桶式基础结构技术现状及实践研究

桶式基础结构是依托连云港港徐圩港区防波堤工程提出的新结构，其结构形式、工作机理、设计方法等内容都需要研发或建立。李武等［44-52］首先提出9个隔仓的桶式基础结构，并结合工程提出了桶式基础结构的室内整体稳定性试验、数值模拟分析、离心模拟试验、构造及内力试验等要求。李绍武等［11-12］通过1∶20的缩尺模型研究了桶式基础结构与地基土体相互作用的破坏形式，发现桶式基础前端局部刺入土体带动附近土体下陷，后端上翘带动附近土体上膨，但两者变形量不相等，下陷量大于上膨量。蔡正银等［8-10，56-65］通过室内土体软化试验、离心模型试验及数值分析等方法，研究了与桶式基础结构相互作用土体的性质、桶式基础结构与土相互作用特性及数值模拟的定量分析，得出了桶式基础结构工作机理。贡金鑫等［1415，66］通过室内试验研究了桶式基础结构构造和内力，得出桶式基础结构整体受力性质优良，局部加强可以采用传统倒角形式。李武等结合桶式基础结构室内试验、离心模型试验、数值分析结果及工程设计条件，提出了混凝土桶式基础结构主尺度设计原则、稳定性验算方法、内力计算工况及结构配筋等一套设计方法。

多隔仓桶式基础结构的施工工艺是该新型结构在工程应用中最关键的技术问题之一。练学标等［6771］通过缩尺模型研究桶式基础结构水上浮运、拖航及下沉工艺，得出海上桶式基础结构运输、安装成套工艺。夏俊桥等［53，72-75］针对桶式基础结构的特点，提出了桶式基础结构预制场平面布置形态和功能区的划分。高自兵等［54］研究了桶式基础结构预制施工工艺，提出了底端开口结构的模板体系，实现了底模板快速拆装、侧模板和内模板快速拼装的施工工艺。秦丹等［55］研究了桶式基础结构预制场内运输工艺和码头装船出运工艺，提出预制场内小车轨道运输工艺和码头气囊滚装上船出运工艺。范旭征博等［76］提出了桶式基础结构定位下沉施工及监控措施。孙洋波等［77］针对桶式基础结构施工特点，提出了施工监测方案，全过程监测桶式基础结构浮运、安装时桶体姿态和受力状态。夏俊桥等［16］结合桶式基础结构室内试验、现场试验结果及工程施工条件，提出了混凝土桶式基础结构预制、运输及安装等一套完整的施工工艺。

混凝土桶式基础结构在连云港港徐圩港区建设中成功应用，共建成直立式防波堤和围堤12.8km，建成桶式基础结构桶体615个。该区域水深为5～10m，淤泥层厚度为12～20m，采用的桶体宽度分为30m和36.6m两种。桶式基础结构建设的徐圩港区东防波堤和四号纳泥区围堤工程的竣工情况如图1-2所示。(www.xing528.com)

图1-2　桶式基础结构工程应用

桶式基础结构的研究成果都集中在混凝土桶式基础的围堤和护岸结构上，适用于基强度小于30kPa、水深在5～20m范围的防波堤和护岸建设。如果地基强度较高，作用于桶壁上的摩阻力和端阻力更大，桶体仅通过负压无法下沉到位，为减少桶式基础结构的受力和位移，一方面需开发新的桶式基础结构形式，另一方面可研发在强度较高的地基中进行桶式基础结构负压下沉的施工设备和工艺。对于水深较浅和较深的海域，目前研发的海上施工方法难以适应，需要进一步研究新的施工方法。在现有成果及已有工作条件基础上，解决上述两方面的技术难题，开展相关桶式基础结构设计与施工方法的深化研究，形成该种结构相关应用技术标准，特别是该结构设计、运输工艺、检验标准、作业条件、下沉控制标准、纠偏控制标准、定位控制标准及相应的计算方法等，能为该种结构在软土地基上应用建造提供技术支持，可进一步拓展桶式基础结构的适用范围，深化设计、施工和安全保障技术。