一種分體式沉井加樁復合錨碇基礎的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種分體式沉井加樁復合錨碇基礎，該分體式沉井加樁復合錨碇基礎包括前沉井、后沉井、連接前沉井與后沉井的多個鋼系梁、在前沉井與后沉井的井筒內(nèi)打設于地基的多根鋼管樁，以及固接于前沉井與后沉井之上的錨體。前沉井及后沉井均包括外壁板、隔墻、井筒、頂板、封底混凝土、底板和填芯;前沉井及后沉井均為外包鋼殼的鋼筋混凝土沉井;錨體包括后錨室、錨塊、前錨室、散索鞍、散索鞍橫梁、散索鞍支墩。本實用新型減小了沉井施工難度和入土深度，兩個沉井間隔一定距離，提高了抵抗彎矩的能力，沉井承載效率得以提高，有效提高了沉井水平承載力，節(jié)省造價，解決了海洋深水環(huán)境中軟土地層條件下的大跨徑橋梁錨碇基礎建設難題。
【專利說明】一種分體式沉井加粧復合錨碇基礎
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于橋梁施工【技術領域】，具體涉及一種軟土地基大跨徑橋梁錨碇基礎的新型結構及其施工技術，特別是一種分體式沉井加樁復合錨碇基礎。
【背景技術】
[0002]隨著橋梁建設從內(nèi)陸走向外海，深水、軟基、強風、急流、波浪、強震等建設條件更加復雜?？绾蛄夯A往往位于深水區(qū)，存在軟土、砂土、粘性土、碎(卵)石土交替的厚覆蓋層，且覆蓋層中還可能分布有不均的軟(硬)夾層；對大跨徑的懸索橋和斜拉-懸索協(xié)作體系橋梁，除了承受巨大的豎向力之外，還承受著主纜傳遞的巨大斜向拉力，主跨3000m級的懸索橋主纜水平向拉力超過20萬噸，且主纜錨點高度高，從而也增大了錨碇基礎頂面的附加彎矩。
[0003]目前常用的深水軟土地基錨碇基礎主要以沉井基礎為主，也有采用單體沉井加樁復合基礎結構型式的。以某海峽主跨3000m懸索橋錨碇所受的23萬噸水平力為條件進行分析，如采用圓形沉井基礎方案，如圖1a所示，則沉井的直徑需要達到120m(基底面積11310m2)，且入土深度要達到90m，方能滿足上部結構的水平位移控制要求。如將截面型式改為120mX95m的矩形截面(基底面積11302m2)，如圖1b所示，則入土深度可減小到66m。上述兩種型式沉井基礎規(guī)模巨大，造價高，且難以施工。如將單個沉井拆成兩個小沉井，如圖1c所示，并隔開一定的距離，相同水平位移控制要求下，入土深度66m時，基底面積減小到8025m2 (前沉井平面尺寸80mX 40m、后沉井平面尺寸IOOmX 50m)?；炷劣昧康玫接行Ы档?。
[0004]圖2是相同水平位移控制標準下圓形沉井基礎方案、矩形沉井基礎方案和分體式沉井基礎方案三種沉井基礎不同截面型式沉井比較的示意圖，通過對圖2的分析可以看出，采用兩個沉井前后排列并用鋼系梁連接的分體式沉井基礎方案，相對于圓形沉井基礎方案和矩形沉井基礎方案，具有入土深度淺、基底面積小、水平位移控制能力強的優(yōu)點。但是，該分體式沉井基礎方案基礎入土深度仍較深，且后沉井內(nèi)填芯高度超過70m，重量大，地震荷載作用下附加慣性力很大。
[0005]為進一步減小基礎入土深度，減少填芯混凝土厚度，降低工程造價，亟需提供一種新型的沉井基礎方案。
實用新型內(nèi)容
[0006](一 )要解決的技術問題
[0007]有鑒于此，本實用新型的主要目的是提供一種分體式沉井加樁復合錨碇基礎，以解決海洋深水環(huán)境下軟土地層條件中的特大跨徑橋梁錨碇基礎建設難題，達到在相同水平位移控制要求下，有效減小沉井入土深度、降低施工難度、減少工程造價的目的。
[0008]( 二 )技術方案
[0009]為達到上述目的，本實用新型提供了一種分體式沉井加樁復合錨碇基礎，該分體式沉井加粧復合鋪旋基礎包括如沉井1、后沉井2、連接如沉井與后沉井的多個鋼系梁3、在前沉井與后沉井的井筒內(nèi)打設于地基的多根鋼管樁4，以及固接于前沉井與后沉井之上的錨體5，其中:前沉井I及后沉井2均包括外壁板6、隔墻7、井筒8、頂板9、封底混凝土 10、底板11和填芯12;前沉井I及后沉井2均為外包20~30mm厚鋼殼的鋼筋混凝土沉井；錨體5包括后錨室13、錨塊14、前錨室15、散索鞍16、散索鞍橫梁17、散索鞍支墩18。
[0010]上述方案中，所述前沉井I和后沉井2的平面形式是圓端形或倒圓角矩形的鋼殼鋼筋混凝土結構，頂板9厚度= 5~IOm,封底混凝土 10厚度t2 = 8~14m,底板11厚度t3=2~5m,外壁板6厚度t3 = I~4m,隔墻7厚度t4 = I~2m。
[0011]上述方案中，所述前沉井I寬度B1 = 20~40m，后沉井2寬度B2=20~60m，B1≤B2。前沉井I的長度L1 ( 2Bi，后沉井2的長度L2 ( 2B2。
[0012]上述方案中，所述鋼系梁3的數(shù)量為I~3個，鋼系梁3的高度t5 = 5~10m，鋼系梁3的寬度B3 = Lp
[0013]上述方案中，所述鋼管樁4通過封底混凝土 10和底板11與前后沉井連接，鋼管樁4直徑D1 = Im~3m。
[0014]上述方案中，通過后沉井2內(nèi)鋼管樁4提供抗拔承載力，能夠降低填芯12的厚度，前沉井I內(nèi)填芯12的厚度t 6 = 5~15m，后沉井2內(nèi)填芯12的厚度t7 = 15~40m。
[0015]上述方案中，所述錨體5的散索鞍支墩18設置在前沉井I上，錨體5的后錨室13放置在后沉井2上。
[0016](三)有益效果
[0017]從上述技術方案可以看出，本實用新型具有以下有益效果:
[0018]1、本實用新型提供的分體式沉井加樁復合錨碇基礎，通過將一個大沉井分為前沉井和后沉井，減小了沉井施工難度和入土深度，兩個沉井間隔一定距離，提高了抵抗彎矩的能力，沉井承載效率得以提高，解決了海洋深水環(huán)境下軟土地層條件中的大跨徑橋梁錨碇基礎的建設難題。
[0019]2、本實用新型提供的分體式沉井加樁復合錨碇基礎，通進在兩個沉井的井筒內(nèi)打設鋼管樁，進一步降低了沉井的入土深度、填芯的厚度要求，使得整個基礎在地震作用下的慣性力有效減小，工程造價得以降低。
[0020]3、本實用新型提供的分體式沉井加樁復合錨碇基礎，通過前沉井內(nèi)鋼管樁承擔壓力，后沉井內(nèi)鋼管樁承擔拉力，提高了彎矩的抵抗能力。通過前后沉井前墻頂部、后墻底部提供被動土抗力，充分發(fā)揮了淺層土體的水平承載能力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1a至圖1c是圓形沉井基礎方案、矩形沉井基礎方案和分體式沉井基礎方案三種沉井基礎型式的示意圖；
[0022]圖2是相同水平位移控制標準下圓形沉井基礎方案、矩形沉井基礎方案和分體式沉井基礎方案三種不同截面型式沉井基礎的比較示意圖；
[0023]圖3為本實用新型提供的分體式沉井加樁復合錨碇基礎的立面示意圖；
[0024]圖4為本實用新型提供的分體式沉井加樁復合錨碇基礎的平面示意圖；
[0025]圖5至圖12為本實用新型提供的分體式沉井加樁復合錨碇基礎的施工方法示意圖；
[0026]圖13是現(xiàn)有技術中的分體式沉井與本實用新型提供的分體式沉井加樁復合基礎的示意圖。
[0027]附圖標記:前沉井I;后沉井2;鋼系梁3;鋼管樁4;錨體5;外壁板6、隔墻7;井筒8;頂板9;封底混凝土 10;底板11;填芯12;后錨室13;錨塊14;前錨室15;散索鞍16;散索鞍橫梁17;散索鞍支墩18。
【具體實施方式】
[0028]為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明。
[0029]本實用新型提供的分體式沉井加樁復合錨碇基礎，采用分體沉井內(nèi)施打鋼管樁形成復合基礎方案，利用前沉井底部樁基的抗壓承載力與后沉井底部樁基的抗拔承載力形成力偶抵抗巨大的彎矩，通過沉井側壁被動土壓力和沉井基底摩擦力抵抗水平力。
[0030]如圖3和圖4所示，為本實用新型提供的分體式沉井加樁復合錨碇基礎的示意圖，該分體式沉井加粧復合鋪旋基礎包括如沉井1、后沉井2、連接如沉井與后沉井的多個鋼系梁3、在如沉井與后沉井的井筒內(nèi)打設于地基的多根鋼管粧4,以及固接于如沉井與后沉井之上的錨體5。
[0031]其中，前沉井I及后沉井2均包括外壁板6、隔墻7、井筒8、頂板9、封底混凝土 10、底板11和填芯12等；前沉井I及后沉井2均為外包20~30mm厚鋼殼的鋼筋混凝土沉井；錨體5包括后錨室13、錨塊14、前錨室15、散索鞍16、散索鞍橫梁17、散索鞍支墩18等。
[0032]前沉井I和后沉井2的平面形式可以是圓端形或倒圓角矩形的鋼殼鋼筋混凝土結構，頂板9厚度= 5~IOm , 封底混凝土 10厚度t2 = 8~14m,底板11厚度t3=2~5m,外壁板6厚度t3 = I~4m，隔墻7厚度t4 = I~2m。
[0033]前沉井I寬度B1 = 20~40m,后沉井2寬度B2=20~60m, B1≤B2。前沉井I的長度L1 ( 2Bi，后沉井2的長度L2 ( 2B2。
[0034]鋼系梁3的數(shù)量為I~3個，鋼系梁3的高度t5 = 5~10m，鋼系梁3的寬度B3 =
Li ο
[0035]鋼管樁4通過封底混凝土 10和底板11與前后沉井連接。鋼管樁4直徑D1 = Im~3m,且前沉井I內(nèi)的鋼管樁4與后沉井2內(nèi)的鋼管樁4直徑可不相等。
[0036]通過后沉井2內(nèi)鋼管樁4提供抗拔承載力，可降低填芯12的厚度。前沉井I內(nèi)填芯12的厚度t6 = 5~15m，后沉井2內(nèi)填芯12的厚度t7 = 15~40m。
[0037]錨體5的散索鞍支墩18設置在前沉井I上，錨體5的后錨室13放置在后沉井2上。
[0038]基于圖3和圖4所示的分體式沉井加樁復合錨碇基礎，本實用新型還提供了該分體式沉井加樁復合錨碇基礎的施工方法，該施工方法采用岸上土石圍堰內(nèi)預制鋼殼前沉井和鋼殼后沉井，采用拖輪將前沉井和后沉井浮運接高，到橋位處定位下沉；后沉井先下沉到位，前沉井后下沉到位，在沉井內(nèi)打樁，澆注封底混凝土并抽水干澆筑底板，在底板上進行填芯；采用大型浮吊吊裝鋼系梁，并在水下進行安裝，澆注前沉井和后沉井混凝土頂板，施工后錨室、錨塊、前錨室、散索鞍橫梁及散索鞍支墩，施工預應力錨固系統(tǒng)及散索鞍，張拉索股，完成沖刷防護。該施工方法的具體步驟包括:
[0039](I)岸上預制:如圖5所示，完成沉井預制場地圍堰并抽水，整平加固作業(yè)場地，在形成的干塢內(nèi)分別預制前后兩個無頂鋼殼沉井I和2。
[0040](2)浮運接高:如圖6所示，采用大馬力拖輪將前沉井I和后沉井2托運到深水區(qū)，澆筑外壁板6和隔墻7中的鋼殼混凝土，不斷增加沉井吃水深度；
[0041](3)定位下沉:如圖7所示，前沉井I和后沉井2浮運到現(xiàn)場定位，截面面積大的后沉井2先定位下沉，灌注鋼殼內(nèi)剩余混凝土，外壁板6外側及井筒8內(nèi)射水吸泥下沉，逐段接高，達到設計標高。截面面積小的前沉井I后下沉；
[0042](4)井內(nèi)打樁、沉井封底:如圖8所示，沉井達到設計標高后，采用液壓錘施打井筒8內(nèi)的鋼管樁4，澆注封底混凝土 10，抽水后干環(huán)境綁扎樁頂與底板11的鋼筋，澆筑底板11，實現(xiàn)沉井與鋼管樁4的可靠連接，之后進行填芯12的施工；
[0043](5)系梁吊裝、頂板施工:如圖9所示，待兩個沉井沉降及水平變位穩(wěn)定后，在兩個沉井之間利用大型浮吊吊裝鋼系梁3，搭設頂板混凝土施工平臺，澆注頂板9并養(yǎng)護，設錨體5預留鋼筋及各層冷卻管；
[0044](6)錨體施工:如圖10所示，分層分塊澆注錨體5混凝土，安裝散索鞍支墩18施工支架，澆注散索鞍支墩18混凝土，澆注過程滿足溫度控制要求；
[0045](7)澆注橫梁、張拉預應力、安裝錨固構件:如圖11所示，澆注散索鞍支墩橫梁17，張拉錨塊14預應力鋼束，安裝索股錨固構件；
[0046](8)散索鞍施工、主纜索股錨固、附屬設施施工:如圖12所示，澆注后錨室13、前錨室15底面、側面混凝土，散索鞍16安裝，主纜索股錨固，安裝工程附屬設施。
[0047]圖13示出了現(xiàn)有技術中的分體式沉井與本實用新型提供的分體式沉井加樁復合基礎的不意圖，可見，本實用新型提供的分體式沉井加粧復合基礎能有效提聞沉井水平承載力，減小入土深度，節(jié)省造價。
[0048]以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種分體式沉井加樁復合錨碇基礎，其特征在于，該分體式沉井加樁復合錨碇基礎包括如沉井(I)、后沉井(2)、連接如沉井與后沉井的多個鋼系梁(3)、在如沉井與后沉井的井筒內(nèi)打設于地基的多根鋼管樁(4)，以及固接于前沉井與后沉井之上的錨體(5)，其中: 前沉井(I)及后沉井(2)均包括外壁板(6)、隔墻(7)、井筒(8)、頂板(9)、封底混凝土(10)、底板(11)和填芯(12);前沉井(I)及后沉井(2)均為外包20~30mm厚鋼殼的鋼筋混凝土沉井；錨體(5)包括后錨室(13)、錨塊(14)、前錨室(15)、散索鞍(16)、散索鞍橫梁(17)、散索鞍支墩(18)。
2.根據(jù)權利要求1所述的分體式沉井加樁復合錨碇基礎，其特征在于，所述前沉井(I)和后沉井(2)的平面形式是圓端形或倒圓角矩形的鋼殼鋼筋混凝土結構，頂板(9)厚度h=5~IOm,封底混凝土(10)厚度t2 = 8~14m,底板(11)厚度t3=2~5m,外壁板(6)厚度t3 = I~4m,隔墻(7)厚度t4 = I~2m。
3.根據(jù)權利要求1所述的分體式沉井加樁復合錨碇基礎，其特征在于，所述前沉井(I)寬度B1 = 20~40m，后沉井⑵寬度民=20~60111，81≤82，前沉井(I)的長度L1SZB1，后沉井(2)的長度L2 ( 2B2。
4.根據(jù)權利要求1所述的分體式沉井加樁復合錨碇基礎，其特征在于，所述鋼系梁(3)的數(shù)量為I~3個，鋼系梁(3)的高度t5 = 5~10m，鋼系梁(3)的寬度B3 = Liq
5.根據(jù)權利要求1所述的分體式沉井加樁復合錨碇基礎，其特征在于，所述鋼管樁(4)通過封底混凝土(10)和底板(11)與前后沉井連接，鋼管樁⑷直徑D1 = Im~3m。
6.根據(jù)權利要求1所述的分體式沉井加樁復合錨碇基礎，其特征在于，通過后沉井(2)內(nèi)鋼管樁⑷提供抗拔承載力，能夠降低填芯(12)的厚度，前沉井⑴內(nèi)填芯(12)的厚度t6 = 5~15m,后沉井⑵內(nèi)填芯(12)的厚度t7 = 15~40m。
7.根據(jù)權利要求1所述的分體式沉井加樁復合錨碇基礎，其特征在于，所述錨體(5)的散索鞍支墩(18)設置在前沉井⑴上，錨體(5)的后錨室(13)放置在后沉井(2)上。
【文檔編號】E02D27/12GK203639929SQ201320580857
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權日:2013年9月18日
【發(fā)明者】劉高, 張喜剛, 付佰勇, 過超 申請人:中交公路長大橋建設國家工程研究中心有限公司