CN101962958B - 一种沉井与桩组成的桥梁复合基础及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种沉井与桩组成的桥梁复合基础及施工方法，涉及桥梁技术。复合基础由沉井和桩组成，沉井隔墙为纵横向墙体结构，在隔墙交界处有沉桩预留孔，钢管桩或混凝土打入桩通过该孔下沉。施工方法：首节沉井制作、浮运到桥位设计位置定位，井壁及隔墙中灌水下沉，节段接高，直到沉井着床，沉井井壁及隔墙中浇筑混凝土。沉井吸泥下沉，继续接高，当沉井接高至设计标高后，浇筑沉井封底混凝土。在沉井外周抛石防护，井孔中抽水或填芯，施工沉井顶板。沉桩预留孔中沉桩后，在预留孔内浇筑混凝土，实现沉井与桩的连接。本发明的桥梁复合基础，适用于深水软土地基，既能发挥沉井刚度大、作为桩基施工围护结构的优势，又能发挥桩基控制沉降的特点。

Description

一种沉井与桩组成的桥梁复合基础及施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁技术领域，是一种隔墙中设置预留孔的沉井与桩组成的新型桥梁基础结构形式和在沉井预留孔中沉桩的复合基础施工方法。 

背景技术

沉井基础是指一个空的或多室井箱结构，利用自重及井孔内除土、穿越海(江、河)水深与覆盖层，到达预定高程，在井筒内清基或岩面处理，浇筑水下混凝土封底，形成的桥梁基础。根据施工方法的不同可分为筑岛下沉重型沉井、浮运下沉自浮式沉井、浮运直接设置自浮式沉井等几类。沉井的优点是刚度大、抵抗水平荷载能力强、施工不需要防水围堰。缺点是当地层为坚硬粘土层时，下沉速度慢，周期长、费用高。 

桩基础是由承台把一组桩连接在一起的基础。承台一般为钢筋混凝土结构。桩基础的优点是造价低、穿越土层深、沉降控制效果好。缺点是桩基础刚度小，施工需要庞大的钢围堰，深水区施工难度大。 

综合沉井和桩二者的优点，近年来沉井与桩组成的复合基础也开始出现。如我国广东江村南北大桥基础为克服岩溶发育、覆盖层不稳定的问题，采用了沉井加冲孔桩的复合基础。沉井下沉到粘土层，然后在沉井井孔中加冲孔桩，冲孔桩穿过覆盖层、不稳定溶岩和多层溶岩，直到稳定的基岩。 

南京长江大桥2、3号墩采用先将沉井下沉到一定深度，再在井孔内下沉管柱到达岩盘的复合基础方案。解决了围堰过高、钢板桩太长、抽水太深和管柱长细比不当、桥墩位移超限等问题。 

上述沉井加桩复合基础均有如下共同的缺点：1、沉井与桩通过封底混凝土进行连接，施工质量不易保证，受力机理复杂；2、封底后沉井内均留有水，井孔内空间的浮力作用没有发挥出来；3、封底混凝土浇筑必须在桩施工完成后进行，软弱土地基适用性不强，工后沉降较大。4、上述基础仅仅作为普通桥梁基础，无法作为悬索桥锚碇基础。 

发明内容

本发明的目的是提供一种沉井与桩组成的桥梁复合基础及施工方法，以克服现有技术的缺点。本发明的沉井与桩组成的复合基础，可在不同水深、不同施工环境(海洋或内河等)中采用。 

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是： 

一种沉井与桩组成的桥梁复合基础，包括沉井和桩；沉井包括井壁、隔墙、井孔、封底混凝土和顶板，其中，隔墙为纵横向墙体结构；其在沉井纵横隔墙交界处设置沉桩预留孔，钢管桩或混凝土打入桩均通过该孔下沉，待桩基施工到位后，在桩与沉桩预留孔孔壁之间浇筑混凝土，以实现沉井与桩的牢固连接。 

所述的沉井与桩组成的桥梁复合基础，其所述沉井，其底部首节为钢壳沉井，其上为片体拼装节段接高；沉井井壁及隔墙中浇筑混凝土，按需要接高，至设计标高。 

一种所述的沉井与桩组成的桥梁复合基础的施工方法，其包括步骤：A)在岸上制作首节钢壳沉井，整体浮运到桥位设计位置处定位；B)沉井井壁及隔墙中灌水下沉，沉井井壁及隔墙中浇筑混凝土，节段接高，直到沉井着床；C)沉井吸泥下沉，继续接高，直至设计标高；D)浇筑沉井封底混凝土，在沉井外周进行抛石防护；E)在井孔中抽水或填芯后，浇筑顶板；F)在沉桩预留孔中沉桩；G)在桩与沉桩预留孔壁之间浇筑混凝土，完成复合基础施工。 

所述的沉井与桩组成的桥梁复合基础的施工方法，其包括下列步骤： 

1)首节沉井制作：加工钢壳沉井预制块件，将钢壳沉井预制块件运送到拼装作业现场，完成钢壳沉井第一节整体拼装，同时铺设滑道，首节沉井通过滑道缓慢下水；进行首节沉井密水试验； 

2)首节沉井浮运：首节沉井自浮，完成首节沉井下沉、定位的锚固系统安装，用拖轮将首节沉井整体浮运到下沉位置； 

3)首节沉井定位：用导向船将首节沉井就位、系缆、定位； 

4)沉井灌水下沉：干浇刃脚混凝土；沉井采用片体拼装接高，灌水下沉，重复片体拼装接高和灌水，直至沉井着床，浇筑沉井井壁及隔墙内 混凝土； 

5)沉井吸泥下沉：接高沉井，吸泥使沉井下沉，重复接高施工，直至沉井达到设计标高； 

6)沉井封底、封顶：沉井内进行清基堵漏，浇筑封底混凝土，同时抛石防护，浇筑顶板； 

7)桩基施工：通过沉桩预留孔沉桩，进行基底压浆施工，沉桩预留孔内灌注混凝土，完成复合基础施工。 

所述的沉井与桩组成的桥梁复合基础施工方法，其所述(5)步中，接高沉井，可采用钢沉井节段，也可采用混凝土沉井节段，沉井平面可为方形、圆形或椭圆形。 

所述的沉井与桩组成的桥梁复合基础施工方法，其所述(6)步中，对作为锚碇基础的复合基础，在沉井内抛设填芯，对作为桥墩基础的复合基础，抽取沉井内的水，并对封底混凝土做适当密封处理；该施工步骤对沉井内抽水或填芯，目的是抵消或抵抗上部结构荷载，实现基础沉降的控制。 

所述的沉井与桩组成的桥梁复合基础施工方法，其所述(7)步中，桩为钢管桩或混凝土打入桩；桩沉设到位后，留在预留孔中的桩基锚固长度根据桩基承载力、连接混凝土抗剪强度等进行确定。 

所述的沉井与桩组成的桥梁复合基础施工方法，其所述(7)步中，沉桩预留孔中浇筑的混凝土为现场配制的水下高性能、微膨胀、不离析混凝土。 

本发明的“一种沉井与桩组成的桥梁复合基础及施工方法”具有以下优点： 

(1)桩通过隔墙交界处的沉桩预留孔灌注混凝土实现沉井与桩的牢固连接，受力明确，桩基施工方便。 

(2)桩基的施工，在封底混凝土甚至上部结构施工以后进行，可增加施工期土体的压密固结，减小基础的工后沉降。 

(3)沉井内抽水或填芯来抵消或抵抗上部荷载，具备补偿基础的优点。 

附图说明

图1为本发明的一种沉井与桩组成的桥梁复合基础立剖面结构示意图； 

图2为本发明的一种沉井与桩组成的桥梁复合基础平剖面结构示意图； 

图3为本发明的一种沉井与桩组成的桥梁复合基础首节沉井制作施工过程示意图；其中：第一阶段：首节沉井制作 

1.加工钢壳沉井预制块件； 

2.将钢壳沉井预制块件运送到拼装作业现场； 

3.完成钢壳沉井第一节整体拼装，同时铺设滑道，使用滑道缓慢下水； 

4.进行沉井密水试验； 

图4为本发明的一种沉井与桩组成的桥梁复合基础首节沉井浮运施工过程示意图；其中：第二阶段：首节沉井浮运 

1.首节沉井自浮； 

2.完成钢壳沉井下沉、定位的锚碇系统； 

3.用拖轮将钢壳沉井整体浮运至下沉位置； 

图5为本发明的一种沉井与桩组成的桥梁复合基础首节沉井定位施工过程示意图；其中：第三阶段：首节沉井定位 

1.用导向船使钢壳沉井就位、系缆、定位； 

图6为本发明的一种沉井与桩组成的桥梁复合基础沉井灌水下沉施工过程示意图；其中：第四阶段：沉井灌水下沉 

1.干浇刃脚混凝土； 

2.钢壳沉井采用片体拼装接高； 

3.钢壳沉井灌水下沉； 

4.重复2、3直至沉井着床； 

5.在钢壳沉井井壁及隔墙中浇筑混凝土； 

图7为本发明的一种沉井与桩组成的桥梁复合基础沉井吸泥下沉施工过程示意图；其中：第五阶段：沉井吸泥下沉 

1.接高沉井； 

2.吸泥使沉井下沉； 

3.重复1、2直至沉井达到设计标高； 

图8为本发明的一种沉井与桩组成的桥梁复合基础沉井封底和封顶施工过程示意图；其中：第六阶段：沉井封底和封顶 

1.沉井内进行清基、堵漏； 

2.浇筑封底混凝土； 

3.对桥墩基础、抽取沉井内的水； 

4.对锚碇基础，在沉井内抛设填芯； 

5.浇筑顶板混凝土，同时抛石防护； 

图9为本发明的一种沉井与桩组成的桥梁复合基础桩基施工和桩底压浆施工过程示意图；其中：第七阶段：桩基施工、基底压浆 

1.混凝土管桩或钢管桩打设； 

2.桩基施工完成后，进行基底压浆施工； 

图10为本发明的施工方法的一种沉井与桩组成的桥梁复合基础施工方法流程框图。 

具体实施方式

请参见图1、2，为本发明的“一种沉井与桩组成的桥梁复合基础及施工方法”的复合基础结构示意图，图中有：顶板1、井壁2、隔墙3、封底混凝土4、井孔5、沉桩预留孔6、桩7、抛石8、海(或江、河)床9。 

其中，隔墙3为纵横向墙体结构；其在沉井纵横隔墙3交界处设置沉桩预留孔6，钢管桩或混凝土打入桩7均通过该沉桩预留孔6下沉，待桩基施工到位后，在桩7与沉桩预留孔6孔壁之间浇筑混凝土，以实现沉井与桩7的牢固连接。 

本发明的“一种沉井与桩组成的桥梁复合基础及施工方法”用于跨海(或江、河)桥梁基础中。沉井由顶板1、井壁2、隔墙3、封底混凝土4、井孔5和沉桩预留孔6组成。桩7根据类型可分别采用钢管桩或混凝土打入桩。沉井底部首节采用钢壳沉井结构和岸上制作、整体浮运的施工方法。首节沉井浮运到桥位设计位置处定位，井壁2及隔墙3中灌水下沉，节段接高，沉井井壁2及隔墙3中浇筑混凝土。直到沉井着床，沉井吸泥下沉，继续接高，当沉井接高至设计标高后，浇筑沉井封底混凝土4。在沉井外周进行抛石8防护，在井孔5中抽水或填芯，施工沉井顶板1。在沉桩预留孔6中施工桩7，桩7施工完成后，在预留孔6中浇筑混凝土实现沉井与桩7的牢固连接。 

本发明一种沉井与桩组成的桥梁复合基础及施工方法，施工步骤是： 

(1)首节沉井制作：加工钢壳沉井预制块件，将钢壳沉井预制块 件运送到拼装作业现场，完成钢壳沉井第一节井壁2、隔墙3的拼装，隔墙交界处设置预留孔6。同时铺设滑道，首节沉井通过滑道缓慢下水；进行首节沉井密水试验； 

(2)首节沉井浮运：首节沉井自浮，完成首节沉井下沉、定位的锚固系统安装，用拖轮将首节沉井整体浮运到下沉位置； 

(3)首节沉井定位：用导向船将首节沉井就位、系缆、定位； 

(4)沉井灌水下沉：干浇井壁2及隔墙3底的刃脚混凝土；沉井采用片体拼装接高，灌水下沉，重复片体拼装接高和灌水，直至沉井着床，浇筑沉井井壁2及隔墙3内混凝土； 

(5)沉井吸泥下沉：接高沉井，吸泥使沉井下沉，重复接高施工，直至沉井达到设计标高； 

(6)沉井封底、封顶：沉井内进行清基堵漏，浇筑封底混凝土4，同时抛石8防护，浇筑顶板1； 

(7)桩7施工：通过沉桩预留孔6施工桩7，进行基底压浆施工，沉桩预留孔6内灌注混凝土，完成复合基础施工。 

Claims (6)

1.一种沉井与桩组成的桥梁复合基础的施工方法，该沉井与桩组成的桥梁复合基础，包括沉井和桩；沉井包括井壁、隔墙、井孔、封底混凝土和顶板，其中，隔墙为纵横向墙体结构；在沉井纵横隔墙交界处设置沉桩预留孔，钢管桩或混凝土打入桩均通过该孔下沉，待桩基施工到位后，在桩与沉桩预留孔壁之间浇筑混凝土，以实现沉井与桩的牢固连接；所述沉井，其底部首节为钢壳沉井，其上为片体拼装节段接高；沉井井壁及隔墙中浇筑混凝土，按需要接高，至设计标高；其特征在于，该方法包括：

步骤：A)在岸上制作首节钢壳沉井，整体浮运到桥位设计位置处定位；

B)沉井井壁及隔墙中灌水下沉，节段接高，直到沉井着床，在沉井井壁及隔墙中浇筑混凝土；

C)沉井吸泥下沉，继续接高，直至设计标高；

D)浇筑沉井封底混凝土，在沉井外周进行抛石防护；

E)在井孔中抽水或填芯后，浇筑顶板；

F)在沉桩预留孔中沉桩；

G)在桩与沉桩预留孔壁之间浇筑混凝土，完成复合基础施工。

2.如权利要求1所述的沉井与桩组成的桥梁复合基础的施工方法，其特征在于，包括下列步骤：

1)首节沉井制作：加工钢壳沉井预制块件，将钢壳沉井预制块件运送到拼装作业现场，完成钢壳沉井第一节整体拼装，同时铺设滑道，首节沉井通过滑道缓慢下水；进行首节沉井密水试验；

2)首节沉井浮运：首节沉井自浮，完成首节沉井下沉、定位的锚固系统安装，用拖轮将首节沉井整体浮运到下沉位置；

3)首节沉井定位：用导向船将首节沉井就位、系缆、定位；

4)沉井灌水下沉：干浇刃脚混凝土；沉井采用片体拼装接高，灌水下沉，重复片体拼装接高和灌水，直至沉井着床后，浇筑沉井井壁及隔墙内混凝土；

5)沉井吸泥下沉：接高沉井，吸泥使沉井下沉，重复接高施工，直至沉井达到设计标高；

6)沉井封底、封顶：沉井内进行清基堵漏，浇筑封底混凝土，同时抛石防护，浇筑顶板；

7)桩基施工：通过沉桩预留孔沉桩，进行基底压浆施工，沉桩预留孔内灌注混凝土，完成复合基础施工。

3.如权利要求2所述的沉井与桩组成的桥梁复合基础施工方法，其特征在于，所述5)步中，接高沉井，采用钢沉井节段或采用混凝土沉井节段，沉井平面为方形、圆形或椭圆形。

4.如权利要求2所述的沉井与桩组成的桥梁复合基础施工方法，其特征在于，所述6)步中，对作为锚碇基础的复合基础，在沉井内抛设填芯，对作为桥墩基础的复合基础，抽取沉井内的水，并对封底混凝土做适当密封处理；该施工步骤对沉井内抽水或填芯，目的是抵消或抵抗上部结构荷载，实现基础沉降的控制。

5.如权利要求2所述的沉井与桩组成的桥梁复合基础施工方法，其特征在于，所述7)步中，桩为钢管桩或混凝土打入桩；桩沉设到位后，留在预留孔中的桩基锚固长度根据桩基承载力、连接混凝土抗剪强度进行确定。

6.如权利要求2所述的沉井与桩组成的桥梁复合基础施工方法，其特征在于，所述7)步中，沉桩预留孔中浇筑的混凝土为现场配制的水下高性能、微膨胀、不离析混凝土。

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