阅读说明：本技术 一种水下人造礁中的单桩结构及其施工方法 (Single pile structure in underwater artificial reef and construction method thereof ) 是由 刘闻达 王鹍 熊翱 范振庆 徐元超 陈举文 尤毅 李壮伟 李弘毅 胡浪 胡斌 于 2019-12-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种水下人造礁中的单桩结构及其施工方法,主要包括圆形沉箱和钢管桩,圆形沉箱与钢管桩之间形成用于回填碎石和小块石的环形空间。本发明的施工方法是,先在干坞式预制场制作钢筋混凝土圆形沉箱、钢管桩,将沉箱浮运至安装现场,在浮式空腔中注水使之整体下沉,然后回填一层碎石,再打入钢管桩,最后在圆形沉箱和钢管桩之间填充小块石,从而形成稳定的基础。采用本发明的施工方法,可以避免使用超大型水上浮吊,施工周期短。进一步的,圆形沉箱中的空腔可以作为水下鱼礁,让鱼类的繁殖环境更好,有效发挥发电及海洋牧场的综合效益。(The invention discloses a single pile structure in an underwater artificial reef and a construction method thereof. The construction method comprises the steps of manufacturing a reinforced concrete circular caisson and a steel pipe pile in a dry dock type prefabrication field, transporting the caisson to an installation site in a floating mode, injecting water into a floating cavity to enable the caisson to sink integrally, backfilling a layer of broken stone, driving the broken stone into the steel pipe pile, and finally filling small stones between the circular caisson and the steel pipe pile to form a stable foundation. By adopting the construction method, the use of an ultra-large type floating crane on water can be avoided, and the construction period is short. Furthermore, the cavity in the round caisson can be used as an underwater fish reef, so that the breeding environment of fish is better, and the comprehensive benefits of power generation and marine ranching are effectively brought into play.)

一种水下人造礁中的单桩结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种水下人造礁中的单桩结构及其施工方法。

背景技术

在海洋工程的基础类型中，单桩基础由于工序少，施工快速，造价低而被较多的采用。但随着水深深度增加，导致单桩自由长度长，受力及变形均难以满足要求，就需要加大单桩的直径和壁厚，这样势必导致施工难度加大、造价增加甚至使得单桩结构不可行；还有另一种情况，由于在岩面埋深较浅的海域，打入桩的入土深度不够导致桩基不稳，需要嵌岩施工，海上嵌岩施工工期长、费用高。

根据上述海洋工程基础的类型及特点，可以发现其存在以下不足之处：为了满足桩基刚度，随着水深的增加，要求桩基直径更大、桩壁厚更厚、桩长大；而在岩面埋深较浅海域，为了满足桩基稳定要求，需进行嵌岩施工，以上二种情况会导致单桩方案不经济或不可行。还有，原单桩结构不能兼顾渔业用途，所以投资费用一直居高不下。

上述论述内容目的在于向读者介绍可能与下面将被描述和/或主张的本发明的各个方面相关的技术的各个方面，相信该论述内容有助于为读者提供背景信息，以有利于更好地理解本发明的内容。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种水下人造礁中的单桩结构及其施工方法，采用水下人造礁时，一方面可以通过缩小深水区的水深，减少桩的自由长度，使得单桩结构可行或更加安全可靠；另一方面在岩面埋深较浅海域，可以加大单桩的埋深，减少甚至无需嵌岩，使得单桩结构的适用性大大增强。此外，圆形沉箱中的空腔可作为鱼类繁殖场所，注水孔可作为鱼类进入空腔的通道，形成了人工鱼礁，让鱼类的繁殖环境更好，可以发挥发电及海洋牧场的综合效益。

为了实现上述目的，本发明采用的技术特点是：该人造礁可以利用圆形沉箱和回填的回填碎石和小块石使得钢管桩的握裹力增大，还可以大大缩小深水区的水深，减少桩的自由长度；或者在岩面埋深较浅海域，可以加大单桩的埋深。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种水下人造礁中的单桩结构及其施工方法，其特征在于：包括圆形沉箱和钢管桩，圆形沉箱与钢管桩之间形成用于回填碎石和小块石的环形空间。

优选地，所述圆形沉箱由外壁、下内壁、底板、顶板构成，内部形成空腔，在圆形沉箱上设置有由内壁及肋板构成的上扶壁结构。

优选地，所述圆形沉箱中顶板上开设注水孔，形成鱼类进出通道，所述空腔就成为了永久的鱼礁。

本发明还公开一种上述水下人造礁中的单桩结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在特制的干船坞中预制场预制钢筋混凝土圆形沉箱，在工厂制作钢管桩2；

S2、向干船坞中放水，让圆形沉箱浮起并浮运至安装现场；

S3、通过注水孔进行注水，使圆形沉箱整体下沉；

S4、回填碎石，等待一段时间使其下海底土层挤密下沉；

S5、将钢管桩穿过回填碎石打入海底土层中，并满足设计要求；

S6、分层回填小块石；

S7、主体施工结束。

本发明的有益效果：结构稳定、适用范围广。在具体施工时，通过利用圆形沉箱和回填的碎石和小块石使得钢管桩的握裹力增大，还可以大大缩小深水区的水深，减少桩的自由长度，使得单桩结构可行或更加安全可靠；或者在岩面埋深较浅海域，可以加大单桩的埋深，减少甚至无需嵌岩，使得单桩结构的适用性大大增强。

进一步的，本发明中的圆形沉箱中的空腔在施工时能产生浮力，方便进行浮运。施工完成后，箱体可作为鱼类繁殖场所，注水孔可作为鱼类进入箱体内腔的通道，形成了人工鱼礁，让鱼类的繁殖环境更好，可以发挥发电及海洋牧场的综合效益。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图１是本发明的施工完毕后的平面示意图。

图2是图1中A-A剖面示意图。

图3是图2中B-B断面示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1-3所示，一种水下人造礁中的单桩结构及其施工方法，包括圆形沉箱20和钢管桩2，所述圆形沉箱20与钢管桩2之间形成了环形空间，其间回填碎石9和小块石10从而形成整体。

本实施例中，所述圆形沉箱20由外壁3、下内壁4-1、底板5、顶板6构成，内部形成空腔，在圆形沉箱20上设置有上扶壁结构，上扶壁结构由内壁4-2和肋板8连接构成。运输时，空腔能产生浮力方便进行浮运。所述圆形沉箱20中顶板6上开设注水孔11，形成鱼类进出通道，所述空腔就成为了永久的鱼礁1。

本发明还公开一种上述水下人造礁中的单桩结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、在特制的干船坞中预制场预制钢筋混凝土圆形沉箱20，在工厂制作钢管桩2。

S2、向干船坞中放水，让圆形沉箱20浮起并浮运至安装现场。

S3、通过注水孔11往空腔中进行注水，使圆形沉箱20整体下沉。

S4、回填碎石9，等待一段时间使其下海底土层挤密下沉。

S5、将钢管桩2穿过回填碎石9打入海底土层中，并满足设计要求。

S6、分层回填小块石10。

S7、主体施工结束。

其中，碎石对其下的海底土层有挤密压实作用，使得圆形沉箱及回填的碎石与小块石能够稳定地坐于海底。

本发明结构稳定，施工工期短，在海洋工程，特别是海上风电工程中将有广泛的应用前景。

上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他类似方式来实施，因此，不能理解为对本发明保护范围的限制。