CN108755731A - 一种沉井基础及构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种沉井基础及构建方法，该沉井基础包括井筒及竖向分布的混凝土桩基，井筒的底部由封底混凝土封口，所述封底混凝土的顶部设有与井筒内壁固定连接的承台；所述混凝土桩基穿过封底混凝土后与承台一体连接，所述封底混凝土上开设有供混凝土桩基穿过的孔洞，混凝土桩基与相应孔洞间隙配合。本发明的沉井基础受力明确，设置于沉井底部的混凝土桩基用于解决地基承载力不足的问题，沉井和混凝土桩基具备相互补充的优点，可使基础自重荷载全部传递至地基，最大限度的发挥了沉井底部摩阻力作用，显著减少混凝土桩基顶部承受的结构水平推力。
Description
技术领域
本发明涉及一种沉井基础及构建方法，尤其涉及一种组合式沉井基础及构建方法。
背景技术
沉井结构是一个空的或多室井箱结构，一般由刃脚、井壁、隔墙、井孔、凹槽、射水管组和探测管、封底混凝土、顶盖诸部分组成，利用沉井的自重，在沉井内挖土使其下沉，达到设计标高后，进行封底混凝土、填芯混凝土、顶盖施工的一种桥梁基础。沉井结构可将上部荷载传至地基，具有埋深较大，整体性好，稳定性好等优点，不仅能承受较大的垂直和水平荷载，也可作为施工时的挡土和挡水围堰结构物，但沉井基础施工工期较长，施工难度较大，费用较高。
桩基础是由承台把一组桩基组合在一起的基础形式，优点是施工工艺较为成熟，造价低，对沉降控制较好，但由于桩基础自身刚度较小，对施工场地有所要求，深水区施工难度较大。
综合沉井和桩基础的优点，近年来也出现了部分沉井与桩基组成的复合基础，以琼州海峡大桥中线桥为例，为解决深水中的施工，基础沉降量大等难题而采用复合沉井基础，利用在沉井壁内打入管桩方式解决此问题，由沉井与桩基共同承受竖向力。
在软土地基中，因其基础底部岩层承载力较低，上述沉井井壁内打入桩的复合基础，在改善基底竖向受力方面存在一定制约，针对深厚软土地基特性，考虑个别桥梁结构的受力特性，亟需设计一种既能够承担上部结构竖向荷载，又够抵抗桥梁水平推力，有效减少基础沉降的基础结构形式。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种沉井基础及构建方法，以改善沉井基础的受力性能。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种沉井基础，包括井筒、竖向分布的混凝土桩基，井筒的底部由封底混凝土封口，所述封底混凝土的顶部设有与井筒内壁固定连接的承台；所述混凝土桩基穿过封底混凝土后与承台一体连接，所述封底混凝土上开设有供混凝土桩基穿过的孔洞，混凝土桩基与相应孔洞间隙配合。
如此，在封底混凝土顶部设置于井筒内壁固定连接的承台，并将混凝土桩基与承台一体连接，混凝土桩基与封底混凝土上的孔洞间隙配合，可使得承台及承台上部结构的竖向载荷可直接通过桩基混凝土传递给封底混凝土底部的不同深度处的地基，另外，基础的部分竖向载荷通过封底混凝土传递给附近地基，载荷得到有效分散，避免基础附近地基沉降。
实际上，通过合理调控混凝土桩基与相应孔洞之间的间隙大小，还可使得封底混凝土对混凝土桩基起到保护作用，例如，沉井基础受水平力作用时，沉井承受的水平推力因封底混凝土与桩基之间的有效隔开，从而避免了混凝土桩基的水平受力，防止桩基发生剪切破坏。
进一步地，所述井筒内设有若干中隔墙，所述中隔墙的底端伸入封底混凝土内，所述若干中隔墙将井筒内腔分隔为至少2个子腔室。
优选地，所述井筒内设有2道相互垂直的中隔墙，将井筒内腔分隔为4个子腔室，每个子腔室内分别设有一承台，承台的边缘沿水平方向嵌入相应子腔室内壁。
进一步地，所述混凝土桩基通过钢筋与承台锚固连接。
进一步地，承台顶部的井筒空间内填充有填芯混凝土，井筒顶端设有顶盖。
进一步地，所述井筒的横截面为圆形、矩形或其他多边形中的一种
如上所述的沉井基础的构建方法，包括如下步骤：
S1、挖设沉井基坑，并在沉井基坑内构筑井筒，井筒逐节浇筑并下沉至设计标高；
S2、根据混凝土桩基的设计规格，在步骤S1中构筑的井筒底部冲孔施工，浇筑混凝土桩基，使得混凝土桩基顶端延伸至封底混凝土的设计顶面之上；
S3、浇筑封底混凝土，浇筑前，每根桩位预埋相应规格的波形钢护筒，充分将混凝土桩基与封底混凝土隔开；
S4、一次性连续浇筑承台、填芯混凝土，将混凝土桩基与承台连成一体。
S5、浇筑顶盖。
如上所述的沉井基础的构建方法，包括如下步骤：
S1、根据混凝土桩基的设计规格，在沉井基础的构建位置冲孔施工，浇筑混凝土桩基，使得混凝土桩基顶端延伸至封底混凝土的设计顶面之上；
S2、挖设沉井基坑，在沉井基坑内构筑井筒，井筒逐节浇筑并下沉至设计标高；
S3、一次性连续浇筑封底混凝土、承台、填芯混凝土，将混凝土桩基与承台连成一体；
S4、浇筑顶盖。
本发明的沉井基础可以克服现有沉井和桩基础的各自缺点及目前组合式沉井施工工艺的局限性，基础可利用沉井结构抵抗水平推力，限制水平位移，而沉井底部的混凝土桩基用于解决地基承载能力的问题，充分发挥沉井抗推刚度大、混凝土桩基竖向承载能力强的特点，适当的施工工艺也可以最大限度的发挥组合式沉井基础的技术优势。
本发明中的沉井基础，可以在复杂的施工环境中使用，尤其适用于深厚软土地基中。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)混凝土桩基通过与承台锚固连接，实现与沉井结构有效结合，受力明确；
(2) 混凝土桩基与沉井施工工序较为灵活，混凝土桩基可在沉井下沉前或就位后施工，大大提高施工效率；
(3) 该沉井基础利用沉井抵抗上部结构荷载，同时依靠自身自重提供较大摩阻力，极大程度上限制了桥梁水平位移，设置于沉井底部的桩基则解决地基承载能力不足的问题，受力明确，具备相互补充的优点。(4) 该组合式沉井基础可使基础自重荷载全部传递至地基，最大限度的发挥了沉井底部摩阻力作用，显著减少混凝土桩基顶部承受的结构水平推力。
附图说明
图1是本发明一种沉井基础的结构示意图。
图2是本发明一种沉井基础的竖向剖面图。
图3是本发明一种沉井基础的沿水平方向剖面图。
图4是本发明中实施例1的沉井基础的构建流程示意图。
图5是本发明中实施例2的沉井基础的构建流程示意图。
图中：1、顶盖；2、井筒；3、中隔墙；4、承台；5、封底混凝土；6、混凝土桩基；7、填芯混凝土；8、沉井结构。
具体实施方式
以下将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
实施例1
本发明的“一种深厚软土地基中的组合式沉井基础及施工工艺”，用于深厚软土地基中。参见图1~3，为本发明的沉井基础示意图，包括井筒2，井筒2的底部由封底混凝土5封口，所述封底混凝土5的顶部设有与井筒内壁固定连接的承台4；还包括竖向分布的混凝土桩基6，所述混凝土桩基6穿过封底混凝土5后与承台4一体连接，所述封底混凝土5上开设有供混凝土桩基6穿过的孔洞，混凝土桩基6与相应孔洞间隙配合。顶盖井筒、中隔墙、承台、封底混凝土、填芯混凝土构成沉井结构8。
所述井筒2内设有2道中隔墙3，所述中隔墙3的底端伸入封底混凝土5内，所述2道中隔墙3将井筒2内腔分隔为4个子腔室。每个子腔室内分别设有一承台4，承台4的边缘沿水平方向嵌入相应子腔室内壁。承台4顶部的井筒空间内填充有填芯混凝土7，井筒2顶端设有顶盖1。
当沉井下沉先于桩基础施工时，其中，封底混凝土5为沉井结构的底部结构，在封底混凝土5上处预留波形钢护筒，将封底混凝土5与混凝土桩基6有效隔离，冲孔施工混凝土桩基6，一次性连续浇筑承台4、填芯混凝土7，以实现沉井结构8与混凝土桩基6的牢固连接。如图4所示，具体施工工序步骤为：
(a) 在沉井外布设真空深井泵井点管，提前进行预降水工作，并对沉井底部的加固区域进行压密注浆；
(b) 沉井基坑开挖至起沉标高，沉井刃脚垫层和垫架；
(c) 进行第一节沉井井壁（即井筒井壁）及中隔墙的钢筋绑扎和混凝土浇筑；
(d) 第一节沉井逐步下沉，正常下沉时，应自中间向刃脚处均匀对称除土，下沉至设计标高以上2m左右时，应适当放慢下沉速度并控制井内除土量和除土位置，以使沉井平稳下沉，正确就位。待第一节沉井下沉至设计要求的标高后，完成上下节沉井之间的施工缝处理工作后，开始第二节沉井的制作，并下沉直至设计标高；
(e) 沉井下沉至设计的底标高后，在浇筑封底混凝土前，每根桩位预埋相应规格的波形钢护筒，充分将混凝土桩基6与封底混凝土5隔开，混凝土桩基6冲孔施工；
(f) 浇筑封底混凝土5；
(g) 待封底混凝土5达到要求后，一次性连续浇筑承台4，填芯混凝土7；
(h)浇筑沉井顶盖1，完成组合式沉井基础的施工。
实施例2
本实施例的沉井基础结构与实施例1相同，施工方法有所区别，具体为：混凝土桩基的施工先于沉井下沉施工时，其中沉井就位后，一次性连续浇筑封底混凝土5、承台4、填芯混凝土7，以实现沉井结构8与混凝土桩基6的牢固连接。如图5所示，具体施工工序步骤为：
(a) 沉井底混凝土桩基6冲孔施工，浇筑混凝土桩基6；
(b) 在沉井外布设真空深井泵井点管，提前进行预降水工作，并对沉井底部的加固区域进行压密注浆；
(c) 沉井基坑开挖至起沉标高，沉井刃脚垫层和垫架；
(d) 进行第一节沉井井壁及中隔墙的钢筋绑扎和混凝土浇筑；
(e) 第一节沉井逐步下沉，正常下沉时，应自中间向刃脚处均匀对称除土，下沉至设计标高以上2m左右时，应适当放慢下沉速度并控制井内除土量和除土位置，以使沉井平稳下沉，正确就位。待第一节沉井下沉至设计要求的标高后，完成上下节沉井之间的施工缝处理工作后，开始第二节沉井的制作，并下沉直至设计标高；
(f) 沉井下沉至设计的底标高后，一次性连续浇筑沉井封底混凝土5、承台3、填芯混凝土7；
(g)浇筑沉井顶盖1，完成组合式沉井基础的施工。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，本发明配套施工工艺可灵活组合使用，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。
Claims (7)
1.一种沉井基础，包括井筒（2）与竖向分布的混凝土桩基（6），其中井筒（2）的底部由封底混凝土（5）封口，其特征在于，所述封底混凝土（5）的顶部设有与井筒内壁固定连接的承台（4）；所述混凝土桩基（6）穿过封底混凝土（5）后与承台（4）一体连接，所述封底混凝土（5）上开设有供混凝土桩基（6）穿过的孔洞，混凝土桩基（6）与相应孔洞间隙配合。
2.根据权利要求1所述的沉井基础，其特征在于，所述井筒（2）内设有若干中隔墙（3），所述中隔墙（3）的底端伸入封底混凝土（5）内，所述若干中隔墙（3）将井筒（2）内腔分隔为至少2个子腔室。
3.根据权利要求2所述的沉井基础，其特征在于，所述井筒（2）内设有2道相互垂直的中隔墙（3），将井筒（2）内腔分隔为4个子腔室，每个子腔室内分别设有一承台（4），承台（4）的边缘沿水平方向嵌入相应子腔室内壁。
4.根据权利要求1所述的沉井基础，其特征在于，所述混凝土桩基（6）与承台（4）锚固连接。
5.根据权利要求1-4任一项所述的沉井基础，其特征在于，承台（4）顶部的井筒空间内填充有填芯混凝土（7），井筒（2）顶端设有顶盖（1）。
6.如权利要求5所述的沉井基础的构建方法，包括如下步骤：
S1、挖设沉井基坑，并在沉井基坑内构筑井筒，井筒逐节浇筑并下沉至设计标高；
S2、根据混凝土桩基（6）的设计规格，在步骤S1中构筑的井筒底部冲孔施工，浇筑混凝土桩基（6），使得混凝土桩基（6）顶端延伸至封底混凝土（5）的设计顶面之上；
S3、浇筑封底混凝土（5），浇筑前，每根桩位预埋相应规格的波形钢护筒，充分将混凝土桩基（6）与封底混凝土（5）隔开；
S4、一次性连续浇筑承台（4）、填芯混凝土（7），将混凝土桩基（6）与承台（4）连成一体；
S5、浇筑沉井顶盖（1）。
7.如权利要5所述的沉井基础的构建方法，包括如下步骤：
S1、根据混凝土桩基（6）的设计规格，在沉井基础的构建位置冲孔施工，浇筑混凝土桩基（6），使得混凝土桩基（6）顶端延伸至封底混凝土（5）的设计顶面之上；
S2、挖设沉井基坑，在沉井基坑内构筑井筒，井筒逐节浇筑并下沉至设计标高；
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S4、浇筑顶盖（1）。
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