專利名稱：一種可浮運拖航的碼頭模塊及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種浮式建筑物，具體的說，是涉及一種碼頭及其施工方法。
背景技術(shù)：
在深海和淺海中均有珊瑚礁的存在，其主體由珊瑚蟲組成。珊瑚蟲是海洋中的一種腔腸動物，在生長過程中能吸收海水中的鈣和二氧化碳，然后分泌出石灰石，變?yōu)樽约荷娴耐鈿ぁ误w珊瑚蟲群聚居在一起，一代代地新陳代謝，生長繁衍，同時不斷分泌出石灰石，并粘合在一起。這些石灰石經(jīng)過以后的壓實、石化，形成島嶼和礁石，也就是所謂的珊瑚礁。珊瑚礁為許多動植物提供了生活環(huán)境，其中包括蠕蟲、軟體動物、海綿、棘皮動物和甲殼動物，此外珊瑚礁還是大洋帶的魚類的幼魚生長地。
全球現(xiàn)代珊瑚礁主要分布在南北回歸線之間的熱帶海洋中，我國的珊瑚礁主要分布于北回歸線以南的熱帶海岸和海洋中，散布于南海中的島礁絕大部分是由珊瑚礁構(gòu)成的。
三沙市位于中國南海，是中國地理緯度位置最南端的城市，下轄西沙群島、南沙群島、中沙群島的島礁及其海域。隨著三沙市的成立，為了能夠?qū)u礁相關(guān)設(shè)施和人員進行補給，亟需一些有效、低成本以及環(huán)保的珊瑚島礁建設(shè)開發(fā)方式，其中首當其沖的是碼頭建設(shè)。
然而，由于珊瑚島礁的特殊地質(zhì)條件以及考慮到珊瑚島礁對其周圍物理環(huán)境和生態(tài)條件的影響，目前還沒有特別理想的珊瑚島礁碼頭建設(shè)方式。已有的普通碼頭的建造技術(shù)主要是板樁碼頭，由于珊瑚島礁不具備打樁條件，同時島礁上打樁也會對珊瑚島礁的生態(tài)造成破壞性的影響，只能在島礁附近打樁，但是因為島礁附近的水深較大，需要深水打樁，因此成本和技術(shù)難度都很大。而其他普通碼頭的建設(shè)技術(shù)，如重力式碼頭、沉箱碼頭等由于島礁的特殊土質(zhì)和島礁周圍的水深條件也都基本無法米用。
因此，目前在珊瑚島礁上建立碼頭一直是困擾建筑業(yè)的一個難題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的是目前珊瑚島礁上建立碼頭困難，對珊瑚島礁生態(tài)環(huán)境影響較大的技術(shù)問題，提供一種可浮運拖航的碼頭模塊及其施工方法，使得珊瑚島礁碼頭建設(shè)成為可能，不會對珊瑚島礁的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生破壞，并且施工速度快，施工難度和施工成本低。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下的技術(shù)方案予以實現(xiàn)
一種可浮運拖航的碼頭模塊，包括由基礎(chǔ)頂蓋和基礎(chǔ)側(cè)壁構(gòu)成的箱筒形基礎(chǔ)，所述箱筒形基礎(chǔ)內(nèi)部設(shè)置有多個固定于所述基礎(chǔ)頂蓋的分隔板，所述基礎(chǔ)頂蓋、所述基礎(chǔ)側(cè)壁以及所述分艙板構(gòu)成多個底部開口的分艙結(jié)構(gòu)，所述箱筒形基礎(chǔ)上部固定連接有中空的臥式浮箱，所述臥式浮箱上部對稱地固定連接有兩個中空的立式浮箱，所述箱筒形基礎(chǔ)的每個分艙、所述臥式浮箱均分別設(shè)置有管路接頭，兩個所述立式浮箱頂部固定連接有碼頭道路面板。3
所述箱筒形基礎(chǔ)、所述臥式浮箱、所述立式浮箱和所述碼頭道路面板均由混凝土或鋼制成。
所述箱筒形基礎(chǔ)的直徑或最長跨度為lO-lOOm，高度為l_50m，
所述立式浮箱內(nèi)部設(shè)置有貯存區(qū)，并配備有艙門。
兩個所述立式浮箱分別設(shè)置有管路接頭。
一種可浮運拖航的碼頭結(jié)構(gòu)，該碼頭結(jié)構(gòu)由所述碼頭模塊通過焊接、錨栓連接或膠性材料粘結(jié)的方式組裝而成。
一種可浮運拖航的碼頭模塊的施工方法，包括如下步驟
a.陸上建造所述箱筒形基礎(chǔ)，將所述箱筒形基礎(chǔ)吊入水中；
b.在水中以所述箱筒形基礎(chǔ)的基礎(chǔ)頂蓋為底部模板，依次建造所述臥式浮箱、所述立式浮箱和所述碼頭道路面板，形成一個完整的碼頭模塊；
c.浮運拖航所述碼頭模塊到施工地點；
d.對所述箱筒形基礎(chǔ)進行排氣；
e.待所述碼頭模塊不再下沉?xí)r，對所述臥式浮箱進行壓載，直至所述碼頭模塊下沉到設(shè)計深度；
f.下沉到位后，分別對所述箱筒形基礎(chǔ)的各個分艙注水或抽水，進行基礎(chǔ)調(diào)平。
所述步驟(e)的施工過程中，當所述箱筒形基礎(chǔ)的分艙板接觸到珊瑚島礁巖體表面后，對所述箱筒形基礎(chǔ)進行抽水操作和抽氣操作，使所述箱筒形基礎(chǔ)輔助下沉。
所述步驟(e)的施工過程中，下沉不到位時，對所述立式浮箱進行壓載。
所述步驟(f)調(diào)平達到設(shè)計精度后，再次對所述臥式浮箱進行壓載，直至達到設(shè)計壓載值。
本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明的碼頭模塊結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，環(huán)境友好，特別適合于珊瑚島礁的地質(zhì)條件，避免破壞珊瑚島礁的生態(tài)平衡，解決了珊瑚島礁建立碼頭的難題，使珊瑚島礁碼頭建設(shè)可行性取得突破性進展；同時該碼頭模塊具有能夠浮運拖航，能夠精細下沉調(diào)平，并且沉降可控等優(yōu)勢，可以有效地將碼頭建造在珊瑚島礁，建造施工速度快，建造施工難度低。


圖I是本發(fā)明所提供的碼頭模塊的結(jié)構(gòu)示意圖2是圖I的主視圖3是圖I的仰視圖。
圖中1，箱筒型基礎(chǔ)；11，基礎(chǔ)頂蓋；12，基礎(chǔ)側(cè)壁；13，分隔板；2，臥式浮箱；3，立式浮箱；4，碼頭道路面板。
具體實施方式
為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及效果，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下
如圖I至圖3所示，本實施例披露了一種可浮運拖航的碼頭模塊，主要由箱筒形基礎(chǔ)I、臥式浮箱2、立式浮箱3和碼頭道路面板4構(gòu)成。箱筒形基礎(chǔ)I頂部設(shè)置有臥式浮箱2，臥式浮箱2上部對稱地設(shè)置有兩個立式浮箱3，兩個立式浮箱3的頂部設(shè)置有碼頭道路面板4。
箱筒形基礎(chǔ)I是底部開口的半封閉結(jié)構(gòu)，由混凝土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)頂蓋11和鋼制基礎(chǔ)側(cè)壁12構(gòu)成寬扁形空腔。該空腔內(nèi)部設(shè)置有多個的鋼制分隔板13，分隔板13頂部伸入到基礎(chǔ)頂蓋11 一定深度，其深度一般為基礎(chǔ)頂蓋11厚度的1/2 3/4，以便與混凝土頂蓋11連接牢固。
箱筒形基礎(chǔ)I可以是多邊形或圓形，其內(nèi)部可以由分隔板13分隔為方格狀或蜂窩狀的分艙。箱筒形基礎(chǔ)I的直徑或最長跨度為IO-IOOm,高度為l-50m，基礎(chǔ)寬度與高度比為 2-10。
由此，基礎(chǔ)頂蓋11、基礎(chǔ)側(cè)壁12以及若干分艙板13構(gòu)成多個底部開口的空腔結(jié)構(gòu)，每個空腔結(jié)構(gòu)均配置有管路接頭，管路接頭設(shè)置于基礎(chǔ)頂蓋11。管路接頭可以連接注/ 排水管路、注/排氣管路，這些空腔結(jié)構(gòu)能夠保證碼頭模塊的浮運，同時在箱筒形基礎(chǔ)I下沉過程中通過對各個空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)施加不同的壓力，可以控制基礎(chǔ)水平度，以達到控制沉降安全性和有效性的目的。
臥式浮箱2為中空結(jié)構(gòu)，可以由混凝土或鋼制成；臥式浮箱2的底板與箱筒形基礎(chǔ) I的基礎(chǔ)頂蓋11澆筑或者焊接為一體，用于提供浮力和壓載。臥式浮箱2配置有管路接頭， 該管路接頭可以連接注/排水管路或者注/排氣管路，其作用是對臥式浮箱2進行注水或注砂的壓載操作，減少結(jié)構(gòu)浮力，以保證結(jié)構(gòu)下沉過程順利開展。
兩個立式浮箱3分別為中空結(jié)構(gòu)，可以由混凝土或鋼制成；立式浮箱3的底板與臥式浮箱2的頂板澆筑或者焊接為一體。立式浮箱3主要用于提供浮力，保證碼頭模塊整體的穩(wěn)性。立式浮箱3內(nèi)部可以設(shè)置為多個不同功能的貯存區(qū)，并且配備艙門，以便安裝完畢投入使用后兼具貯存功能，為海上作業(yè)儲油以及儲存貨品。兩個立式浮箱3還可以分別配置有管路接頭，該管路接頭可以連接注/排水管路或者注/排氣管路，在需要時對立式浮箱 3進行注水或注砂的壓載操作。
碼頭道路面板4為板式結(jié)構(gòu)，可以由混凝土或鋼制成，其底面與立式浮箱3的頂板澆筑或者焊接為一體，主要作為運輸通道和卸貨堆放區(qū)。
利用多個本發(fā)明的碼頭模塊可以拼裝組成一個完整的碼頭結(jié)構(gòu)，碼頭模塊之間通過焊接、錨栓連接或膠性材料粘結(jié)的方式連接成一體。
上述可浮運拖航的碼頭模塊的施工方法，具體步驟如下
先在陸上建造箱筒形基礎(chǔ)I，然后利用吊機設(shè)備將箱筒形基礎(chǔ)I吊入水中，利用箱筒形基礎(chǔ)I自身的浮力，使其充當碼頭模塊其他結(jié)構(gòu)建造的施工平臺。
在水中以箱筒形基礎(chǔ)I的基礎(chǔ)頂蓋11為底部模板，以澆筑或者焊接的方式依次建造臥式浮箱2、立式浮箱3和碼頭道路面板4，形成一個完整的碼頭模塊。建造過程中隨著結(jié)構(gòu)重量的增長，依次由臥式浮箱2和立式浮箱3提供浮力，避免在碼頭或者船塢上進行施工，從而節(jié)省預(yù)制的空間和成本。箱筒形基礎(chǔ)I、臥式浮箱2、立式浮箱3在建造的過程中， 分別將各自的連接注/排水管路或者注/排氣管路連接好。
整體碼頭模塊建造完成后，通過拖輪進行碼頭模塊的浮運拖航。
當浮運拖航到施工地點后，先打開箱筒形基礎(chǔ)I上所連接的排氣管路。待碼頭模塊整體重量與結(jié)構(gòu)浮力相等而不再下沉?xí)r，打開臥式浮箱2所連接的注水管路，通過壓載注水或注砂減少碼頭模塊整體結(jié)構(gòu)浮力，使碼頭模塊整體結(jié)構(gòu)的重量增加而進一步下沉。 當箱筒形基礎(chǔ)I分艙板接觸到珊瑚島礁巖體表面后，還可以通過箱筒形基礎(chǔ)I所連接的的排水管路或排氣管路進行抽水操作以及抽氣操作，使箱筒形基礎(chǔ)I的依靠吸力下沉，輔助壓載下沉過程，直到碼頭模塊下沉到設(shè)計深度。在此過程中立式浮箱3的浮力可提供碼頭模塊整體下沉的浮穩(wěn)性，保證結(jié)構(gòu)下沉過程中不會出現(xiàn)大的傾斜角或傾倒。必要時，如水深較大，依靠箱筒形基礎(chǔ)I和臥式浮箱2的壓載仍然無法下沉到位時，還需繼續(xù)對立式浮箱3 進行壓載注水或注砂使碼頭模塊進一步下沉。
下沉到位后，通過箱筒形基礎(chǔ)I所連接的注/排水管路對箱筒形基礎(chǔ)I中的各個分艙注水或抽水，從而提供不同的艙內(nèi)壓力，進行基礎(chǔ)調(diào)平工作。待調(diào)平達到設(shè)計精度后， 再次對臥式浮箱2進行壓載注水或注砂直到達到設(shè)計壓載值，進一步增強碼頭模塊的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，最終安裝完畢。本發(fā)明碼頭模塊的拖航速度一般可達到5節(jié)以上，整個安裝過程約在5小時內(nèi)完成。
單個碼頭模塊施工完畢之后，根據(jù)設(shè)計再依次進行其他碼頭模塊的施工，并通過焊接、錨栓連接或膠性材料粘結(jié)的方式將碼頭模塊之間連接牢固，逐漸組裝成為完整的碼頭結(jié)構(gòu)。
盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可以作出很多形式的具體變換，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種可浮運拖航的碼頭模塊，其特征在于，包括由基礎(chǔ)頂蓋和基礎(chǔ)側(cè)壁構(gòu)成的箱筒形基礎(chǔ)，所述箱筒形基礎(chǔ)內(nèi)部設(shè)置有多個固定于所述基礎(chǔ)頂蓋的分隔板，所述基礎(chǔ)頂蓋、所述基礎(chǔ)側(cè)壁以及所述分艙板構(gòu)成多個底部開口的分艙結(jié)構(gòu)，所述箱筒形基礎(chǔ)上部固定連接有中空的臥式浮箱，所述臥式浮箱上部對稱地固定連接有兩個中空的立式浮箱，所述箱筒形基礎(chǔ)的每個分艙、所述臥式浮箱均分別設(shè)置有管路接頭，兩個所述立式浮箱頂部固定連接有碼頭道路面板。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可浮運拖航的碼頭模塊，其特征在于，所述箱筒形基礎(chǔ)、所述臥式浮箱、所述立式浮箱和所述碼頭道路面板均由混凝土或鋼制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可浮運拖航的碼頭模塊，其特征在于，所述箱筒形基礎(chǔ)的直徑或最長跨度為lO-lOOm，高度為l-50m。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可浮運拖航的碼頭模塊，其特征在于，所述立式浮箱內(nèi)部設(shè)置有貯存區(qū)，并配備有艙門。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可浮運拖航的碼頭模塊，其特征在于，兩個所述立式浮箱分別設(shè)置有管路接頭。
6.一種可浮運拖航的碼頭結(jié)構(gòu)，其特征在于，該碼頭結(jié)構(gòu)由如權(quán)利要求1-5中任一項所述碼頭模塊通過焊接、錨栓連接或膠性材料粘結(jié)的方式組裝而成。
7.—種如權(quán)利要求中1-5任一項所述可浮運拖航的碼頭模塊的施工方法，其特征在于，包括如下步驟a.陸上建造所述箱筒形基礎(chǔ)，將所述箱筒形基礎(chǔ)吊入水中；b.在水中以所述箱筒形基礎(chǔ)的基礎(chǔ)頂蓋為底部模板，依次建造所述臥式浮箱、所述立式浮箱和所述碼頭道路面板，形成一個完整的碼頭模塊；c.浮運拖航所述碼頭模塊到施工地點；d.對所述箱筒形基礎(chǔ)進行排氣；e.待所述碼頭模塊不再下沉?xí)r，對所述臥式浮箱進行壓載，直至所述碼頭模塊下沉到設(shè)計深度；f.下沉到位后，分別對所述箱筒形基礎(chǔ)的各個分艙注水或抽水，進行基礎(chǔ)調(diào)平。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種可浮運拖航的碼頭模塊的施工方法，其特征在于，所述步驟(e)的施工過程中，當所述箱筒形基礎(chǔ)的分艙板接觸到珊瑚島礁巖體表面后，對所述箱筒形基礎(chǔ)進行抽水操作和抽氣操作，使所述箱筒形基礎(chǔ)輔助下沉。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種可浮運拖航的碼頭模塊的施工方法，其特征在于，所述步驟(e)的施工過程中，下沉不到位時，對所述立式浮箱進行壓載。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種可浮運拖航的碼頭模塊的施工方法，其特征在于，所述步驟(f)調(diào)平達到設(shè)計精度后，再次對所述臥式浮箱進行壓載，直至達到設(shè)計壓載值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可浮運拖航的碼頭模塊及其施工方法，包括基礎(chǔ)頂蓋和基礎(chǔ)側(cè)壁構(gòu)成的箱筒形基礎(chǔ)，其內(nèi)部設(shè)置底部開口的分艙結(jié)構(gòu)，箱筒形基礎(chǔ)上部設(shè)置有臥式浮箱，臥式浮箱上部對稱地設(shè)置有兩個立式浮箱，立式浮箱頂部設(shè)置有碼頭道路面板；施工時先在陸上建造箱筒形基礎(chǔ)，然后在水中以箱筒形基礎(chǔ)為底部模板，依次建造臥式浮箱、立式浮箱和碼頭道路面板，形成碼頭模塊；浮運拖航碼頭模塊到施工地點；對箱筒形基礎(chǔ)進行排氣以及對臥式浮箱進行壓載，直至碼頭模塊下沉到設(shè)計深度，進行基礎(chǔ)調(diào)平。本發(fā)明能夠避免破壞珊瑚島礁的生態(tài)平衡，使珊瑚島礁碼頭建設(shè)成為可能，同時能夠浮運拖航，能夠精細下沉調(diào)平，并且沉降可控，碼頭建造速度快，建設(shè)難度低。
文檔編號E02B3/04GK102926350SQ201210452729
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
發(fā)明者丁紅巖, 張浦陽 申請人:天津大學(xué)