用于管板结合桩码头施工的加长板桩结构和板桩加长方法

技术领域

本公开总体上涉及管板结合桩码头施工技术领域，具体涉及一种用于管板结合桩码头施工的加长板桩结构和板桩加长方法。

背景技术

迄今为止，码头结构主要包括如下三大类：重力式结构、高桩承台式结构和板桩结构。其中，板桩结构的优点为结构简单、材料用量少、造价低。相对于重力式结构而言，板桩结构对地基条件要求较低。与高桩承台式结构相比，板桩结构局部超载的适应性更强，而且在施工过程中可以先打板桩后再进行墙前港池的开挖，能大量减少挖填土方量。

为进一步适用于大型深水码头建设，板桩结构逐渐演化出一些新的形式，例如管板结合桩结构。管板结合桩结构包括板桩和管桩，板桩和管桩间隔设置。通常情况下，管桩的管壁外侧对称地焊接有两个连锁部，连锁部呈长形凸肋状并沿管桩的纵轴方向在管桩长度的一部分上延伸，板桩经由连锁部与相邻的管桩相连。在管板结合桩结构中，管桩的抗弯能力强，用于承受外力和减少结构变形，而板桩用来挡土。因此，管板结合桩结构能够有效解决深水码头建设中存在的桩基结构受力大和变形大的问题。

在对管板结合桩结构进行沉桩施工的过程中，存在如下问题：通常而言，是先将管桩施打到地基中，再在管桩间隔处将板桩施打到地基中，使得板桩与管桩在地基中经由连锁部相互连接，施打到位的板桩桩顶的标高需要低于管桩桩顶的标高。但是，在板桩桩顶低于管桩桩顶的情况下，沉桩施工所用的振动锤的振动运动将受到管桩的阻碍，从而无法将板桩施打到低于管桩高度的设计标高。因此，在施工现场，存在加长板桩以便振动锤夹持板桩加长部将板桩振动施打到标高需要。而且，当板桩被施打到标高后，还需要在板桩已打入地基的情况下，去除板桩加长部以便满足板桩高度低于管桩高度的要求。

发明内容

本公开实施例提供了一种用于构建码头桩基结构的加长板桩结构，包括：主体板桩，所述主体板桩包括第一板状主体、第一外侧面和第一内侧面；板桩加长件，所述板桩加长件包括第二板状主体、第二外侧面和第二内侧面，其中，所述第二板状主体具有与所述第一板状主体相同的厚度并连接到所述第一板状主体，使得所述板桩加长件的第二外侧面延长所述主体板桩的第一外侧面并且所述板桩加长件的第二内侧面延长所述主体板桩的第一内侧面；以及多个矩形连接板，所述多个矩形连接板被构造成用于将所述主体板桩和所述板桩加长件固定连接，其中，所述多个矩形连接板中的每个矩形连接板包括：两条横向边缘，所述两条横向边缘分别通过角焊方式焊接到所述主体板桩的第一外侧面和所述板桩加长件的第二外侧面，从而形成两条横向边缘焊缝；以及两条纵向边缘，所述两条纵向边缘中的每条纵向边缘的一半通过角焊方式焊接到所述主体板桩的第一外侧面，另一半通过角焊方式焊接到所述板桩加长件的第二外侧面，从而形成两条纵向边缘焊缝，并且其中，所述多个矩形连接板的数量k、所述多个矩形连接板的第i个矩形连接板的厚度d

其中，s

根据本公开的另一方面，还提供一种用于构建码头桩基结构的板桩加长方法，一种用于管板结合桩码头施工的板桩加长方法，其中，通过多个矩形连接板将主体板桩与板桩加长件固定连接从而实现板桩加长，并且其中，所述主体板桩包括第一板状主体、第一外侧面和第一内侧面，所述板桩加长件包括第二板状主体、第二外侧面和第二内侧面，所述第二板状主体具有与所述第一板状主体相同的厚度，所述多个矩形连接板中的每个矩形连接板包括两条横向边缘和两条纵向边缘，所述方法包括：选择所述多个矩形连接板的数量k、所述多个矩形连接板的第i个矩形连接板的厚度d

响应于所述判断的结果为是，根据所选择的所述多个矩形连接板的数量k、第i个矩形连接板的厚度d

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本公开公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本公开范围的限制。

图1示出了根据本公开的实施例的加长板桩结构的正视图；

图2示出了根据本公开的实施例的加长板桩结构的连接部的剖视图；

图3示出了根据本公开的另一实施例的加长板桩结构的正视图；

图4示出了根据本公开的另一实施例的加长板桩结构的俯视图；

图5示出了根据本公开的实施例的板桩结构加长方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

在本公开中，除非另有说明，否则使用术语“第一”、“第二”等来描述各种要素不意图限定这些要素的位置关系、时序关系或重要性关系，这种术语只是用于将一个元件与另一元件区分开。在一些示例中，第一要素和第二要素可以指向该要素的同一实例，而在某些情况下，基于上下文的描述，它们也可以指代不同实例。

在本公开中对各种所述示例的描述中所使用的术语只是为了描述特定示例的目的，而并非旨在进行限制。除非上下文另外明确地表明，如果不特意限定要素的数量，则该要素可以是一个也可以是多个。此外，本公开中所使用的术语“和/或”涵盖所列出的项目中的任何一个以及全部可能的组合方式。

有关管板桩组合结构沉桩施工的相关技术中，通常是先将管桩施打到地基中，再在管桩间隔处将板桩施打到地基中，使得板桩与管桩在地基中经由连锁部相互连接，施打到位的板桩桩顶的标高应低于管桩桩顶的标高。但是，在板桩桩顶低于管桩桩顶的情况下，沉桩施工所用的振动锤的振动运动将受到管桩的阻碍，从而无法将板桩施打到低于管桩高度的设计标高。

基于此，本公开提供了一种加长板桩结构，通过将板桩加长件固定焊接在主体板桩上，并通过连接板进一步加固，从而能够在板桩沉桩施工的过程中借助板桩加长件对主体板桩进行施打，使得板桩能够被施打到预定位置。

下面将结合附图详细描述本公开的实施例。

图1示出了根据本公开的实施例的加长板桩结构的正视图，图2示出了根据本公开的实施例的加长板桩结构的连接部的剖视图。如图1和图2所示，根据本公开的实施例的加长板桩结构包括如下结构：主体板桩100、板桩加长件200和多个矩形连接板300。以下将结合附图，进一步描述各个结构的具体特征。

主体板桩100包括第一板状主体101、第一外侧面102和第一内侧面103。在一些实施例中，主体板桩100的第一板状主体101可以由2个Z形板桩(参见图2)相对拼接而成，并且2个Z形板桩的外侧面拼接构成第一外侧面102，内侧面拼接构成第二外侧面103。

主体板桩100的加长通过板桩加长件200来实现。板桩加长件200包括第二板状主体201、第二外侧面202和第二内侧面203，其中，第二板状主体201具有与第一板状主体101相同的厚度并连接到第一板状主体101，使得板桩加长件200的第二外侧面202延长主体板桩100的第一外侧面102并且板桩加长件200的第二内侧面203延长主体板桩100的第一内侧面103。由此，能够在码头板桩沉桩施工过程中借助板桩加长件200对主体板桩100进行施打，使得主体板桩100能够被施打到预定位置。

在一些实施例中，与主体板桩100的第一板状主体101类似，板桩加长件200的第二板状主体201可以由与Z形板桩同样方式弯折的2个板件拼接而成，从而延长主体板桩100的第一板状主体101。

应当理解，加长板桩结构是用于构建码头管板组合桩结构的，因此，主体板桩100的高度和板桩加长件200的高度应当与码头桩基结构的尺寸相适应。主体板桩100的高度可以依据港口水工建筑物设计规范根据实际需求选取，在一些示例中，板桩加长件200的高度H

H

其中，H

在一些实施例中，主体板桩100的高度为21米，板桩加长件200的高度为2.6米。

为了将主体板桩100和板桩加长件200固定连接，提供有多个矩形连接板300。如图3所示，多个矩形连接板300中的每个矩形连接板300覆盖在主体板桩100和板桩加长件200的接缝，并且接缝恰好将矩形连接板300分为相等的两个部分。每个矩形连接板300包括：

两条横向边缘301，两条横向边缘301分别通过角焊方式焊接到主体板桩100的第一外侧面102和板桩加长件200的第二外侧面202，从而形成两条横向边缘焊缝；以及

两条纵向边缘302，两条纵向边缘302中的每条纵向边缘302的一半通过角焊方式焊接到主体板桩100的第一外侧面102，另一半通过角焊方式焊接到板桩加长件200的第二外侧面202，从而形成两条纵向边缘焊缝。

为了保证连接强度，多个矩形连接板300的数量k、多个矩形连接板300的第i个矩形连接板300的厚度d

其中，s

根据本公开实施例，矩形连接板300是通过角焊工艺与主体板桩100的第一外侧面102和板桩加长件200的第二外侧面202固定焊接。角焊工艺指的是矩形连接板300的边缘、第一外侧面102或第二外侧面以及固定焊接的焊缝构成直角三角形，其中焊缝长度为该直角三角形的斜边。通过设置上述各个参数满足不等式(1.1)的关系，能够保证各个矩形连接板300与第一外侧面102或第二外侧面之间的焊缝的强度满足相应的剪切应力要求，以保证主体板桩100和板桩加长件200能够通过焊缝固定连接并且焊缝强度能够保证在施打过程中不在焊缝处发生断裂。此外，通过设置上述各个参数满足不等式(1.2)的关系，能够保证矩形连接板300的强度满足相应的拉伸应力要求，以避免在施工过程中在连接板处发生断裂或变形。

应理解，多个矩形连接板300的尺寸和位置可以是根据实际需要来选取的。例如，可以使用不同尺寸的矩形连接板300，以在满足计算要求的前提下，适应主体板桩100和板桩加长件200的形状。再例如，可以将多个矩形连接板300布置在主体板桩100的第一外侧面102和板桩加长件200的第二外侧面202形成的折面上，以满足受力要求、稳定性要求、结构排布要求，同时降低制造难度。

在一个示例中，当主体板桩100的高度为21米，板桩加长件200的高度为2.6米，矩形连接板300的纵向边缘302的长度可以为30厘米，从而能够有效连接主体板桩100和板桩加长件200。可以根据主体板桩100和板桩加长件200的折面的尺寸灵活选取横向边缘301的长度，以便于加工。

在一个示例中，可以是根据实际需要，将多个矩形连接板300各自所包括的横向边缘301与纵向边缘302满焊在第一外侧面101和第二外侧面201上，焊缝总长度等于矩形连接板300的周长，以使得矩形连接板300能够被固定焊接。

在一些实施例中，主体板桩100的第一板状主体101和板桩加长件200的第二板状主体201以相同的方式弯折并形成多个折面，多个矩形连接板300分布在多个折面上，使得多个折面中的每个折面上均设置有至少一个矩形连接板300。

图3示出了根据本公开的另一实施例的加长板桩结构的正视图，图4示出了根据本公开的另一实施例的加长板桩结构的连接部的剖视图。如图3和图4所示，根据本公开的另一实施例的加长板桩结构包括如下结构：主体板桩100、板桩加长件200、多个矩形连接板300、多个加强矩形连接板310、多个外侧加强板410和多个外侧加强板420。以下将结合附图，进一步描述各个结构的具体特征，其中，主体板桩100、板桩加长件200和多个矩形连接板300的具体特征与前文所描述的相同，在此不再赘述。

多个加强矩形连接板310被构造成用于加强主体板桩100和板桩加长件200之间的连接。多个加强矩形连接板310中的每个加强矩形连接板310包括：

两条加强横向边缘311，两条加强横向边缘311分别通过角焊方式焊接到主体板桩100的第一内侧面103和板桩加长件200的第二内侧面203，从而形成两条加强横向边缘焊缝；以及

两条加强纵向边缘312，两条加强纵向边缘312中的每条加强纵向边缘312的一半通过角焊方式焊接到主体板桩100的第一内侧面103，另一半通过角焊方式焊接到板桩加长件200的第二内侧面203，从而形成两条加强纵向边缘焊缝。

增加加强矩形连接板310之后，多个矩形连接板300的数量k、多个矩形连接板300的第i个矩形连接板300的厚度d

其中，s′

根据本公开实施例，加强矩形连接板310通过角焊工艺与主体板桩100的第一内侧面103和板桩加长件200的第二内侧面203固定焊接，相应的各个加强焊缝的特征与前文所描述的相同。通过设置上述各个参数满足不等式(2.1)的关系，能够保证各个矩形连接板300和各个加强矩形连接板310与第一外侧面102或第二外侧面之间的焊缝的强度满足相应的剪切应力要求，以保证主体板桩100和板桩加长件200能够固定连接。通过设置上述各个参数满足不等式(2.2)的关系，能够保证多个矩形连接板300和多个加强矩形连接板310的强度满足相应的拉伸应力要求，以避免在施工过程中出现断裂或变形。

在一些实施例中，主体板桩100的第一板状主体101和板桩加长件200的第二板状主体201以相同的方式弯折并形成多个折面，多个加强矩形连接板310分布在多个折面上，使得多个折面中的每个折面上都设置有至少一个加强矩形连接板310。

在一些实施例中，多个矩形连接板300和多个加强矩形连接板310为钢板，从而能够提升加长板桩结构的结构强度。在一些实施例中，主体板桩100、板桩加长件200、多个矩形连接板300和多个加强矩形连接板310均为相同材料的钢板。

如前文所描述的，在板桩沉桩施工的过程中，当振动锤借助板桩加长件200对主体板桩100进行施打时，板桩加长件200将承受较大的施打力。在一些实施例中，通过将多个外侧加强板410和多个内侧加强板420布置在板桩加长件200的第二外侧面202和第二内侧面203上，能够提升板桩加长件200的结构强度，避免板桩加长件200的屈服变形。

在一些实施例中，多个外侧加强板410中的每个外侧加强板410靠近板桩加长件200的上边缘并焊接在板桩加长件200的第二外侧面202上。

在一些实施例中，多个内侧加强板420，多个内侧加强板420中的每个内侧加强板420靠近板桩加长件200的上边缘并焊接在板桩加长件200的第二内侧面203上。

在一些实施例中，主体板桩100的下边缘被构造为锯齿状，以使得主体板桩100能够更便利地被打入并固定在地基中。

根据本公开的另一方面，还提供一种板桩加长方法。图5示出了根据本公开的实施例的板桩结构加长方法500的流程图。在方法500中，通过多个矩形连接板300将主体板桩100与板桩加长件200固定连接从而实现板桩加长，并且其中，主体板桩100包括第一板状主体101、第一外侧面102和第一内侧面103，板桩加长件200包括第二板状主体201、第二外侧面202和第二内侧面203，第二板状主体201具有与第一板状主体101相同的厚度，多个矩形连接板300中的每个矩形连接板300包括两条横向边缘301和两条纵向边缘302，如图5所示，方法500具体包括如下步骤。

步骤S510：选择多个矩形连接板300的参数。步骤S510具体包括：选择多个矩形连接板300的数量k、多个矩形连接板300的第i个矩形连接板300的厚度d

步骤S520：确定力学参数。步骤S520具体包括：确定振动锤施打板桩时板桩所受的振动施打力P、多个矩形连接板300的材料的抗剪强度Q

步骤S530：判断多个矩形连接板300的参数和力学参数是否满足特定关系。步骤S530具体包括：判断所选择的多个矩形连接板300的数量k、第i个矩形连接板300的横向边缘焊缝的长度l

步骤S540：响应于判断的结果为是，根据所确定的多个矩形连接板300的参数执行焊接步骤。响应于判断的结果为否，重新执行步骤S510来选择多个矩形连接板300的参数。如果响应于判断的结果为是，步骤S540具体包括：根据所选择的多个矩形连接板300的数量k、第i个矩形连接板300的厚度d

通过设置上述各个参数满足不等式(3.1)的关系，能够保证各个矩形连接板300与第一外侧面102或第二外侧面之间的焊缝的强度满足相应的应力要求，以保证主体板桩100和板桩加长件200能够固定连接。通过设置上述各个参数满足不等式(3.2)的关系，能够保证多个矩形连接板300的强度满足相应的应力要求，以避免在施工过程中出现断裂或变形。

在一些实施例中，主体板桩100的第一板状主体101和板桩加长件200的第二板状主体201以相同的方式弯折并形成多个折面，并且其中，选择步骤还包括：选择多个矩形连接板300分布在多个折面上，使得多个折面中的每个折面上都设置有至少一个矩形连接板300。

在一些实施例中，方法500还包括：响应于判断的结果为否，选择多个加强矩形连接板310以加强主体板桩100和板桩加长件200之间的连接，其中，多个加强矩形连接板310中的每个加强矩形连接板310包括两条加强横向边缘311和两条加强纵向边缘312，并且其中，选择多个加强矩形连接板310包括：选择多个加强矩形连接板310的数量k′、多个加强矩形连接板310的第j个加强矩形连接板310的厚度d′

判断所选择的多个加强矩形连接板310的数量k′、第j个加强矩形连接板310的厚度d′

响应于判断的结果为是，根据所选择的多个加强矩形连接板310的数量k′、第j个加强矩形连接板310的厚度d′

响应于判断的结果为否，重新选择多个加强矩形连接板310的数量k′、第j个加强矩形连接板310的厚度d′

通过设置上述各个参数满足不等式(4.1)的关系，能够保证各个矩形连接板300和各个加强矩形连接板310与第一外侧面102或第二外侧面之间的焊缝的强度满足相应的应力要求，以保证主体板桩100和板桩加长件200能够固定连接。通过设置上述各个参数满足不等式(4.2)的关系，能够保证多个矩形连接板300和多个加强矩形连接板310的强度满足相应的应力要求，以避免在施工过程中出现断裂或变形。

在一些实施例中，方法500还包括：将多个外侧加强板410在靠近板桩加长件200的上边缘处焊接在板桩加长件200的第二外侧面202上。

在一些实施例中，方法500还包括：将多个内侧加强板420在靠近板桩加长件200的上边缘处焊接在板桩加长件200的第二内侧面203上。

应当理解的是，在本说明书中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系或尺寸为基于附图所示的方位或位置关系或尺寸，使用这些术语仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，并且因此不能理解为对本公开的保护范围的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本说明书提供了能够用于实现本公开的许多不同的实施方式或例子。应当理解的是，这些不同的实施方式或例子完全是示例性的，并且不用于以任何方式限制本公开的保护范围。本领域技术人员在本公开的说明书的公开内容的基础上，能够想到各种变化或替换，这些都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所附权利要求所限定的保护范围为准。