁，其特征是所述的防腐蝕裝置(7)置于下頂板(16)表面，位于套管(19)上下兩端的端座(21)分別抵壓著上頂板(17)和下頂板(16)，上頂板(17)和下頂板(16)與端座(21)接觸表面設(shè)置有凸塊(22)，凸塊(22)卡接在端座(21)對應(yīng)的凹槽中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減小波浪力和海水腐蝕的鋼管組合樁，其特征是所述的防腐蝕裝置(7)為犧牲陽極防腐蝕裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種減小波浪力和海水腐蝕的鋼管組合樁，其特征是所述的大直徑鋼管樁(I)內(nèi)設(shè)置有相互貼緊固定的上法蘭盤(8)和下法蘭盤(9)，小直徑鋼管樁(2)底部與上法蘭盤(8)焊接固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種減小波浪力和海水腐蝕的鋼管組合樁，其特征是所述的小直徑鋼管樁(2)的底部四周焊接有若干個連接到上法蘭盤(8)的肋板A (10)，下法蘭盤(9)的四周焊接有若干個連接到大直徑鋼管樁(I)內(nèi)壁的肋板C (11)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種減小波浪力和海水腐蝕的鋼管組合樁，其特征是所述的大直徑鋼管樁(I)頂部四周設(shè)有加強環(huán)(13)，加強環(huán)(13)的外側(cè)邊緣設(shè)有豎直向上延伸的圍擋(14)，加強環(huán)(13)的下表面設(shè)有焊接到大直徑鋼管樁(I)外壁的肋板B (15)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種減小波浪力和海水腐蝕的鋼管組合樁，其特征是所述的大直徑鋼管樁(I)頂端設(shè)置有施工護筒(5),施工護筒(5)罩住位于大直徑鋼管樁(I)上方的小直徑鋼管樁(2)，施工護筒(5)的底部位于圍擋(14)內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種減小波浪力和海水腐蝕的鋼管組合樁，其特征是所述的下頂板(16)與上法蘭盤(8)之間設(shè)置有一個以上被小直徑鋼管樁(2)貫穿的隔板(18)。
【文檔編號】E02D27/16GK104153387SQ201410338526
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】黃挺, 鄭金海 申請人:河海大學