本发明提供了一种用于填海工程的预制式地下结构及施工方法，它包括在地面预先制作的桁架结构或者网架结构，所述桁架结构和网架结构的顶部通过钢索连接有方形浮箱或绑有圆筒浮箱其内部可设置有可拆卸式气囊或者空心管，所述桁架结构和网架结构的底部连接有定位坠子。通过在地面上提前制作好地下结构，预先设计好所需形状，大大减少后期的开挖，降低施工时间和施工成本。
1.一种用于填海工程的预制式地下结构，其特征在于：它包括在地面预先制作的桁架结构（14）或者网架结构，所述桁架结构（14）和网架结构的顶部通过钢索（13）连接有方形浮箱（12）或绑有圆筒浮箱（17），所述桁架结构（14）和网架结构的内部设置有可拆卸式气囊（16）或者空心管（1），所述桁架结构（14）和网架结构的底部连接有定位坠子（11）；
所述可拆卸式气囊（16）采用拉裂式气囊，在其底部连接有用于对其回收的钢绳；
所述可拆卸式气囊（16）包括气囊（8），所述气囊（8）的囊体由轻质材料构成，在囊体内部设置气囊骨架（10）并对其进行支撑，在囊体的外壁上设置有用于对其拆卸的气囊拆卸口（9），所述气囊骨架（10）采用高强纤维、柔性钢索式骨架或者碳纤维布。
2.根据权利要求1所述一种用于填海工程的预制式地下结构，其特征在于：所述桁架结构（14）采用弧形顶面的桁架结构或四棱锥组成的网架结构。
3.根据权利要求1所述一种用于填海工程的预制式地下结构，其特征在于：所述圆筒浮箱（17）上安装有用于定位的防水定位器（7）。
4.根据权利要求1所述一种用于填海工程的预制式地下结构，其特征在于：所述定位坠子（11）采用可拆卸的真空吸力锚、或者采用直接打入的膨胀锚，使其在喷砂时定位稳固。
5.根据权利要求1所述一种用于填海工程的预制式地下结构，其特征在于：在海面地形变化较大时，桁架结构（14）和网架结构的底部安装有钢板（15）或钢架。
6.根据权利要求1所述一种用于填海工程的预制式地下结构，其特征在于：所述空心管（1）采用组合式空心管（18），所述组合式空心管（18）由多块定制的片状钢片通过卡槽式组装而成，并能拆解回收；或者由多个空心管（1）通过空心管卡扣（2）由卡槽式组装组成，并也能拆解回收；在吹沙完成压实松土之后，能够回收组合式空心管（18），留出空位，注入混凝土，做成灌制桩；所述空心管卡扣（2）包括通过合页（4）铰接相连的弧形卡箍（3），在弧形卡箍（3）的两外侧固定有用于连接螺栓组件的螺母扣件（5）。
7.根据权利要求1所述一种用于填海工程的预制式地下结构，其特征在于：所述可拆卸式气囊（16）的气囊拆解口（9）所在位置设置有注浆孔（19），所述气囊（16）的顶部设置有自动泄压阀（20）。
8.采用权利要求1‑7任意一项所述用于填海工程的预制式地下结构的施工方法，其特征在于，它包括以下步骤：
当采用带有定位坠子和方形浮箱（12）的桁架结构（14）或网架结构时具体施工步骤：Step1.1：勘测、设计并制作出所需桁架结构（14）或网架结构；
Step1.2：在桁架结构（14）或网架结构顶部绑上方形浮箱（12）；
Step1.4：使用船只牵引并准确定位到所需位置；
Step1.5：向桁架结构（14）或网架结构进行吹沙施工；
当采用带有定位坠子（11）和圆筒浮箱（17）且内置可拆卸式气囊（16）的桁架结构（14）或网架结构的具体施工步骤：
Step2.1：勘测、设计并制作出所需预制式桁架结构（14）或网架结构；
Step2.2：在制好的桁架结构（14）或网架结构中植入可拆卸式气囊（16）；
Step2.5：使用船只牵引并准确定位到所需位置；
Step2.6：用定位坠子（11）定位气囊式结构（16）至指定高度；
Step2.7：通过注浆孔向预制式气囊式结构（16）注浆；
Step2.8：待浆液凝固后将使用过的气囊式结构（16）进行回收；
Step2.9：向凝固的灌注桩结构吹沙并压实松土；
当采用带有圆筒浮箱（17）和定位坠子（11）且内置组合式空心管（18）的桁架结构（14）或网架结构先注浆抽出空心管后吹砂方案的具体施工步骤：Step3.1：勘测、设计并制作出所需预制式桁架结构（14）或网架结构；
Step3.2：在制好的桁架结构（14）或网架结构中植入组合式空心管（18）；
Step3.3：在预制式桁架结构（14）或网架结构顶部绑上浮箱（17）；
Step3.5：使用船只牵引并准确定位到所需位置；
Step3.7：待浆液凝固后将组合式空心管（18）拆卸回收；
Step3.8：向凝固的灌注桩结构吹沙并取走浮箱（17）结构。
一种用于填海工程的预制式地下结构及施工方法
技术领域
[0001] 本发明涉及填海工程技术领域，尤其是一种用于填海工程的预制式地下结构及施工方法。
背景技术
[0002] 现阶段最常用的填海技术，如：南海造岛用的吹沙填海技术首先用沙袋将一定面积的海面圈起来，然后再用泵将圈外海底的沙连带海水一起"吹"进圈内，海水流出圈外，沙
被沙袋滤下来留在圈内，用打桩船打桩固边，用强夯机压实松土。吹沙填海既保证了安全,
又加快了进度，但后期为了保证地面有足够的抗压强度，需大量开挖进行沉桩或设置其它
地下结构，导致施工时间和成本比较大。
发明内容
[0003] 本发明目的是提供一种用于填海工程的预制式地下结构及施工方法，通过在地面上提前制作好地下结构，预先设计好所需形状，大大减少后期的开挖，降低施工时间和施工
成本。
[0004] 为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种用于填海工程的预制式地下结构，它包括在地面预先制作的桁架结构或者网架结构，所述桁架结构和网架结
构的顶部通过钢索连接有方形浮箱或绑有圆筒浮箱，所述桁架结构和网架结构的内部设置
有可拆卸式气囊或者空心管，所述桁架结构和网架结构的底部连接有定位坠子。
[0005] 所述桁架结构采用弧形顶面的桁架结构或四棱锥组成的网架结构。
[0006] 所述圆筒浮箱上安装有用于定位的防水定位器。
[0007] 所述定位坠子采用可拆卸的真空吸力锚、或者采用直接打入的膨胀锚、异性锚，使其在喷砂时定位稳固。
[0008] 在海面地形变化较大时，桁架结构和网架结构的底部安装有钢板或钢架。
[0009] 所述可拆卸式气囊采用拉裂式气囊，在其底部连接有用于对其回收的钢绳。
[0010] 所述可拆卸式气囊包括气囊，所述气囊的囊体由轻质材料构成，在囊体内部设置气囊骨架并对其进行支撑，在囊体的外壁上设置有用于对其拆卸的气囊拆卸口，所述气囊
骨架采用高强纤维、柔性钢索式骨架或者碳纤维布。
[0011] 所述空心管采用组合式空心管，所述组合式空心管由多块定制的片状钢片通过卡槽式组装而成，并能拆解回收；或者由多个空心管通过空心管卡扣由卡槽式组装组成，并也
能拆解回收；在吹沙完成压实松土之后，能够回收组合式空心管，留出空位，注入混凝土，做
成灌制桩；所述空心管卡扣包括通过合页铰接相连的弧形卡箍，在弧形卡箍的两外侧固定
有用于连接螺栓组件的螺母扣件。
[0012] 所述可拆卸式气囊的气囊拆解口所在位置设置有注浆孔，所述气囊的顶部设置有自动泄压阀。
[0013] 任意一项所述用于填海工程的预制式地下结构的施工方法，它包括以下步骤：
[0014] 当采用带有定位坠子和方形浮箱的桁架结构或网架结构时具体施工步骤：
[0015] Step1.1：勘测、设计并制作出所需桁架结构或网架结构；
[0016] Step1.2：在桁架结构或网架结构顶部绑上方形浮箱；
[0017] Step1.3：利用浮吊将其放入水中；
[0018] Step1.4：使用船只牵引并准确定位到所需位置；
[0019] Step1.5：向桁架结构或网架结构进行吹沙施工；
[0020] Step1.6：压实松土并取方形浮箱；
[0021] 当采用带有定位坠子和圆筒浮箱且内置可拆卸式气囊的桁架结构或网架结构的具体施工步骤：
[0022] Step2.1：勘测、设计并制作出所需预制式桁架结构或网架结构；
[0023] Step2.2：在制好的桁架结构或网架结构中植入可拆卸式气囊；
[0024] Step2.3：在结构底部安装定位坠子；
[0025] Step2.4：利用浮吊将其放入水中；
[0026] Step2.5：使用船只牵引并准确定位到所需位置；
[0027] Step2.6：用定位坠子定位气囊式结构至指定高度；
[0028] Step2.7：通过注浆孔向预制式气囊式结构注浆；
[0029] Step2.8：待浆液凝固后将使用过的气囊式结构进行回收；
[0030] Step2.9：向凝固的灌注桩结构吹沙并压实松土；
[0031] 当采用带有圆筒浮箱和定位坠子且内置组合式空心管的桁架结构或网架结构先注浆抽出空心管后吹砂方案的具体施工步骤：
[0032] Step3.1：勘测、设计并制作出所需预制式桁架结构或网架结构；
[0033] Step3.2：在制好的桁架结构或网架结构中植入组合式空心管；
[0034] Step3.3：在预制式桁架结构或网架结构顶部绑上浮箱；
[0035] Step3.4：利用浮吊将其放入水中；
[0036] Step3.4：使用船只牵引并准确定位到所需位置；
[0037] Step3.6：向组合式空心管中注浆；
[0038] Step3.7：待浆液凝固后将组合式空心管拆卸回收；
[0039] Step3.8：向凝固的灌注桩结构吹沙并取走浮箱结构。
[0040] 本发明有如下有益效果：
[0041] 1、本发明在地面上预先设计好所需形状、提前制作好地下结构，使用起来方便快捷、省时省力。
[0042] 2、桁架结构或网架结构均有结构稳定的特点，承载能力远超于传统方法。
[0043] 3、使用预制式地下结构，后期只需简单处理进行整位，而无需打桩，节省大量开支。
[0044] 4、使用制式地下结构加大了结构上方的接触面，更宽的接触面把力分散到各处使得结构的支撑强度增大。
[0045] 5、向预制式结构吹沙在固结沙土的同时，预制式地下结构也因此而更加牢固。
[0046] 6、可回收重复使用的气囊、空心管结构，在吹沙完成压实松土之后，可进行回收，能够大幅度降低成本。
[0047] 7、在预制式桁架结构或网架结构顶部绑上浮箱，可以进行准确定位。
[0048] 8、在预制式桁架结构或网架结构底部安装面积足够大的钢板，可以使整体结构对海底的压力更加均匀，使稳定性更强。
附图说明
[0049] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0050] 图1为桁架结构立体示意图。
[0051] 图2为桁架结构平面示意图。
[0052] 图3（a）（b）（c）为不同类型网架结构示意图。
[0053] 图4为组合式空心管示意图。
[0054] 图5为组合式空心管连接卡扣示意图。
[0055] 图6为带有防水定位器及浮箱的示意图。
[0056] 图7为拉裂式气囊示意图。
[0057] 图8为固定有方形定位浮箱、定位坠子的桁架结构示意图。
[0058] 图9为固定有圆筒浮箱、钢板、定位坠子且使用可拆卸气囊的桁架结构示意图。
[0059] 图10位固定有圆筒浮箱、钢板、定位坠子且使用组合式空心管的桁架结构示意图。
[0060] 图11（a）（b）（c）为不同类型异性锚示意图。
[0061] 图12为施工过程中的浮吊布置示意图。
[0062] 图中：空心管1，空心管卡扣2，弧形卡箍3，合页4，螺母扣件5，防水定位器7，气囊8，气囊拆卸口9，气囊骨架10，定位坠子11，方形浮箱12，钢索13，桁架结构14，钢板15，可拆卸
式气囊16，圆筒浮箱17，组合式空心管18，注浆孔19，自动泄压阀20。
具体实施方式
[0063] 下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
[0064] 实施例1：
[0065] 参见图1‑12，一种用于填海工程的预制式地下结构，它包括在地面预先制作的桁架结构14或者网架结构，所述桁架结构14和网架结构的顶部通过钢索13连接有圆筒浮箱17
或者可拆卸式气囊16或空心管1，所述桁架结构14和网架结构的底部连接有定位坠子11。通
过上述的地下机构，具体施工过程中，利用钢架制造出预制式桁架、网架结构等多种异形钢
架结构并在顶部绑上浮箱进行定位，到达指定位置时再用传统的吹沙填海技术向其吹沙。
采用内部为气囊式结构的钢架到达指定位置后利用有一定重量的坠子11固定位置，在吹沙
完成后，在气囊所留出的空位中注入混凝土做成灌注桩进一步加固结构；同样也可以采用
内部安装有一定刚度的空心管，在吹沙完成后抽走筒体，对留空的位置同样注入混凝土做
成灌注桩进一步加固结构。
[0066] 进一步的，所述桁架结构14采用弧形顶面的桁架结构或四棱锥组成的网架结构。上述结构具有稳定性的特定。
[0067] 进一步的，所述圆筒浮箱17上安装有用于定位的防水定位器7。通过防水定位器7可以对圆筒浮箱17进行精确定位。
[0068] 进一步的，所述定位坠子11采用可拆卸的真空吸力锚、或者采用直接打入的膨胀锚、异性锚，使其在喷砂时定位稳固。通过定位坠子11是为了不让结构随圆筒浮箱17漂浮，
完成对其定位，从而防止发生移位。
[0069] 进一步的，在海面地形变化较大时，桁架结构14和网架结构的底部安装有钢板15。可以通过安装钢板15加大结构上方的接触面，更大的接触面把力分散到各处使得结构的支
撑强度增大。避免钢架发生不均匀沉降，吹沙固结沙土后，预制式地下结构也因此而更加牢
固。
[0070] 进一步的，所述可拆卸式气囊16采用拉裂式气囊，在其底部连接有用于对其回收的钢绳。所述可拆卸式气囊16包括气囊8，所述气囊8的囊体由轻质材料构成，在囊体内部设
置气囊骨架10并对其进行支撑，在囊体的外壁上设置有用于对其拆卸的气囊拆卸口9，所述
气囊骨架10采用高强纤维、柔性钢索式骨架或者碳纤维布。上述的可拆卸式气囊16能够在
使用完成之后，方便的对其进行回收，而且在回收之后能够方便的在此位置进行回灌混凝
土，进而形成混凝土桩，免去后期注入混凝土打孔困难的问题。
[0071] 进一步的，所述空心管1采用组合式空心管18，所述组合式空心管18由多块定制的片状钢片通过卡槽式组装而成，并能拆解回收；或者由多个空心管1通过空心管卡扣2由卡
槽式组装组成，并也能拆解回收；在吹沙完成压实松土之后，能够回收组合式空心管18，留
出空位，注入混凝土，做成灌制桩；所述空心管卡扣2包括通过合页4铰接相连的弧形卡箍3，
在弧形卡箍3的两外侧固定有用于连接螺栓组件的螺母扣件5。
[0072] 进一步的，所述可拆卸式气囊16的气囊拆解口9所在位置设置有注浆孔21，所述气囊16的顶部设置有自动泄压阀20。其中，在使用可回收重复使用的可拆卸式气囊16时从注
浆孔19往气囊中注浆，在气囊上端安装自动泄压阀，正常压强保持在范围：0.3‑0.5MPa，当
压强到达0.6MPa时则自动泄压，注浆完成后回收气囊并对灌制桩进行冲砂处理。
[0073] 其中，使用可回收重复使用的可拆卸式气囊16、组合式空心管18时，在抽出气囊或者组合式空心管18之后，留出的空位可以用来灌注混凝土，做成混凝土桩，免去后期注入混
凝土打孔困难的问题。
[0074] 实施例2：
[0075] 所述用于填海工程的预制式地下结构的施工方法，其特征在于，它包括以下步骤：
[0076] 当采用带有定位坠子和方形浮箱12的桁架结构14或网架结构时具体施工步骤：
[0077] Step1.1：勘测、设计并制作出所需桁架结构14或网架结构；
[0078] Step1.2：在桁架结构14或网架结构顶部绑上方形浮箱12；
[0079] Step1.3：利用浮吊将其放入水中；
[0080] Step1.4：使用船只牵引并准确定位到所需位置；
[0081] Step1.5：向桁架结构14或网架结构进行吹沙施工；
[0082] Step1.6：压实松土并取方形浮箱12；
[0083] 实施例3：
[0084] 当采用带有定位坠子11和圆筒浮箱17且内置可拆卸式气囊16的桁架结构14或网架结构的具体施工步骤：
[0085] Step2.1：勘测、设计并制作出所需预制式桁架结构14或网架结构；
[0086] Step2.2：在制好的桁架结构14或网架结构中植入可拆卸式气囊16；
[0087] Step2.3：在结构底部安装定位坠子11；
[0088] Step2.4：利用浮吊将其放入水中；
[0089] Step2.5：使用船只牵引并准确定位到所需位置；
[0090] Step2.6：用定位坠子11定位气囊式结构16至指定高度；
[0091] Step2.7：通过注浆孔向预制式气囊式结构16注浆；
[0092] Step2.8：待浆液凝固后将使用过的气囊式结构16进行回收；
[0093] Step2.9：向凝固的灌注桩结构吹沙并压实松土；
[0094] 实施例4：
[0095] 当采用带有定位坠子11和圆筒浮箱17且内置组合式空心管18的桁架结构14或网架结构先注浆抽出空心管后吹砂方案的具体施工步骤：
[0096] Step3.1：勘测、设计并制作出所需预制式桁架结构14或网架结构；
[0097] Step3.2：在制好的桁架结构14或网架结构中植入组合式空心管18；
[0098] Step3.3：在预制式桁架结构14或网架结构顶部绑上圆筒浮箱17；
[0099] Step3.4：利用浮吊将其放入水中；
[0100] Step3.5：使用船只牵引并准确定位到所需位置；
[0101] Step3.6：向组合式空心管18中注浆；
[0102] Step3.7：待浆液凝固后将组合式空心管18拆卸回收；
[0103] Step3.8：向凝固的灌注桩结构吹沙并取走圆筒浮箱17结构。
