專利名稱：水中鐵塔基礎(chǔ)柔性防沖撞裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種送電線路工程中水中鐵塔基礎(chǔ)墩臺(tái)的柔性防撞措施，尤其是 位于航道(水道)中高樁墩臺(tái)的鋼管混凝土柔性樁防撞體系。
背景技術(shù)：
目前隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來越多的水上輸電塔出現(xiàn)在世界各地，通航船舶對(duì)此水工構(gòu) 筑物造成了嚴(yán)重的威脅。在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)物的同時(shí)需同時(shí)設(shè)計(jì)其相應(yīng)的防撞設(shè)施，才能避免或 減少災(zāi)難的發(fā)生，保證電網(wǎng)的穩(wěn)定。參考目前的橋墩防撞系統(tǒng)，就防撞系統(tǒng)本身而言，有 非結(jié)構(gòu)性防撞系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)性防撞系統(tǒng)。非結(jié)構(gòu)性防撞系統(tǒng)是指通過有效的管理手段導(dǎo)引航 船的航向，控制航行，以減少撞擊事故的發(fā)生，往往作為結(jié)構(gòu)性防撞系統(tǒng)的輔助措施；結(jié) 構(gòu)性防撞系統(tǒng)主要通過設(shè)置結(jié)構(gòu)構(gòu)造物的結(jié)構(gòu)措施，來抵御船舶的撞擊力，其構(gòu)造類型又 可分為直接構(gòu)造和間接構(gòu)造，直接構(gòu)造方式有附著式防護(hù)系統(tǒng)、重力式防護(hù)系統(tǒng)等；間接 構(gòu)造方式有人工島防護(hù)系統(tǒng)、膠囊沙袋防護(hù)系統(tǒng)以及漂浮網(wǎng)狀防護(hù)系統(tǒng)等，上述防撞系統(tǒng) 適用范圍均不相同。
1) 附著式防撞系統(tǒng)采用防撞結(jié)構(gòu)依附橋墩作為支承，不需要單獨(dú)的基礎(chǔ)處理，因而 這種防撞措施一般只針對(duì)撞擊力較小的情況；
2) 重力式防護(hù)系統(tǒng)的主要機(jī)理是靠與船舶接觸的接觸面帶動(dòng)重力擺，并通過重力擺 的位移達(dá)到大量吸收撞擊能的效果。但是僅靠重力擺本身的重力作用原理來吸收大型船舶 的巨大撞擊能量是很不夠的；
3) 人工島防護(hù)系統(tǒng)是指沿橋墩周圍填筑堆壘砂石，或者利用疏浚航道的棄土在橋墩 上下游堆壘成堤壩，使撞擊船舶撞擊后擱淺或者通過堤壩的巨大自重直接抵抗船舶的撞 擊，保護(hù)橋梁免遭破壞，因而這種防護(hù)體系對(duì)輪船的損壞也比較大。人工島的防撞結(jié)構(gòu)方 案是目前最保險(xiǎn)的、最有效的防撞設(shè)施， 一旦建成，能夠較長(zhǎng)時(shí)間使用，維修費(fèi)用較低。 但人工島防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求河床基礎(chǔ)較好，能夠承受得起島的巨大自重，由于填筑人工島 需要占據(jù)較大面積的水域，會(huì)使通航寬度減小，影響通航。此外，對(duì)于地基條件較差且水 深較大區(qū)域，人工島填筑工程費(fèi)用與難度都將大幅度提高， 一般不宜采用。
4) 膠囊沙袋防護(hù)系統(tǒng)主要部分由尼龍繩加固的氯丁橡膠制成的不透水膠囊，內(nèi)部填充的中粗砂以及膠囊頂部的蓋板等組成。在填充中粗砂時(shí)，抽出膠囊沙袋中粗砂里所含的 水分，以保持膠囊外側(cè)的靜水壓力和內(nèi)部的土壓力基本相等，并使中粗砂處于主動(dòng)土壓力 作用狀態(tài)；
5)漂浮網(wǎng)狀防護(hù)系統(tǒng)的理論依據(jù)，是建立在船舶有較大的緩沖位移，防護(hù)系統(tǒng)的網(wǎng)狀 攔截設(shè)施將船舶攔住后，其水下的錨鏈能有效地消耗撞擊能量的基礎(chǔ)之上的。該方式對(duì)較 大、較快的船不適用，因?yàn)榇箫L(fēng)浪時(shí)，要拉住航線上速度較大的大船，錨和纜需要很大、 很多，以至建造裝置時(shí)發(fā)生困難。
上述的防撞方案，是當(dāng)前世界上有關(guān)橋梁橋墩防撞常見的幾種方案，在我國(guó)已建工程 中，也有大量針對(duì)大橋橋墩撞擊防護(hù)的例子，但對(duì)于送電線路水中獨(dú)立鐵塔基礎(chǔ)的防撞系 統(tǒng)，則不多。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于在防撞設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，克服上述防撞方案的不足，特別是人工島 方案，針對(duì)送電線路工程中水中鐵塔基礎(chǔ)(高樁墩臺(tái))的受力特點(diǎn)，而提供一種在撞擊事 故發(fā)生后能保證水中鐵塔基礎(chǔ)保持正常運(yùn)行的水中鐵塔基礎(chǔ)柔性防沖撞裝置。
本實(shí)用新型的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，它根據(jù)航道規(guī)劃通航能力設(shè)立的防 撞標(biāo)準(zhǔn)，為避免船舶及其它漂流物直接撞擊塔基本體結(jié)構(gòu)，采取相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的綜合防撞措施 它包括至少一塔基平臺(tái)結(jié)構(gòu)，在該塔基平臺(tái)結(jié)構(gòu)四周設(shè)置有一圈鋼圍柵，鋼圍柵由鋼管樁 和水平至少二道鋼管焊連組成，每根鋼管樁頭部設(shè)置有至少一只圓筒形橡膠護(hù)舷，組成一 個(gè)空間柔性框架結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型為提高鋼管樁的剛度，在鋼管樁內(nèi)充填素砼，鋼圍柵在受到撞擊荷載作用 下，自身發(fā)生變形能抵消較大一部分撞擊能量，當(dāng)撞擊荷載超過其承受能力時(shí)，鋼管樁樁 頂變形加大，直至樁頂位移至鐵塔平臺(tái)邊，再壓縮能夠緩沖減能的橡膠護(hù)舷，將外荷載再
傳給塔基工作平臺(tái)，避免了船舶直接撞擊塔基本體結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型還采用如下警示措施在塔基結(jié)構(gòu)周圍按航道部門要求設(shè)置永久性固定式 航標(biāo)燈；另在鋼管防撞樁表面噴涂防腐涂料，若在海水環(huán)境的水下區(qū)及水位變動(dòng)區(qū)，應(yīng)增 加設(shè)置犧牲陽極塊，增加防撞樁的耐久性。
本實(shí)用新型還在本體預(yù)留防撞措施高樁承臺(tái)結(jié)構(gòu)，結(jié)合灌注樁施工時(shí)需打設(shè)鋼護(hù)筒， 在灌注樁施工完畢后將鋼護(hù)筒予以保留，以提高灌注樁及墩臺(tái)的抗沖撞能力。本實(shí)用新型采用"鋼管混凝土柔性樁防撞體系"后，工期可以節(jié)約，費(fèi)用比人工島可 以節(jié)省約30%,不但技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果可觀，同時(shí)節(jié)約水域用地，且對(duì)江浙一帶的深厚軟土地 基有很好的適應(yīng)性，有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。本實(shí)用新型具有緩沖吸能、可修復(fù)、環(huán)保經(jīng) 濟(jì)、施工周期快，施工質(zhì)量有保證、占地減少等特點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型的水中鐵塔基礎(chǔ)防撞樁平面結(jié)構(gòu)布置示意圖。 圖2是本實(shí)用新型的防撞樁立面布置示意圖。 圖3是本實(shí)用新型的護(hù)舷固定結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是圖3的1一1剖視圖。
具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖及實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)的介紹本實(shí)用新型所述的"鋼管混凝土 柔性樁防撞體系"是根據(jù)航道(水道)的通航規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合船型調(diào)査確定的防撞設(shè)計(jì)標(biāo)
準(zhǔn)，利用塔基處的水文地質(zhì)和巖土勘測(cè)資料，經(jīng)M法和P-Y法計(jì)算分析，參考我國(guó)《公 路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》和美國(guó)《AASHTO橋梁船舶撞擊設(shè)計(jì)指南》，確定防撞樁的 樁徑和埋深、鋼管橫梁的大小；結(jié)合擬吸收的能量選擇圓桶型橡膠護(hù)弦的型號(hào)；根據(jù)設(shè)計(jì) 年限和環(huán)境類別確定防腐涂料的厚度和犧牲陽極的重量。
附圖1、 2所示，本實(shí)用新型包括至少一塔基平臺(tái)結(jié)構(gòu)1，在該塔基平臺(tái)結(jié)構(gòu)1四周設(shè) 置有一圈鋼圍柵2，鋼圍柵2由鋼管樁3和水平至少二道鋼管4焊連組成，每根鋼管樁3 頭部設(shè)置有至少一只圓筒形橡膠護(hù)舷5，組成一個(gè)空間柔性框架結(jié)構(gòu)。
所述的在鋼管樁3內(nèi)充填有素砼，在塔基平臺(tái)結(jié)構(gòu)1周圍按航道部門要求設(shè)置永久性 固定式航標(biāo)燈。
所述的鋼管樁3表面噴涂有防腐涂料層，被鋼管樁3圍住的塔基平臺(tái)結(jié)構(gòu)1至少包括 有灌注樁施工時(shí)需打設(shè)的鋼護(hù)筒，并形成一高樁承臺(tái)結(jié)構(gòu)。
附圖3、 4所示，本實(shí)用新型在防撞的鋼管樁3頭上懸掛圓桶型橡膠護(hù)弦5，它介于鋼 管樁與塔基墩臺(tái)之間，用于吸能緩沖。防撞的鋼管樁3表面噴涂防腐涂料，若在海水環(huán)境 的水下區(qū)及水位變動(dòng)區(qū)，應(yīng)增加設(shè)置犧牲陽極塊，增加防撞樁的耐久性。
本實(shí)用新型的相關(guān)防撞裝置a)警示航標(biāo)燈利用已建塔基平臺(tái)周圍設(shè)置的鋼管樁為 依托，在四個(gè)角點(diǎn)上各配布專用航標(biāo)燈一座，燈座支架可以選用立柱形狀， 一般高2.5米 左右，在立柱上設(shè)置爬梯，以方便日常上下維護(hù)，支架顏色宜采用反光油漆，以增加夜間效果；b)鋼管混凝土柔性防撞樁群，此樁群是防沖撞吸收能量的主要載體，采用基于能 量控制的設(shè)計(jì)方法，船舶的動(dòng)能最終轉(zhuǎn)化為防撞系統(tǒng)的變形勢(shì)能，通過增加單樁的水平承 載力和變形量及樁數(shù)提高防撞系統(tǒng)的防撞能力；C)鋼管混凝土柔性防撞樁上的圓桶型橡膠 護(hù)弦，當(dāng)船體撞擊力較大，防撞樁頂發(fā)生較大水平位移時(shí)，橡膠護(hù)弦在塔基本體和防撞樁 間起緩沖吸能作用，并將傳遞船舶的撞擊力；d)本體墩臺(tái)的富裕承載力可以繼續(xù)抵擋船 舶撞擊力。
附圖中所示的是鋼管及水平鋼橫梁鋼材共450t，費(fèi)用約340萬元；樁內(nèi)沖填C20素 砼620m3， 55萬元；橡膠護(hù)弦15萬元；防腐及犧牲陽極塊等耐久性措施50萬元；永 久航標(biāo)燈15萬。該單項(xiàng)工程共475萬元，工期1個(gè)月。
它與常規(guī)人工島工程相比采用"鋼管混凝土柔性防撞樁"設(shè)計(jì)體系后，工期節(jié)約1.5
個(gè)月，費(fèi)用節(jié)省230萬元(節(jié)省30%的費(fèi)用)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果可觀，同時(shí)也大為節(jié)約水域 用地，有推廣價(jià)值，目前我院設(shè)計(jì)的省內(nèi)多條線路的江中鐵塔基礎(chǔ)巳經(jīng)推廣運(yùn)用。
權(quán)利要求1、一種水中鐵塔基礎(chǔ)柔性防沖撞裝置，它包括至少一塔基平臺(tái)結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于在該塔基平臺(tái)結(jié)構(gòu)(1)四周設(shè)置有一圈鋼圍柵(2)，鋼圍柵(2)由鋼管樁(3)和水平至少二道鋼管(4)焊連組成，每根鋼管樁(3)頭部設(shè)置有至少一只圓筒形橡膠護(hù)舷(5)，組成一個(gè)空間柔性框架結(jié)構(gòu)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水中鐵塔基礎(chǔ)柔性防沖撞裝置，其特征在于所述的在鋼管 樁(3)內(nèi)充填有素砼，在塔基平臺(tái)結(jié)構(gòu)(1)周圍按航道部門要求設(shè)置永久性固定式航標(biāo) 燈。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水中鐵塔基礎(chǔ)柔性防沖撞裝置，其特征在于所述的鋼 管樁(3)表面噴涂有防腐涂料層，被鋼管樁(3)圍住的塔基平臺(tái)結(jié)構(gòu)(1)至少包括有 灌注樁施工時(shí)需打設(shè)的鋼護(hù)筒，并形成一高樁承臺(tái)結(jié)構(gòu)。
專利摘要一種水中鐵塔基礎(chǔ)柔性防沖撞裝置，它包括至少一塔基平臺(tái)結(jié)構(gòu)，在該塔基平臺(tái)結(jié)構(gòu)四周設(shè)置有一圈鋼圍柵，鋼圍柵由鋼管樁和水平至少二道鋼管焊連組成，每根鋼管樁頭部設(shè)置有至少一只圓筒形橡膠護(hù)舷，組成一個(gè)空間柔性框架結(jié)構(gòu)；所述的在鋼管樁內(nèi)充填有素砼，在塔基平臺(tái)結(jié)構(gòu)周圍按航道部門要求設(shè)置永久性固定式航標(biāo)燈；所述的鋼管樁表面噴涂有防腐涂料層，被鋼管樁圍住的塔基平臺(tái)結(jié)構(gòu)至少包括有灌注樁施工時(shí)需打設(shè)的鋼護(hù)筒，并形成一高樁承臺(tái)結(jié)構(gòu)；它具有緩沖吸能、可修復(fù)、環(huán)保經(jīng)濟(jì)、施工周期快，施工質(zhì)量有保證、占地減少等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)E02B3/26GK201305840SQ20082016811
公開日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2008年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月27日
發(fā)明者劉顯群, 尹 葉, 吳建國(guó), 張浙杭, 徐建國(guó), 朱天浩, 琪 李, 濤 楊, 高志林, 黃建武 申請(qǐng)人:浙江省電力設(shè)計(jì)院