CN204000815U - 一种多层多脚架结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多层多脚架结构，其包括至少两个在不同高程分层布置的由多个联系杆围成多边形并于多边形顶点处设有圆筒型钢脚筒的多脚框、将各层多脚框连接成整体的斜撑杆，所述钢脚筒穿设有二次加设的基桩，钢脚筒与基桩间预留环形缝便于灌砂浆形成连接节点，各层多脚框形状相同，各层多脚框上对应的钢脚筒等大小且同轴并断开布置。多层多脚架架体与基桩分别制作分体安装便于调节，可使基桩施工避免水下送桩及夹桩，每层多脚框与基桩串联式固接以提高结构整体刚度和稳定性，适应不同水深及土层的区域；适应直桩和斜桩，经济性好，可兼作打桩定位导向装置，还特别适合基桩嵌岩施工。

Description

一种多层多脚架结构

技术领域

本实用新型涉及海上建筑工程，尤其涉及一种多层多脚架结构。

背景技术

在海洋工程基础的结构类型中，导管架、桩基承台、单桩、单层多脚架结构均是最常用的基础结构形式。

导管架一般为钢桁架结构，一般为下端大上端小的锥形台架，刚度大、稳定性好、用材较节约，但导管架结构杆件连接较为复杂，制作相对麻烦，加工费用高。导管架以桩顶位于水面以下的桩基为支承与固定结构，沉桩施工需水下送桩，施工难度较大，对设备要求高；若需作嵌岩桩施工时，需要另外打桩并搭设工作平台用于嵌岩桩施工，从而增加较多的工期与费用。另外，若采用先沉桩后安装导管架的施工工艺，则面临导管架对位困难。还有，若需要水下截桩、导管架垂直度调整时，这些施工工序全部要在水下完成，则会增加更多工期与费用。

桩基承台结构由桩基与砼墩台构成，受力较为明确，结构的整体性较好。但承台下桩基自由长度较长，基础刚度取决于桩基的数量、倾斜率和桩身刚度，所以一般桩数较多。同时由于实体的承台所受到的波浪浮托力和波浪力很大，对桩基础的抗水平力和抗拔能力提出了更高要求。在水上浇筑钢筋混凝土承台需要大型钢模板、水上搅拌船等设备，受工况影响大，工时长、费用高。若基础桩基抗拔力不满足要求，则需嵌岩施工，其嵌岩施工难度较大，施工周期长，工程费用相当高昂。

单桩结构形式最为简单，施工速度快，水上工作量小，但为满足强度要求桩身选择较粗大，从而需要承受较大的水平波浪力作用。单桩基础结构的悬臂长度长，基础刚度相对偏小，自由段位移相对较大，不适合用于深水地区。单桩结构断面大、壁厚大，自重大，钢材用量大，大直径钢管桩对起吊、打桩设备要求较高，施工费用较高。单桩结构目前并不适合在需要桩基嵌岩施工的地区，因为大直径嵌岩桩施工难度大，且施工机械很少，施工费用奇高。

单层多脚架结构为基桩与多脚框组成的钢杆件结构，基桩数相对较少，工厂化程度较高，水上施工工作量也较少，施工速度较快。但结构受力传递相对复杂，桩基础自由长度大，不适合水深大的区域。钢结构杆件连接处应力集中系数较大，对应的抗疲劳特性较差，同时多脚架结构对于节点处理的施工要求较高，调平难度大，施工难度及精度要求很高。在持力层覆盖厚度比较小的地区不太适合使用本结构，主要是因为需要另外施打辅助桩及搭设施工平台进行嵌岩桩施工，会导致工期长、费用高。

根据目前导管架、髙桩承台、单桩、单层多脚架结构等浅海基础结构形式的类型及特点，各种基础各有各自的优势，也存在以下不足之处，概括如下：

1、导管架的主要优点：工厂化程度高、受波浪力小、结构整体性好、适应不同水深区域、节省材料、工期短；其主要缺点：水下对位困难、垂直度调整困难，水下灌浆连接要求高，不太适应需要桩基嵌岩的地质情况。

2、高桩承台的主要优点：施工设备可选择性大、结构整体性较好、同类结构经验较多；其主要缺点：工厂化程度低、桩数多、受波浪力大、钢筋混凝土承台施工难、水上施工工序多、工期长，不太适应需要桩基嵌岩的地质情况。

3、单桩基础的主要优点：工厂化程度高、海上工序少、海上施工快、工期短；其主要缺点：不适应水深较深的海区、受波浪力较大、使用期变形较大、材料用量大、需大型起重及打桩设备，不适用需要桩基嵌岩的地质情况。

4、单层多脚架的主要优点：工厂化程度高、海上工序相对较少；其主要缺点：打桩精度要求高，安装困难、调平难度大，不太适应需要桩基嵌岩的地质情况。

实用新型内容

针对现有技术不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构稳定、施工便利的多层多脚架结构。同时，本实用新型还提供一种高效快捷简易的多层多脚架结构的施工方法。

为了克服现有技术不足，本实用新型采用的技术方案是：一种多层多脚架结构，其包括至少两个在不同高程分层布置的由多个联系杆围成多边形并于多边形顶点处各设有至少一个圆筒型钢脚筒的水平设置的多脚框、将各层多脚框连接成整体的斜撑杆，所述钢脚筒穿设有二次加设的基桩，钢脚筒与基桩间预留环形缝便于灌砂浆形成串联式连接节点，各层多脚框形状相同，各层多脚框上位置对应的钢脚筒等大小且同轴并断开布置。

作为本实用新型多层多脚架结构的技术方案的一种改进，所述各层多脚框为至少三边的多边形框形结构。

作为本实用新型多层多脚架结构的技术方案的一种改进，各层多脚框大小相等，各层多脚框上对应位置的钢脚筒沿竖向竖直布置。

作为本实用新型多层多脚架结构的技术方案的一种改进，各层多脚框大小从上往下依次按比例增大，各层多脚框上对应位置的钢脚筒沿竖向倾斜布置。

作为本实用新型多层多脚架结构的技术方案的一种改进，各层多脚框上对应位置的钢脚筒沿竖向竖直与倾斜混合布置。

作为本实用新型多层多脚架结构的技术方案的一种改进，最顶层的多脚框中央位置设有作为上部设备基础连接段的钢柱，所述最顶层的多脚框与钢柱通过水平连杆或/和斜连杆连成整体。

本实用新型的有益效果是：多层多脚架架体与基桩分开加工然后灌浆连接，后加装的基桩成为非常重要的二次加设的连接构件与受力构件，使得首次拼接的多层多脚架架体较轻并且易于运输及安装，而后来又能使多层多脚框连为更坚固的一个整体，从而提升多层多脚架结构的整体刚度和稳定性，使其成为受波浪力小、施工方便快捷的海上基础结构。先施工沉放多层多脚架架体再***基桩便于二次加设的基桩定位与导向，并可利用基桩为支点实现多脚架架体的精确调平。

该多层多脚架结构可通过设置不同层数的多脚框以适应不同水深的工程区域，同时此多脚架结构可兼作为基桩的操作平台及定位导向装置；可以适合直桩也可适应斜桩，特别适合不同土层需要；可使基桩施工避免水下送桩及夹桩，需要时也可兼做嵌岩桩施工时的施工平台，使海上嵌岩桩施工变得简单、快捷、经济。总之，该结构工厂化程度高、集成性好、适应性好、经济性好，施工简易快捷，在海洋工程中具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型一种多层多脚架结构的竖直桩实施例的结构示意图。

图2是图1所示多层多脚架实施例的未加设基桩的架体结构示意图。

图3是图1中A-A截面的结构示意图。

图4是图1中B-B截面的结构示意图。

图5是本实用新型一种多层多脚架结构的斜桩实施例的结构示意图。

图6是图5所示多层多脚架实施例的未加设基桩的架体结构示意图。

图7是钢脚筒导向装置一种实施方式的结构示意图。

图8是钢脚筒导向装置另一种实施方式的截面结构示意图。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施方式进行具体描述。

参考图1~4所示，图中展示了本实用新型一种多层多脚架结构，其包括至少两个在不同高程分层布置的水平设置的多脚框13、将各层多脚框连接成整体的斜撑杆18，多脚框13由多个联系杆11围成多边形并于多边形顶点处设有圆筒型钢脚筒12，各层多脚框13及其之间起连接作用的斜撑杆18、钢柱14、水平连杆16、斜连杆17在工厂加工固定连接成整体结构--多层多脚架架体10。其中，钢脚筒12穿设有二次加设的基桩20，钢脚筒12与基桩20间预留环形缝便于灌砂浆23形成串联式连接节点，各层多脚框13形状相同便于穿插基桩20，各层多脚框13位置对应的钢脚筒12等大小且同轴并断开布置，便于等直径的基桩20顺利穿过每一个钢脚筒12。多脚框的每个顶点设至少一个钢脚筒作为连接节点和导向结构。多层多脚架架体10是海上基础一种结构形式中的核心组件，与基桩20一起构成整体基础。每根基桩20像串珍珠一样至少穿越两个不同层的断开布置的钢脚筒12，钢脚筒12作为灌砂浆连接节点，即每根基桩20至少有二个灌浆节点。通过基桩20把该多层多脚架结构中的各层多脚框13连成上下一体，即用基桩20把穿过位于各层多脚框13顶点的断开布设的独立钢脚筒12串联起来。当然，钢柱14、水平连杆16、斜连杆17也可以后续安装或采用其他结构形式的上部连接构件。

多层多脚架结构中每个钢脚筒12就是一个独立的灌浆连接节点，该多层多脚架结构最终要通过垂直或倾斜的基桩20穿过同轴线的钢脚筒12把各层多脚框13灌砂浆23固结串联成多层多脚架，每层多脚框13的各个钢脚筒12均与各根对应的基桩20固结连接，架体与基桩20之间力的传递更加直接、更加均匀，使基桩成为非常重要的连接构件与受力构件，使多脚框13与基桩20浑然一体，使得海洋基础的整体性更强、刚度更大更牢固，从而提升多层多脚架结构的整体刚度和稳定性，使其成为受波浪力小、施工方便快捷的海上基础结构。基桩20打入海床的下段是海上基础的固定与支撑构件，同时穿过各层多脚框的上段又作为多脚架架体的竖向主支撑构件，一桩二用，既节省材料，又提高海洋基础结构的整体性和刚度。

该多层多脚架结构可通过设置不同层数的多脚框13以适应不同水深的工程区域，同时此多脚架结构一架多用，可兼作为基桩20施打时的定位及导向装置，使基桩20施工避免水下送桩及夹桩，也可兼做嵌岩桩施工时的施工平台，多脚架结构的顶层多脚框还可以作为海上构筑物的工作平台以便使用期的日常维护和检修。该多层多脚架的工厂化、集成化程度高，海上施工工序较少且更加简便，便于施工，对施工设备要求较低。

包括多脚框13和斜撑杆18的多层多脚架架体10与基桩20分别制作，先施工沉放多层多脚架架体10，架体重量轻易于安装，再顺着钢脚筒12***基桩20，便于基桩20位置定位与导向，而后以基桩20为支点可实现多层多脚架架体10的精确调平。同时，可以利用架体作为嵌岩施工的平台，无需另外搭建嵌岩施工平台，使海上嵌岩桩施工变得简单、快捷、经济。该多层多脚架对地质土层适应性好，可适用于不同地质情况的工程区域，还特别适合需要基桩嵌岩的区域，施工简易快捷、经济性好，在海洋工程中具有广阔的应用前景。

更佳地，所述多脚框13为至少三边的多边形框形结构，多边形的框形结构通过多根基桩20支撑，单根基桩20直径可以较小，减小的海浪冲击力，同时提高了刚度，稳定性更好。

更佳地，各层多脚框13大小相等，各层多脚框13上对应位置的钢脚筒12沿竖向竖直布置。对应地，竖直设置钢脚筒12配合的基桩20便于安装，竖直吊起基桩20竖直放下对准钢脚筒12的孔位即可实现快速沉桩，竖直基桩20可以提供更多的竖向支撑力，也便于进行嵌岩施工。

更佳地，参考图5、图6，各层多脚框13大小从上往下依次按比例增大，各层多脚框13上对应位置的钢脚筒12沿竖向倾斜布置。倾斜设置的钢脚筒12配合的基桩20使得基础在海床的支撑点分布范围更大，节省材料，提高基础的稳定性，便于构建基础平台。

更佳地，各层多脚框13上对应位置的钢脚筒12沿竖向竖直与倾斜混合布置。混合布置的钢脚筒12配合基桩20使得海上工程基础具备更大的适应性。

更佳地，最顶层的多脚框13中央位置设有作为上部设备基础连接段的钢柱14，最顶层的多脚框13与钢柱14通过水平连杆16或/和斜连杆17连成整体，包括水平连杆16和斜连杆17共同作为连接构件，或者单独使用水平连杆16作为连接构件，或者单独使用斜连杆17作为连接构件三种连接结构形式。由钢柱14、水平连杆16或/和斜连杆17构成的上部结构连接段是多层多脚架架体10的一体结构组成部分，在陆地整体制作与安装，避免了海上二次安装的麻烦。

钢脚筒12内侧需设置剪力键，用以加强钢脚筒12与灌浆材料的连接。同时，如附图7、8所示，钢脚筒12顶端设置有喇叭口21或内侧设置具有顶端斜面的钢肋22，作为基桩20沉桩时的导向装置，使基桩20沉桩时易于伸入钢脚筒方便沉桩并精确定位。

如附图1~4所示的本实用新型实施例1是一种两层三边形直桩多脚架结构10，该结构由两层水平向的三边形多脚框13、上部结构连接段（包括钢柱14、水平连杆16或/和斜连杆17）和斜撑杆18组成。先在工厂分别制作各构件，然后组装集成整体多层多脚架架体10；对海底进行整平后沉放该二层的多层多脚架架体10，并采取措施预防下沉，使多层多脚架架体10顶层的多脚框13到预设位置；利用各层多脚框13的钢脚筒12作为定位导向装置，使用打桩船进行全直桩20的沉桩施工，利用基桩20作为支点对多脚架结构进行精细调平，然后在各层钢脚筒12和基桩20之间的环形缝灌砂浆23使多层多脚架架体10和基桩20固定连接，海洋工程上部结构可直接与钢管柱14连接。需要时还可利用该多脚架结构作为施工平台进行常规海上嵌岩施工。

如附图5、6所示的本实用新型实施例2，一种两层三边形斜桩多脚架结构。该结构由两层水平向的三边形多脚框13、上部结构连接段（包括钢柱14、水平连杆16或/和斜连杆17）和斜撑杆18组成。同样，在工厂整体制作该二层的多层多脚架架体10；对海底进行整平后沉放该多层多脚架架体10，并采取措施预防下沉，多层多脚架架体10顶层的多脚框13到预设位置；利用各层多脚框13的钢脚筒12作为定位导向装置，进行倾斜基桩20沉桩施工；利用基桩20作为支点对多脚架结构进行精细调平，然后在二层钢脚筒12和基桩20之间的环形缝灌砂浆23使多层多脚架架体10和基桩20固定连接，海洋工程上部结构可直接与钢柱14连接。

以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种多层多脚架结构，其特征在于：包括至少两个在不同高程分层布置的由多个联系杆围成多边形并于多边形顶点处各设有至少一个圆筒型钢脚筒的水平的多脚框、将各层多脚框连接成整体的斜撑杆，所述钢脚筒穿设有二次加设的基桩，钢脚筒与基桩间预留环形缝便于灌砂浆形成串联式连接节点，各层多脚框形状相同，各层多脚框上位置对应的钢脚筒等大小且同轴并断开布置。

2.根据权利要求1所述的多层多脚架结构，其特征在于：所述各层多脚框为至少三边的多边形框形结构。

3.根据权利要求1所述的多层多脚架结构，其特征在于：各层多脚框大小相等，各层多脚框上对应位置的钢脚筒沿竖向竖直布置。

4.根据权利要求1所述的多层多脚架结构，其特征在于：各层多脚框大小从上往下依次按比例增大，各层多脚框上对应位置的钢脚筒沿竖向倾斜布置。

5.根据权利要求1所述的多层多脚架结构，其特征在于：各层多脚框上对应位置的钢脚筒沿竖向竖直与倾斜混合布置。

6.根据权利要求1所述的多层多脚架结构，其特征在于：最顶层的多脚框中央位置设有作为上部设备基础连接段的钢柱，所述最顶层的多脚框与钢柱通过水平连杆或/和斜连杆连成整体。