新型桶式基础结构技术与实践解析

1.2.3.1　结构特点

桶式基础结构是无底多隔仓薄壁插入式结构。桶式基础为承载结构，上部为防泥沙挡波浪结构，主体一次性制作完成，重心高于浮心，通过多个隔仓调整浮游稳定性，实现水上气浮拖运到安装位置，采用负压＋自重下沉，将桶式基础插入地基中，通过桶壁底端、桶壁侧面承受土体摩擦力、支撑力、黏结力和盖板承受浮托力，与嵌固土体共同承受全部荷载，多种受力形式有机地结合，形成复合受力结构，受力示意如1-10所示。

桶式基础结构与传统的砂石料结构不同，将砂石“体积堆积”工艺改为装配式施工，原地面以上结构宽度与斜坡式结构相比，海域使用面积减少70%；桶式基础结构为薄壁空腔结构，砂石材料用量只有斜坡结构的20%，减少了开山取石，保护了自然资源。桶式基础结构缩短了工程施工期，降低了石料开采、运输、抛填能耗，减小了机械设备、船舶及监测能耗。桶式基础结构在施工中不扰动地质，不破坏施工水域生态，采用负压静音下沉，对周边的养殖、渔业、生产运营无影响，同时降低了砂石料开采运输的扬尘污染，绿色环保。采用这种结构可以实现相邻区域的运营和建设互不影响。

图1-10　桶式基础结构受力图

混凝土桶式基础结构自重大、浮运吃水深、空间刚度大、端阻力高及负压下沉工艺的预压作用等特点，使结构施工完成预留沉降小。钢质桶式基础自重轻，可以模块化生产；现场拼装，可采用吊装工艺，省去半浅驳运输；桶壁薄，穿透土层性能优良，且自重轻而减小了下沉力，对负压下沉力要求高，桶壁薄容易引发上平面外失稳或局部屈曲。

综合混凝土和钢桶式基础结构的特点如下：

（1）可以工厂化制作，水上施工工艺可以标准化，下沉不需要大型水上船机设备，靠自重和大气压力即可实施下沉施工，无噪声污染和环境污染等。(www.xing528.com)

（2）在节省建设成本、缩短施工周期、节约石料资源、保护环境等方面都具有较为显著的优势，符合“资源节约型、环境友好型”工程建设的要求。

（3）对于在软土地基上的防波堤、驳岸、围堤、码头接岸结构等工程领域具有广阔的应用前景。

1.2.3.2　适用范围

桶式基础结构适用于水深在10～20m淤泥质海岸的软土地基，地基土体成层分布，表层土强度较低。

混凝土桶式基础结构作为导流堤、防波堤等工程时，其持力层可以选择在软土层中；作为驳岸、围堤、人工岛、码头结构等工程时，其持力层应选择强度高的土层，一般选在表层软土下面的黏土、粉质黏土或粉砂层中。

钢质桶式基础结构具有自重小、浮运吃水浅、空间刚度小、端阻力低等特点，适用于非岩土地基，地基土体成层分布，土层贯入度一般小于15N（N为标贯基数），水深在5m以上。钢质桶式基础结构作为导流堤、防波堤等工程持力层可以选择在软土中应用；作为驳岸、围堤、人工岛等工程持力层应选择非淤泥的高强度土层；作为风电基础、码头结构等位移变化要求严格的工程持力层应选择高强度土层，泥面与基础盖板间要灌浆处理，保证结构和地基的整体性，达到增大空间刚度、减小位移的效果。

分离桶式基础结构可以应用于浅水区的防波堤结构和护岸结构中，也可以在防波堤或护岸轴线转弯位置局部应用，作为其他形式结构的衔接过渡结构。