CN102561379A - 一种新型桥梁设置基础及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型桥梁设置基础及其施工方法，所述基础包括若干矩形的沉箱，所述沉箱包括由沉箱底板、外壁及纵、横隔墙构成的填石舱格和连接舱格，且构成设置基础外立面的沉箱底部设有箱趾，沉箱间设有至少一处由三对凸墙构成的止水企口，中间一对凸墙之间填充有橡胶止水带，相邻的沉箱之间通过连接舱格和型钢杆件相连。各个沉箱分别预制、运输、定位安装，通过基床升浆、沉箱间止水、舱格填充、沉箱连接、胸墙浇筑将沉箱组合构成整体设置基础。本发明采用组合沉箱设置基础施工方法，具有对预制场地及运输、起重设备的要求低，施工方便，周转材料设备省，减少水上施工工作量和作业时间，质量、安全有保障的优点。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁设置基础技术领域，具体说是一种新型桥梁设置基础及其施工方法。
背景技术
设置基础在国内外海上桥梁基础工程中有着广泛的应用，主要有以下几种施工方法：整体预制自浮辅助设备定位安装法、整体预制浮吊安装法等。
整体预制自浮辅助设备定位安装法：需先修建大型船坞，在船坞中完成桥梁的基础构件整体预制，后将基础构件自浮或采用措施辅助浮运至墩位，定位船或重锚定位下沉，将基础构件安装已处理好的底基础上的一种施工方法。该施工方法需要建造大型船坞，且对水深条件有较高的要求。
整体预制浮吊安装法：对中小型基础构件在预制场集中预制，通过驳船运输至桥位处，利用大型吊船（大型浮吊）安装的方法。预制浮吊安装的方法要求有相应吊重的大型吊船，投入大，建造周期长，而且在无明确目标下设计制造特大型浮吊等设备是不现实的，一定程度上制约了基础构件预制规模。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种新型桥梁设置基础及其施工方法，即采用组合沉箱设置基础施工方法，具有对预制场地及运输、起重设备的要求低，施工方便，周转材料设备省，减少水上施工工作量和作业时间，质量、安全有保障的优点。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种新型桥梁设置基础，其特征在于，包括：
若干矩形的沉箱，所述沉箱包括由沉箱底板、外壁及纵、横隔墙构成的填石舱格和连接舱格，且构成设置基础外立面的沉箱底部设有箱趾，沉箱间设有至少一处由三对凸墙构成的止水企口，中间一对凸墙之间填充有橡胶止水带，
相邻的沉箱之间通过连接舱格和型钢杆件相连。
在上述技术方案的基础上，新型桥梁设置基础的施工方法为：各个沉箱分别预制、运输、定位安装，通过基床升浆、沉箱间止水、舱格填充、沉箱连接、胸墙浇筑将沉箱组合构成整体设置基础。
上述新型桥梁设置基础的施工方法，其特征在于，其具体步骤如下：
1）设置基础的基槽开挖：采用大型挖泥船开挖基槽至设计标高，必要时爆破后再挖掘；
2）基床抛填石块：在开挖好的基槽内抛填石块，抛石前检查基槽回淤情况，若淤泥的厚度及容重超过设计、规范要求，采用专业清淤船进行清淤；
3）基床整平及土工布铺设：抛石基床经夯实后采用潜水刮道整平，基床边坡人工铺设土工布后均匀覆盖袋装碎石，土工布伸入沉箱底部至少2m；
4）沉箱整体预制：沉箱在预制场台座上进行整体预制，采用大块钢模板分多层浇筑，预制时进行升浆预埋管及止水企口橡胶止水带预埋件的预埋；
5）沉箱出运：采用半潜驳下潜出运工艺，将沉箱从预制台座气囊法平移至坐底式半潜驳，半潜驳排水起浮后由拖轮拖至沉放现场，半潜驳下潜，沉箱出驳；
6）沉箱精确定位安装：沉箱安装选择平潮期进行，首个沉箱采用定位船配合重锚绞缆定位；沉箱出驳后，拖轮拖沉箱靠定位船，沉箱上设卷扬机，通过钢丝绳、滑轮组与定位船及重锚连接，平面位置偏差较大时，通过定位船的锚机绞缆来进行调整，偏差较小时通过卷扬机来调整，满足安装精度后，注水下沉就位；
其余沉箱出驳，拖轮拖运到位后，以已安装沉箱为依托，逐个安装，在相邻两个沉箱顶拉环之间交叉布置钢丝绳及倒链，在凸墙接缝处设置硬木块，通过反复收放倒链及注水调整，将沉箱沉放就位；
箱内及时灌水，以免偏斜对基床造成偏载，在经历2个低潮后，复测位置符合质量标准后，转入下道工序；
7）沉箱舱内填石：向沉箱内除连接舱格以外的舱格均匀抛填石块；
8）基床升浆及填石舱格升浆：在沉箱顶部搭设升浆平台，通过沉箱壁中预埋的升浆预埋管钻孔至基床底，在平台上进行制浆，平升法升浆，先后进行基床升浆和填石舱格升浆；
9）沉箱止水企口橡胶止水带安装及混凝土浇筑：在企口中间一对凸墙之间安装橡胶止水带，止水带两侧企口中采用导管法浇筑混凝土，完成设置基础止水工作；
10）已升浆填石舱格浇筑封顶混凝土：已升浆的填石舱格浇筑封顶混凝土，按设计布设胸墙预埋钢筋；
11）胸墙混凝土浇筑：绑扎钢筋，浇筑已填石舱格胸墙混凝土，浇筑分块进行，各块体施工缝之间预留橡胶止水带和预埋钢筋；
12）沉箱连接舱格及沉箱间抽水：将沉箱连接舱格中和沉箱间的水抽干；
13）连接舱格型钢杆件安装及混凝土浇筑：在连接舱格安装沉箱间型钢杆件，分层浇筑连接舱格及沉箱间混凝土至沉箱顶面，按设计布设胸墙预埋钢筋；
14）胸墙中部混凝土浇筑：绑扎钢筋，浇筑胸墙中部混凝土，即完成设置基础施工。
在上述技术方案的基础上，沉箱整体预制时，每个沉箱重量控制在3000t～4000t；大块钢模板分多层浇筑时，分层高度为5～6m。
本发明所述的新型桥梁设置基础及其施工方法，采用组合沉箱设置基础施工方法，具有对预制场地及运输、起重设备的要求低，施工方便，周转材料设备省，减少水上施工工作量和作业时间，质量、安全有保障的优点。
本发明所述的新型桥梁设置基础及其施工方法，将设置基础分块预制，各预制体相对尺寸及重量大大减小，降低了预制场地及运输、起重设备的要求，便于制作及水上施工，减少水上施工工作量和作业时间，提高工程质量、加快工程进度和减少施工风险，工程造价低的优点。本发明对于近海、海湾等水深、浪高水文条件下大型桥梁深水基础施工具有较强的适应性。
附图说明
本发明有如下附图：
图1 设置基础总体布置图，
图2 图1的左视图，
图3 首个沉箱精确定位示意图，
图4、图5 其他沉箱精确定位示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明所述的新型桥梁设置基础，包括：
若干矩形的沉箱，所述沉箱包括由沉箱底板、外壁及纵、横隔墙构成的填石舱格和连接舱格，且构成设置基础外立面的沉箱底部设有箱趾，沉箱间设有至少一处由三对凸墙构成的止水企口，中间一对凸墙填充有橡胶止水带，
相邻的沉箱之间通过连接舱格和型钢杆件相连。
图1所示的实施例中，包括顺时针依次排列的第一～第六沉箱1、2、3、4、5、6，六个沉箱排列成一矩形桥梁设置基础，如图1、2所示，每个沉箱由沉箱底板23、若干连接舱格8和填石舱格7（包括带凸墙9的填石舱格7）组成，所述连接舱格8和填石舱格7（包括带凸墙9的填石舱格7）由外壁12及纵隔墙13、横隔墙14构成，连接舱格8设有型钢杆件15，实施例中，第一沉箱1、第三沉箱3、第四沉箱4、第六沉箱6的两个侧面（与其他沉箱相连接的侧面）设有连接舱格8，其余两个侧面底部设有箱趾11，第二沉箱2、第五沉箱5的三个侧面（与其他沉箱相连接的侧面）设有连接舱格8，剩余一个侧面底部设有箱趾11，带凸墙9的填石舱格7设置在连接舱格的外侧，橡胶止水带10填充在中间一对凸墙9之间。
本发明还给出了上述新型桥梁设置基础的施工方法，所述设置基础由数个沉箱组合而成，各个沉箱分别预制、运输、定位安装，通过基床升浆、沉箱间止水、舱格填充、沉箱连接、胸墙浇筑将沉箱组合构成整体设置基础。
在上述技术方案的基础上，如图2、3、4、5所示，具体施工步骤为：
1）设置基础的基槽开挖：采用大型挖泥船开挖基槽至设计标高，必要时爆破后再挖掘；
2）基床抛填石块：在开挖好的基槽内抛填石块完成抛石基床21施工，抛石前检查基槽回淤情况，若淤泥的厚度及容重超过设计、规范要求，采用专业清淤船进行清淤；
3）基床整平及土工布铺设：抛石基床21经夯实后采用潜水刮道整平，基床边坡人工铺设土工布后均匀覆盖袋装碎石25，土工布伸入沉箱底部至少2m；
4）沉箱整体预制：沉箱22在预制场台座上进行整体预制，采用大块钢模板分多层浇筑，预制时进行升浆预埋管及止水企口橡胶止水带预埋件的预埋；
5）沉箱出运：采用半潜驳下潜出运工艺，将沉箱从预制台座气囊法平移至坐底式半潜驳，半潜驳排水起浮后由拖轮拖至沉放现场，半潜驳下潜，沉箱出驳；
6）沉箱定位安装：沉箱安装选择平潮期进行，首个沉箱1采用定位船31配合重锚32绞缆定位；沉箱出驳后，拖轮拖沉箱靠定位船31，沉箱上设卷扬机34，通过钢丝绳36、滑轮组35与定位船31及重锚32连接，平面位置偏差较大时，通过定位船31的锚机33绞缆来进行调整，偏差较小时通过卷扬机来调整，满足安装精度后，注水下沉就位；
其余沉箱出驳，拖轮拖运到位后，以已安装沉箱为依托，逐个安装，沉箱顶设置拉环43，在两个沉箱顶拉环43之间交叉布置钢丝绳41及倒链42，在凸墙9接缝处设置硬木块44，通过反复收放倒链42及注水调整，将沉箱沉放就位；
沉箱内及时灌水，以免偏斜对基床造成偏载，在经历2个低潮后，复测位置符合质量标准后，转入下道工序；
7）沉箱舱内填石：向沉箱22内除连接舱格8以外的填石舱格7均匀抛填石块；
8）基床升浆及填石舱格升浆：在沉箱顶部搭设升浆平台，通过沉箱壁中预埋的升浆预埋管钻孔至基床底，在平台上进行制浆，平升法升浆，先后基床升浆和填石舱格升浆；
9）沉箱止水企口橡胶止水带安装及混凝土浇筑：在企口中间一对凸墙9之间安装橡胶止水带10，止水带两侧企口中采用导管法浇筑混凝土，完成设置基础止水工作；
10）已升浆填石舱格浇筑封顶混凝土：已升浆的填石舱格浇筑封顶混凝土，按设计布设胸墙24预埋钢筋；
11）胸墙混凝土浇筑：绑扎钢筋，浇筑已填石舱格胸墙混凝土，浇筑分块进行，各块体施工缝之间预留橡胶止水带和预埋钢筋；
12）沉箱连接舱格及沉箱间抽水：将沉箱连接舱格8中和沉箱间的水抽干；
13）连接舱格型钢杆件安装及混凝土浇筑：在连接舱格8安装沉箱间型钢杆件15，分层浇筑连接舱格及沉箱间混凝土至沉箱顶面，按设计布设胸墙预埋钢筋；
14）胸墙中部混凝土浇筑：绑扎钢筋，浇筑胸墙中部混凝土，即完成设置基础施工。
在上述技术方案的基础上，沉箱整体预制时，每个沉箱重量控制在3000t～4000t；大块钢模板分多层浇筑时，分层高度为5～6m。
以下为本发明的一个实施例：
以沉箱设置基础为69m×44m，高度为17m，场地地质条件为淤泥质粘土层、粘土层、强风化岩层、中风化岩层，持力层为中风化岩层地基为例，具体施工步骤如下：
1）基槽开挖
采用大型抓斗式挖泥船开挖基槽至设计标高，必要时爆破后再挖掘。开挖深度大于3m时采用分层开挖，基槽尺寸、深度偏差满足规范要求。挖出土石方由泥驳运至弃泥地点进行抛弃。挖泥船配备GPS，通过设置基础横桥向两侧设置的4个混凝土锚碇绞缆移位。
2）基床抛石
采用方驳+反铲施工方法在基槽内抛填石块，抛石船依靠横跨基床方驳对标定位，抛填石料采用10～100kg（粒径8～15cm）块石，按每层2m厚度分层进行，抛石前检查基槽回淤情况，若淤泥的厚度大于0.3m及容重大于12.6KN/m3时，采用专业清淤船进行清淤。基床抛石顶面不能超过设计高程0～-50cm范围。
3）基床整平及土工布铺设
基床夯实验收合格后，采用潜水刮道整平基床。沉降预留量如下：基床厚度为1～1.5m时，预留10cm；1.5～2m时，预留12cm；超过2m时，预留15cm。
土工布人工铺设，基床外边坡全部铺设土工布，其上均匀覆盖袋装碎石，土工布伸入沉箱内不少于2m。
4）沉箱预制
按照每个沉箱3000～4000t的原则，将设置基础分解设计为可组合的多个沉箱，沉箱在专门的预制场台座上进行预制施工，采用大片钢模板分3层浇筑，分层高度按5～6m进行控制。预制时预埋箱壁升浆预埋管、橡胶止水带预埋件及安装拉环。沉箱外形尺寸偏差满足规范要求。
5）沉箱出运
采用半潜驳下潜出运工艺，卷扬机牵引沉箱从预制台座气囊法平移至坐底式半潜驳，共采用12根直径1m的气囊和6根接应气囊，半潜驳在潮位到达高平潮前2～3小时与码头进行对接，确保有充足的时间完成沉箱上驳，并在高平潮前抽水船艉安全浮起，脱离码头。
半潜驳起浮后，拖轮拖半潜驳至现场，在满足半潜驳下潜水深的水域顺流驻位下潜，沉箱顺水流方向出驳。出运时，气象、海况满足波高≤1.0m，风速≤6级，流速≤1.0m/s，能见度＞1000m。
6）沉箱定位安装
沉箱安装选择平潮期进行。
首个沉箱采用定位船配合重锚绞缆定位。定位船在靠近安装的基床位置附近，顺基础轴线方向下锚定位，沉箱出驳后，拖轮傍拖法拖沉箱靠定位船，沉箱上设卷扬机，设置钢丝绳及滑轮组与定位船及重锚连接，以便调整沉箱与定位船的相对位置。平面位置偏差较大时，通过定位船的锚机绞缆来进行调整，偏差较小时通过卷扬机来调整。满足安装精度且沉箱稳定后，沉箱使用潜水泵注水下沉，如沉箱位置测量监控发生变动，则停止注水，重新调整沉箱位置，再注水下沉，确保满足安装精度要求。
其余沉箱以已安装沉箱为依托，顺时针逐个进行安装，顺序由第一沉箱开始，至第六沉箱结束。沉箱出驳后，用拖轮拖至安装位置，迅速在两个沉箱上交叉布置钢丝绳及倒链，均匀注水下沉，待沉箱底部离基床约0.5m时（即沉箱顶部高于已安装沉箱顶0.5m）,逐步收紧倒链。
沉箱定位用的调整装置有2种设置形式：
第一种形式是在每个沉箱布置8个拉环，分别位于沉箱外壁及止水凸墙顶面。安装时止水凸墙处拉环倒链及硬木块用来调整安装缝宽，沉箱外壁上拉环倒链用来调整沉箱与已安装沉箱的相对平面位置。
第二种形式是在每个沉箱布置4个拉环，位于沉箱外壁上。安装时每个拉环上分别采用钢丝绳及倒链与已安装沉箱拉环对拉和斜拉，同时在沉箱间设置硬木块，来达到对缝宽和平面位置的调整控制。
在平潮时间内，通过反复收放倒链及注水调整，测量监控沉箱前后沿高差的变化，如此反复调整，将沉箱沉放到正确位置。
沉箱安放后，箱内及时灌水，让沉箱始终保持水平状态，以免偏斜对基床造成偏载，在经历2个低潮后，复测位置符合质量标准后，转入下道工序。
7）沉箱舱内填石
沉箱安装到位后，及时向沉箱内填石舱格抛填石块，抛填厚度8.5m，部分舱格11.5m。采用方驳配反铲抛填，抛填不到的舱格采用溜槽工艺进行抛填。各舱格填石速度要均匀，从沉箱中心向四周填充，舱格内填石高差不大于1m，减小沉箱不均匀沉降。
8）基床升浆及舱格升浆
在沉箱顶部搭设基床升浆平台，利用沉箱壁中的升浆预埋管在基床中钻进至基床底，清孔后进行基床升浆作业。升浆采用平升工艺，以每个沉箱范围作为一个升浆单元，从一侧外壁向另一侧外壁逐排进行。在基床升浆完成后，接着进行舱格内的升浆，工艺同样采用平升工艺，保证沉箱荷载的均匀提升。浆液制备直接在升浆平台上进行，原材料由运输船舶从陆上运输。
9）沉箱企口橡胶止水带安装及混凝土浇筑
在企口中间一对凸墙之间安装橡胶止水带，止水带两侧企口中采用导管法浇筑混凝土，两侧混凝土灌注速率均匀，避免新灌混凝土压力差拉脱止水带，完成设置基础止水工作。
10）已升浆填石舱格浇筑封顶混凝土
已升浆的填石舱格浇筑封顶混凝土至沉箱顶面50cm下方位置，按设计布设胸墙预埋钢筋。
11）胸墙混凝土浇筑
绑扎钢筋，浇筑已填石舱格胸墙混凝土，浇筑分块进行，各块体施工缝之间预留橡胶止水带和预埋钢筋，加强各块体之间止水和连接效果。
12）沉箱连接舱格及沉箱间抽水
将沉箱连接舱格中和沉箱间的水抽干，对个别部位有渗漏的地方采取堵漏措施。
13）连接舱格型钢杆件安装及混凝土浇筑：在连接舱格安装沉箱间型钢杆件，分层浇筑连接舱格及沉箱间混凝土至沉箱顶面，按设计布设胸墙预埋钢筋。
14）胸墙中部混凝土浇筑
绑扎钢筋，浇筑胸墙中部混凝土，即完成设置基础施工。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (4)
1.一种新型桥梁设置基础，其特征在于，包括：
若干矩形的沉箱，所述沉箱包括由沉箱底板、外壁及纵、横隔墙构成的填石舱格和连接舱格，且构成设置基础外立面的沉箱底部设有箱趾，沉箱间设有至少一处由三对凸墙构成的止水企口，中间一对凸墙之间填充有橡胶止水带，
相邻的沉箱之间通过连接舱格和型钢杆件相连。
2.一种权利要求1所述的新型桥梁设置基础的施工方法，其特征在于：各个沉箱分别预制、运输、定位安装，通过基床升浆、沉箱间止水、舱格填充、沉箱连接、胸墙浇筑将沉箱组合构成整体设置基础。
3.如权利要求2所述的新型桥梁设置基础的施工方法，其特征在于，其具体步骤如下：
1）设置基础的基槽开挖：采用大型挖泥船开挖基槽至设计标高，必要时爆破后再挖掘；
2）基床抛填石块：在开挖好的基槽内抛填石块，抛石前检查基槽回淤情况，若淤泥的厚度及容重超过设计、规范要求，采用专业清淤船进行清淤；
3）基床整平及土工布铺设：抛石基床经夯实后采用潜水刮道整平，基床边坡人工铺设土工布后均匀覆盖袋装碎石，土工布伸入沉箱底部至少2m；
4）沉箱整体预制：沉箱在预制场台座上进行整体预制，采用大块钢模板分多层浇筑，预制时进行升浆预埋管及止水企口橡胶止水带预埋件的预埋；
5）沉箱出运：采用半潜驳下潜出运工艺，将沉箱从预制台座气囊法平移至坐底式半潜驳，半潜驳排水起浮后由拖轮拖至沉放现场，半潜驳下潜，沉箱出驳；
6）沉箱精确定位安装：沉箱安装选择平潮期进行，首个沉箱采用定位船配合重锚绞缆定位；沉箱出驳后，拖轮拖沉箱靠定位船，沉箱上设卷扬机，通过钢丝绳、滑轮组与定位船及重锚连接，平面位置偏差较大时，通过定位船的锚机绞缆来进行调整，偏差较小时通过卷扬机来调整，满足安装精度后，注水下沉就位；
其余沉箱出驳，拖轮拖运到位后，以已安装沉箱为依托，逐个安装，在相邻两个沉箱顶拉环之间交叉布置钢丝绳及倒链，在凸墙接缝处设置硬木块，通过反复收放倒链及注水调整，将沉箱沉放就位；
沉箱内及时灌水，以免偏斜对基床造成偏载，在经历2个低潮后，复测位置符合质量标准后，转入下道工序；
7）沉箱舱内填石：向沉箱内除连接舱格以外的舱格均匀抛填石块；
8）基床升浆及填石舱格升浆：在沉箱顶部搭设升浆平台，通过沉箱壁中预埋的升浆预埋管钻孔至基床底，在平台上进行制浆，平升法升浆，先后进行基床升浆和填石舱格升浆；
9）沉箱止水企口橡胶止水带安装及混凝土浇筑：在企口中间一对凸墙之间安装橡胶止水带，止水带两侧企口中采用导管法浇筑混凝土，完成设置基础止水工作；
10）已升浆填石舱格浇筑封顶混凝土：已升浆的填石舱格浇筑封顶混凝土，按设计布设胸墙预埋钢筋；
11）胸墙混凝土浇筑：绑扎钢筋，浇筑已填石舱格胸墙混凝土，浇筑分块进行，各块体施工缝之间预留橡胶止水带和预埋钢筋；
12）沉箱连接舱格及沉箱间抽水：将沉箱连接舱格中和沉箱间的水抽干；
13）连接舱格型钢杆件安装及混凝土浇筑：在连接舱格安装沉箱间型钢杆件，分层浇筑连接舱格及沉箱间混凝土至沉箱顶面，按设计布设胸墙预埋钢筋；
14）胸墙中部混凝土浇筑：绑扎钢筋，浇筑胸墙中部混凝土，即完成设置基础施工。
4.如权利要求3所述的新型桥梁设置基础的施工方法，其特征在于：沉箱整体预制时，每个沉箱重量控制在3000t～4000t；大块钢模板分多层浇筑时，分层高度为5～6m。
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