[發(fā)明專利]水上平臺結(jié)構(gòu)水底固定用空心筒墩及其安裝施工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410095652.8
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN104912045B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃燦光
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東海上城建控股發(fā)展有限公司
• 主分類號: E02B17/00
• 分類號: E02B17/00;E02B17/02
• 代理公司: 北京永新同創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11376
• 代理人: 楊勝軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體上涉及水上平臺結(jié)構(gòu)、尤其水上建筑、海上風機座、海上橋梁等海上平臺海底固定用空心筒墩及其安裝施工方法。根據(jù)本發(fā)明安裝施工的空心筒墩結(jié)合了大直徑摩擦樁安裝施工方法與沉埋海床的沉箱安裝施工方法二者的優(yōu)勢，本發(fā)明的施工過程與鉆孔樁施工類似，但是采用的是大直徑預(yù)制空心筒墩，然后在用加壓混凝土填充所述空心筒墩與作為臨時圍堰的鋼筒之間的空隙，完成施工安裝；根據(jù)本發(fā)明，避免了水下作業(yè)，對軟土層厚的海床本發(fā)明甚具優(yōu)勢，這在海底為厚軟土層的施工情況中大大降低了水上平臺基礎(chǔ)的制造成本；此外，根據(jù)本發(fā)明，筒墩作為樁基，不設(shè)水下承臺，而是直接與平臺固接，大大降低了海洋平臺的制造成本；此外，根據(jù)本發(fā)明，空心筒墩可分段在陸地預(yù)制好，再在水上拼接成整體的空心筒墩，這些空心筒墩分段體積和重量因分散而減小，顯著降低了大型鋼筋混凝土構(gòu)件的運輸與吊裝成本；此外，根據(jù)本發(fā)明，筒墩的空心結(jié)構(gòu)提供浮力同時降低了對海底土層的負荷要求；此外，根據(jù)本發(fā)明，空心筒墩內(nèi)的空間可以充分利用，例如存儲雨水供海上平臺工作人員飲用，解決了海上平臺淡水供應(yīng)的問題，采用此類海上平臺對開發(fā)海洋資源很有幫助。此外，本申請文件中的任何涉及海上平臺的思路可以拓展到水上平臺，同時術(shù)語“海底”與“水底”含義共通。

背景技術(shù)

在開發(fā)水上資源、尤其海洋資源的過程中，需要依托基地構(gòu)筑水上結(jié)構(gòu)，例如開發(fā)海上風能、海洋能或構(gòu)建海上城市等都需要依托基地。這種基地可以是浮式基地，也可以是固定于水底或海床的基地。浮式基地在近岸淺水區(qū)不易錨固，且一旦錨鏈斷裂，基地會無目的地漂浮，對其他海上使用者構(gòu)成危險。近岸依托基地宜采用固定式基地。

近岸海域多有沉積軟土層，厚度不一。本申請人的申請?zhí)?01210034805.9的題為“支撐海上風機，橋梁，海洋建筑物的浮力支撐固定平臺”的在先申請以及本申請人的申請?zhí)枮?01210104898.8的題為“海上風電，橋梁和海洋建筑物局部浮力海洋平臺及施工方法”的在先申請主要針對軟土層淺及軟土層可以挖走的海域，優(yōu)選適用于軟土層薄而基巖很淺的海域。

地基基礎(chǔ)

現(xiàn)有跨海大橋結(jié)構(gòu)地基基礎(chǔ)一般分為重力式基礎(chǔ)和樁基式基礎(chǔ)，大型結(jié)構(gòu)的重力式基礎(chǔ)分為沉箱式（封底）基礎(chǔ)和沉井式（不封底）基礎(chǔ)。沉箱式基礎(chǔ)的采用要求持力層接近海床面，其施工過程主要是清淤，下沙石層作為調(diào)平層，然后下沉沉箱坐于沙石層上。在沉井式基礎(chǔ)中，沉井可以看作是不封底的沉箱，放置在海床上，在沉井內(nèi)向海底挖淤泥或軟土，令沉井下沉至持力層，然后下封底混凝土止水，施工人員下井施工造基礎(chǔ)。對于沉井式基礎(chǔ)而言，由于封底混凝土不能承受太大的水壓，所以持力層也不能太深。

樁基式基礎(chǔ)主要有二種，一種為嵌巖樁，一種為摩擦樁。嵌巖樁承載力由兩部分組成，即端部承力和嵌入巖段的樁側(cè)面握裹力。摩擦樁是依靠樁側(cè)與沙土的摩擦力作為承載力。摩擦樁的應(yīng)用是當持力層在很深的位置時使用，一般嵌巖樁是應(yīng)用于基巖可達的情況。在基巖深不可達時，只能用摩擦樁。

海上平臺地基基礎(chǔ)與跨海大橋地基基礎(chǔ)的差別

上述的各種地基基礎(chǔ)，多是由跨海大橋的建設(shè)發(fā)展而得來。與要求有上部建筑物的對比海上平臺相比，橋梁基礎(chǔ)的重力荷載比海上平臺的重力荷載要小得多。但是，橋梁的基礎(chǔ)因側(cè)向荷載（例如風、海浪）對橋墩產(chǎn)生的彎矩則比海上平臺的基礎(chǔ)大得多。在厚軟土層中橋梁的基礎(chǔ)因彎矩為主導(dǎo)，樁基式基礎(chǔ)則較有效。海上平臺因重力荷載為主導(dǎo)，重力沉箱式或沉井式基礎(chǔ)較有效，但亦不排除樁基式基礎(chǔ)。

地質(zhì)環(huán)境的考慮

在基巖不是太接近海床面及不是太深至樁基不可達的情況下可考慮樁基式基礎(chǔ)。

在持力層靠近海床面則可考慮使用前述本申請人的申請?zhí)?01210034805.9和201210104898.8的施工方法。

在持力層（不是基巖）不靠近海床面但不是太深的情況下可使用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和施工方法。本發(fā)明是將水上平臺的筒墩作為沉箱植于海床一定埋深的持力層上，它既是摩擦樁又是沉箱，可共同承受荷載，而空心筒墩更可提供浮力抵消部分重力。

發(fā)明內(nèi)容