本發(fā)明涉及一種水中設(shè)置基礎(chǔ)形式，屬于橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種主要應(yīng)用于江、湖、海等要修建水中基礎(chǔ)的淺覆蓋層或者裸巖地區(qū)的環(huán)狀嵌入式設(shè)置基礎(chǔ)。

背景技術(shù)：

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通建設(shè)需求猛增，國(guó)內(nèi)外正在修建和準(zhǔn)備修建的大型橋梁越來(lái)越多，且隨著跨海大橋的出現(xiàn)，橋梁跨徑越來(lái)越大。這些長(zhǎng)、大橋梁多數(shù)修建在水深、流急的大江河上或環(huán)境惡劣的海上，往往遇到巖層埋置較深、基巖裸露、地質(zhì)條件復(fù)雜等難題，非常不利于橋梁施工，基礎(chǔ)興建的難度也更大。故一般采用水中基礎(chǔ)形式來(lái)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)、大橋梁在水深、流急的大江河上或環(huán)境惡劣的海上的施工。

目前常用的水中基礎(chǔ)形式主要有大直徑深鉆孔集群樁基礎(chǔ)和沉井基礎(chǔ)，但是其在淺覆蓋層地區(qū)以及裸巖地區(qū)應(yīng)用面臨以下問(wèn)題：

1、大直徑深鉆孔集群樁基礎(chǔ)，基礎(chǔ)尺寸龐大，結(jié)構(gòu)對(duì)河床的變化、沖刷等條件的改變，適應(yīng)性較差；群樁效應(yīng)明顯，樁基準(zhǔn)確計(jì)算難度較大。施工時(shí)需另設(shè)置施工平臺(tái)、導(dǎo)向架、鋼圍堰等諸多復(fù)雜工藝，水上作業(yè)工序繁瑣、作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)。

2、常規(guī)設(shè)置沉井基礎(chǔ)，首先需要在水底進(jìn)行水下爆破、清渣，用大型機(jī)械將水底開(kāi)挖到持力層，形成錐臺(tái)形巖石基坑，開(kāi)挖工作量大，找平困難。

3、對(duì)于風(fēng)大浪急地區(qū)，沉井下放精確定位困難；沉井下放到位后，沉井周?chē)罌_刷(護(hù)底)層施工困難且施工工作量大。

例如在中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利cn102644293b中公開(kāi)了一種樁基桶形基礎(chǔ)的施工方法。該基礎(chǔ)由桶體和樁基組成，桶體包括上壁體、下壁體、蓋板、上隔板、下隔板。下壁體上部設(shè)置蓋板，內(nèi)部設(shè)置下隔板，形成下壁體空腔。蓋板上設(shè)置上壁體，內(nèi)部設(shè)有上隔板，形成上壁體空腔。蓋板上設(shè)置連通上壁體空腔和下壁體空腔的水氣閥和混凝土灌注閥。桶體在粧基施工完成后進(jìn)行沉放，依靠上壁體空腔內(nèi)注水和下壁體空腔內(nèi)吸水為主要下沉手段，當(dāng)桶體達(dá)到設(shè)計(jì)貫入深度后在下壁體空腔內(nèi)澆筑封底混凝土和桶內(nèi)混凝土，實(shí)現(xiàn)樁和桶體連接。雖然該發(fā)明可以用于施工深水橋梁基礎(chǔ)，但是，其沉井基礎(chǔ)挖掘工作量大、安裝沉井時(shí)水上作業(yè)工序繁瑣、作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了這樣一種用于水中淺覆蓋層或裸巖地區(qū)的環(huán)狀嵌入式設(shè)置基礎(chǔ)，其強(qiáng)度高、剛度大、設(shè)計(jì)及施工方便。

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于水中淺覆蓋層或裸巖地區(qū)的環(huán)狀嵌入式設(shè)置基礎(chǔ)，包括位于水底基巖上的基槽、預(yù)制沉井和嵌巖混凝土，預(yù)制沉井的底端位于基槽內(nèi)，預(yù)制沉井與基槽之間填充有嵌巖混凝土；基槽為豎直向下延伸的環(huán)形凹槽；環(huán)形凹槽沿水平橫截面截得的形狀與預(yù)制沉井沿水平橫截面截得的形狀相匹配。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，環(huán)形凹槽包括豎直內(nèi)壁、豎直外壁和水平底面；豎直內(nèi)壁和豎直外壁均相對(duì)于水平底面垂直布置。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，環(huán)形凹槽沿水平橫截面截得的形狀為圓環(huán)狀、橢圓環(huán)狀或者多邊環(huán)狀。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，預(yù)制沉井包括相互平行的沉井內(nèi)壁和沉井外壁；沉井內(nèi)壁和沉井外壁之間設(shè)置有加強(qiáng)筋。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，預(yù)制沉井的頂部還設(shè)置有頂部水平撐架；頂部水平撐架包括相互垂直布置的第一撐架組和第二撐架組；第一撐架組的兩端和第二撐架組的兩端均與沉井內(nèi)壁固接。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，加強(qiáng)筋包括水平徑向支撐和水平支撐斜桿；水平徑向支撐沿預(yù)制沉井的周向布置；水平徑向支撐之間固接有水平支撐斜桿。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，豎直內(nèi)壁與預(yù)制沉井的沉井內(nèi)壁之間填充有嵌巖混凝土；豎直沉井外壁與預(yù)制沉井的沉井外壁之間填充有嵌巖混凝土。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，環(huán)形凹槽與預(yù)制沉井同軸布置。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，預(yù)制沉井沿水平橫截面截得的形狀為圓環(huán)狀、橢圓環(huán)狀或者多邊環(huán)狀。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，豎直內(nèi)壁和豎直外壁之間的間距大于預(yù)制沉井的壁厚。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作使用方便，其充分吸收了傳統(tǒng)水中基礎(chǔ)的優(yōu)缺點(diǎn)，通過(guò)在水底基巖上設(shè)置環(huán)形凹槽、采用預(yù)制雙壁鋼沉井和后澆嵌巖混凝土技術(shù)措施，解決了大直徑深鉆孔集群樁基礎(chǔ)和沉井基礎(chǔ)在淺覆蓋層地區(qū)和裸巖地區(qū)應(yīng)用面臨的一系列問(wèn)題，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾方面：

1、本發(fā)明通過(guò)采用預(yù)制雙壁鋼沉井，使得沉井結(jié)構(gòu)緊湊、整體性和穩(wěn)定性好，受力明確，方便結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；通過(guò)設(shè)計(jì)雙壁鋼沉井橫斷面的形狀圓形、多邊形、橢圓形等形式實(shí)現(xiàn)了各種施工環(huán)境下設(shè)置基礎(chǔ)的穩(wěn)定施工。

2、本發(fā)明的水下施工工序少、施工工藝簡(jiǎn)單，施工風(fēng)險(xiǎn)低，只需要在水中淺覆蓋層或裸巖地區(qū)的基巖上挖掘一定形狀的環(huán)狀凹槽，即可實(shí)現(xiàn)沉井的迅速定位下沉，同時(shí)設(shè)置沉井可采用陸上預(yù)制，浮運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，一次性下沉到設(shè)計(jì)指定位置，將大量現(xiàn)場(chǎng)水上工作改在岸上工廠預(yù)制。

3、水底開(kāi)挖工作量小、建設(shè)材料用量少，建設(shè)成本低。僅需要采用挖槽機(jī)在基巖石開(kāi)挖環(huán)形基槽，不需要大面積開(kāi)挖巖石基坑，水底開(kāi)挖工作量小，建設(shè)成本低。

4、沉井下沉定位精度高。本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)環(huán)形凹槽沿水平橫截面截得的形狀與預(yù)制沉井沿水平橫截面截得的形狀相匹配，使得海底設(shè)置的環(huán)形基槽可輔助沉井精確定位(環(huán)形凹槽在下沉過(guò)程中可以起到限位導(dǎo)向作用，環(huán)形凹槽下方到底后只需微調(diào)使得環(huán)形凹槽與預(yù)制沉井同軸布置，然后后續(xù)澆筑完成后即可快速高效地實(shí)現(xiàn)設(shè)置基礎(chǔ)的施工)。

5、沉井周?chē)罌_刷(護(hù)底)層施工方便，工作量小。沉井精確下放至環(huán)形基槽底部后，在預(yù)制雙壁鋼沉井和環(huán)狀基槽間澆筑嵌巖混凝土，不需要額外設(shè)置防沖刷(護(hù)底)工程。。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一種用于水中淺覆蓋層或裸巖地區(qū)的環(huán)狀嵌入式設(shè)置基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例一種用于水中淺覆蓋層或裸巖地區(qū)的環(huán)狀嵌入式設(shè)置基礎(chǔ)的剖視圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例一種用于水中淺覆蓋層或裸巖地區(qū)的環(huán)狀嵌入式設(shè)置基礎(chǔ)的基槽結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例一種用于水中淺覆蓋層或裸巖地區(qū)的環(huán)狀嵌入式設(shè)置基礎(chǔ)的基槽結(jié)構(gòu)示意圖(俯視)；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例一種用于水中淺覆蓋層或裸巖地區(qū)的環(huán)狀嵌入式設(shè)置基礎(chǔ)的預(yù)制沉井(位于基槽內(nèi))斷面示意圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例一種用于水中淺覆蓋層或裸巖地區(qū)的環(huán)狀嵌入式設(shè)置基礎(chǔ)的預(yù)制沉井(頂部)斷面示意圖；

圖中：1-基槽，2-預(yù)制沉井，3-嵌巖混凝土，1.1-豎直內(nèi)壁，1.2-豎直外壁，1.3-水平底面，2.1-沉井內(nèi)壁，2.2-沉井外壁，2.3-加強(qiáng)筋，2.4-頂部水平撐架，2.4-1-第一撐架組，2.4-2-第二撐架組，2.3-1-水平徑向支撐，2.3-2-水平支撐斜桿，a-基巖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

由本發(fā)明說(shuō)明書(shū)附圖所示的一種用于水中淺覆蓋層或裸巖地區(qū)的環(huán)狀嵌入式設(shè)置基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)示意圖可知，本發(fā)明為一種水中設(shè)置基礎(chǔ)形式，主要應(yīng)用于江、湖、海等要修建深水基礎(chǔ)的淺覆蓋層(裸巖)地區(qū)，其包括位于水底基巖上的基槽1(附圖中顯示的為環(huán)狀基槽，但是實(shí)際施工時(shí)可根據(jù)不同水域以及地理環(huán)境的更改基槽的水平橫截面形狀)，環(huán)狀基槽是通過(guò)挖槽機(jī)在巖層上開(kāi)挖出滿(mǎn)足設(shè)計(jì)深度的環(huán)狀基坑；預(yù)制沉井2(可以為現(xiàn)有技術(shù)中的雙壁鋼沉井)和嵌巖混凝土3，預(yù)制沉井2的底端安裝于基槽1內(nèi)，預(yù)制沉井2與基槽1之間填充有嵌巖混凝土3；基槽1為豎直向下延伸的環(huán)形凹槽；環(huán)形凹槽沿水平橫截面截得的形狀與預(yù)制沉井2沿水平橫截面截得的形狀相匹配，(本發(fā)明中的環(huán)形凹槽并非特指說(shuō)明書(shū)附圖中的圓環(huán)形凹槽，只要該凹槽沿垂直于其軸線的水平截面形狀為環(huán)形即可)；本發(fā)明通過(guò)環(huán)形凹槽與預(yù)制沉井2的形狀匹配實(shí)現(xiàn)了預(yù)制沉井2的快速定位和下沉，同時(shí)利用環(huán)形凹槽形狀的合理設(shè)計(jì)，使得本發(fā)明的設(shè)置基礎(chǔ)可以適用于各種工況。環(huán)形凹槽包括豎直內(nèi)壁1.1、豎直外壁1.2和水平底面1.3，豎直內(nèi)壁1.1和豎直外壁1.2同軸且相互平行布置；豎直內(nèi)壁1.1和豎直外壁1.2均相對(duì)于水平底面1.3垂直布置，豎直內(nèi)壁1.1和豎直外壁1.2以及水平底面1.3圍成了用于安裝預(yù)制沉井2的環(huán)狀基槽；環(huán)形凹槽沿水平橫截面截得的形狀為圓環(huán)狀、橢圓環(huán)狀或者多邊環(huán)狀。預(yù)制沉井2包括相互平行的沉井內(nèi)壁2.1和沉井外壁2.2；沉井內(nèi)壁2.1和沉井外壁2.2之間設(shè)置有加強(qiáng)筋2.3；預(yù)制沉井2的頂部還設(shè)置有頂部水平撐架2.4；頂部水平撐架2.4包括相互垂直布置的第一撐架組2.4-1和第二撐架組2.4-2；第一撐架組2.4-1的兩端和第二撐架組2.4-2的兩端均與沉井內(nèi)壁2.1固接(圖中呈“#”形狀)。加強(qiáng)筋2.3包括水平徑向支撐2.3-1和水平支撐斜桿2.3-2；水平徑向支撐2.3-1沿預(yù)制沉井2的周向布置；水平徑向支撐2.3-1之間固接有水平支撐斜桿2.3-2；豎直內(nèi)壁1.1與預(yù)制沉井2的沉井內(nèi)壁2.1之間填充有嵌巖混凝土3；豎直沉井外壁1.2與預(yù)制沉井2的沉井外壁2.2之間填充有嵌巖混凝土3。預(yù)制沉井2沿水平橫截面截得的形狀為圓環(huán)狀、橢圓環(huán)狀或者多邊環(huán)狀；豎直內(nèi)壁1.1和豎直外壁1.2之間的間距大于預(yù)制沉井2的壁厚。

使用本發(fā)明時(shí)，首先在岸上船塢制造組裝，制造方法同常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)沉井基礎(chǔ)，各部分之間通過(guò)焊接組裝；；其次，通過(guò)大型挖槽船在巖層上開(kāi)挖出滿(mǎn)足設(shè)計(jì)深度的環(huán)狀基坑；然后沉井制造完成后通過(guò)大型船舶浮運(yùn)至環(huán)狀基槽上方；最后當(dāng)沉井精確下放至巖石基槽底部后，在預(yù)制沉井和環(huán)狀基槽間澆筑嵌巖混凝土，形成環(huán)狀嵌入式設(shè)置基礎(chǔ)；以上步驟施工完成后再進(jìn)行封底混凝土、沉井內(nèi)混凝土、沉井蓋板施工,施工方法同常規(guī)沉井基礎(chǔ)。

本發(fā)明盡可能減少了跨大江大河及海灣海峽的大橋施工時(shí)的不利因素(如橋址處水深、潮急、航運(yùn)頻繁)對(duì)施工作業(yè)的干擾，采用陸上預(yù)制基礎(chǔ)部件、然后在水中直接設(shè)置施工，將大量現(xiàn)場(chǎng)水上工作改在岸上工廠預(yù)制，不僅大大減小施工困難且加快了施工進(jìn)度。

本發(fā)明可應(yīng)用于江、湖、海等要修建水中基礎(chǔ)的淺覆蓋層或裸巖地區(qū)，不僅可滿(mǎn)足橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)受力、耐久性的需求，其經(jīng)濟(jì)性和可實(shí)施性也優(yōu)于目前常用的基礎(chǔ)形式。

應(yīng)當(dāng)理解的是，以上僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。