CN109137961A - 一种隔震刚性桩复合桥梁基础及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隔震刚性桩复合桥梁基础及其施工方法。本发明的隔震刚性桩复合桥梁基础，包括：沉箱、位于所述沉箱底部的垫层、位于所述垫层底部的桩；所述的桩与所述的垫层之间设置有土工格栅，所述的钢‑混凝土组合底板由钢‑混凝土组合底层板和钢‑混凝土组合侧壁板组成凹槽型，所述垫层位于钢‑混凝土组合底板的凹槽内。本发明可以减小桥梁的竖向沉降，防止垫层刺入破坏，吸收地震能量，水平位移可控。

Description

一种隔震刚性桩复合桥梁基础及其施工方法

技术领域：

本发明涉及一种隔震刚性桩复合桥梁基础及其施工方法，属于复合基础技术领域。

背景技术：

当天然地基不能满足承载力要求时，需要进行地基处理形成人工地基，以满足对地基的要求。沉箱-垫层-桩复合基础是桥梁工程中新出现的一种基础形式，垫层和桩可以加固地基土，提高地基承载力，减小沉降；在地震作用下垫层可以作为耗能层吸收地震能量产生水平位移。目前这种基础形式多运用于陆上高层建筑，仅有两座海上跨海大桥成功采用了此种形式的复合基础，希腊Rion-Antirion桥和土耳其Izmit大桥。然而，在刚性基础下复合地基上设置垫层对复合地基的性状会产生重要影响，相比无垫层刚形桩复合基础，沉降增加；刚性桩会发生刺入破坏，造成沉降增大及垫层作用效果减弱；水平向地震荷载作用下，垫层发生水平位移，其水平位移无限值，导致水平位移过大，影响桥梁上部结构的正常使用功能。所以，寻求一种可以减小竖向沉降，防止垫层刺入破坏，吸收地震能量水平位移可控的基础形式成为桥梁基础领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种隔震刚性桩复合桥梁基础及其施工方法，该复合桥梁基础可以减小竖向沉降，防止垫层刺入破坏，吸收地震能量，水平位移可控。

上述的目的通过以下技术方案实现：

一种隔震刚性桩复合桥梁基础，包括：沉箱、位于所述沉箱底部的垫层、位于所述垫层底部的桩；所述的桩与所述的垫层之间设置有钢-混凝土组合底板，所述的钢-混凝土组合底板由钢-混凝土组合底层板和钢-混凝土组合侧壁板组成凹槽型，所述垫层位于钢-混凝土组合底板的凹槽内。

所述的隔震刚性桩复合桥梁基础，所述的垫层设置有两层，两层垫层之间设置有土工格栅。

所述的隔震刚性桩复合桥梁基础，所述的垫层材料选用级配砂石，碎石粒径30mm±10 mm，每层所述的垫层厚度为0.3m±0.1m。

所述的隔震刚性桩复合桥梁基础，所述的桩采用钢管桩，钢管桩与桩间土协同承担荷载，形成复合地基。

所述的隔震刚性桩复合桥梁基础，所述的钢-混凝土组合底层板的尺寸大于土工格栅尺寸和沉箱基础尺寸。

所述的隔震刚性桩复合桥梁基础，所述的沉箱包括沉箱基础底板，设置在沉箱基础底板上的沉箱外壁板和沉箱内隔板。

上述隔震刚性桩复合桥梁基础的施工方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：预制桩、钢-混凝土组合底层板、钢-混凝土组合侧壁板、沉箱基础底板、沉箱外壁板、沉箱内隔板；

步骤2：对预制的钢-混凝土组合侧壁板进行就位、下沉，构成一个半封闭结构；

步骤3：打入预制的桩；

步骤4：将预制的钢-混凝土组合底层板就位；

步骤5：铺设第一层碎石垫层；

步骤6：铺设土工格栅；

步骤7：铺设第二层碎石垫层；

步骤8：将预制的沉箱基础底板、沉箱外壁板、沉箱内隔板安装就位。

本发明所产生的有益效果：

本发明所述复合基础，采用钢管桩、钢-混凝土组合底层板、碎石垫层、土工格栅、沉箱基础组成的复合基础形式，桩与钢-混凝土组合底板相连，可以防止垫层刺入破坏；钢-混凝土底板设置了凹槽，可以防止碎石垫层水平位移不受限制和碎石在外荷载作用下脱离；土工格栅加两层碎石垫层组合成的隔震层，土工格栅作为骨架，碎石垫层作为结构的柔性构件，地震发生时，产生水平位移，吸收地震能量，减小上部结构地震反应，达到隔震效果，有别于传统增加刚度的抗震基础，节约造价，提高了基础可靠度。

附图说明

图1为本发明一种隔震新型刚性桩复合基础3-3立面示意图；

图2为本发明一种隔震新型刚性桩复合基础1-1剖面意图；

图3为本发明一种隔震新型刚性桩复合基础2-2剖面意图。

图中，1、桩；2、钢-混凝土组合侧壁板；3、垫层；4、土工格栅；5、沉箱外壁板；6、沉箱内隔板；7、沉箱基础底板；8、钢-混凝土组合底层板。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1：

本实施例的隔震刚性桩复合桥梁基础，包括：沉箱、位于所述沉箱底部的垫层3、位于所述垫层3底部的桩1；所述的桩1与所述的垫层3之间设置有钢-混凝土组合底板，所述的钢-混凝土组合底板由钢-混凝土组合底层板8和钢-混凝土组合侧壁板2组成凹槽型，所述垫层3位于钢-混凝土组合底板的凹槽内。本实施例设置钢-混凝土组合底板位于桩顶，可以防止桩刺入垫层，垫层发生刺入破坏；钢-混凝土组合底板尺寸大于土工格栅尺寸和沉箱基础尺寸，设置凹槽有效包围钢-混凝土组合底板上部的碎石垫层，防止碎石垫层水平位移过大及受荷下脱离。

本实施例中所述的隔震刚性桩复合桥梁基础，所述的垫层设置有两层，两层垫层之间通过土工格栅4隔开，所述的垫层材料选用级配砂石，碎石粒径30mm±10 mm，每层所述的垫层厚度为0.3m±0.1m。碎石垫层作为结构的柔性构件，能有效延长结构的自振周期，减小地震加速度反应。土工格栅夹在两层碎石垫层之间，作为隔震垫层的骨架，提高垫层承载力，控制垫层沉降，有效隔阻地震力传递。

所述的隔震刚性桩复合桥梁基础，所述的桩1采用钢管桩，钢管桩与桩间土协同承担荷载，形成复合地基。结合工程实际，按照复合地基设计理论对加固区进行复合地基加固设计。

所述的隔震刚性桩复合桥梁基础，所述的钢-混凝土组合底层板8的尺寸大于土工格栅尺寸和沉箱基础尺寸。

所述的隔震刚性桩复合桥梁基础，所述的沉箱包括沉箱基础底板7，设置在沉箱基础底板7上的沉箱外壁板5和沉箱内隔板6。沉箱要根据受荷情况合理设计，在满足设计要求前提下，沉箱形式可多变，比如，可采用钢筋混凝土沉箱、钢沉箱等，亦可设置内隔板增加沉箱刚度。

上述隔震刚性桩复合桥梁基础的施工方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：预制桩、钢-混凝土组合底层板8、钢-混凝土组合侧壁板2、沉箱基础底板7、沉箱外壁板5、沉箱内隔板6；

步骤2：对预制的钢-混凝土组合侧壁2板进行就位、下沉，构成一个半封闭结构；其尺大于沉箱底板、土工格栅尺寸，以保护碎石垫层及土工格栅，防止垫层刺入破坏。

步骤3：打入预制的桩1；本实施例中的桩采用钢管桩，钢管桩尺寸按照复合地基设计要求确定，钢管桩的范围视加固土体范围而定。

步骤4：将预制的钢-混凝土组合底层板8就位；为保证钢板及混凝土协同工作及抗剪要求，钢板在预制时要焊接抗剪连接键。

步骤5：铺设第一层碎石垫层；碎石垫层厚0.3±0.1m。

步骤6：铺设土工格栅4；其尺寸大于沉箱底板尺寸，上下均铺设碎石垫层。

步骤7：铺设第二层碎石垫层；碎石垫层充满钢-混凝土组合底板凹槽内，作为结构的柔性构件，地震时允许发生一定的水平位移，吸收地震能量，减小上部结构地震加速度反应。

步骤8：将预制的沉箱基础底板7、沉箱外壁板5、沉箱内隔板6安装就位。

应当指出，上述实施实例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种隔震刚性桩复合桥梁基础，其特征在于，包括：沉箱、位于所述沉箱底部的垫层、位于所述垫层底部的桩；所述的桩与所述的垫层之间设置有土工格栅，所述的钢-混凝土组合底板由钢-混凝土组合底层板和钢-混凝土组合侧壁板组成凹槽型，所述垫层位于钢-混凝土组合底板的凹槽内。

2.根据权利要求1所述的隔震刚性桩复合桥梁基础，其特征在于，所述的垫层设置有两层，两层垫层之间通过土工格栅隔开。

3.根据权利要求2所述的隔震刚性桩复合桥梁基础，其特征在于，所述的垫层材料选用级配砂石，碎石粒径30mm±10 mm，每层所述的垫层厚度为0.3m±0.1m。

4.根据权利要求1所述的隔震刚性桩复合桥梁基础，其特征在于，所述的桩采用钢管桩，钢管桩与桩间土协同承担荷载，形成复合地基。

5.根据权利要求1所述的隔震刚性桩复合桥梁基础，其特征在于，所述的钢-混凝土组合底层板的尺寸大于土工格栅尺寸和沉箱基础尺寸。

6.根据权利要求1所述的隔震刚性桩复合桥梁基础，其特征在于，所述的沉箱包括沉箱基础底板，设置在沉箱基础底板上的沉箱外壁板和沉箱内隔板。

7.一种隔震刚性桩复合桥梁基础的施工方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1：预制桩、钢-混凝土组合底层板、钢-混凝土组合侧壁板、土工格栅、沉箱基础底板、沉箱外壁板、沉箱内隔板；

步骤2：对预制的钢-混凝土组合侧壁板进行就位、下沉，构成一个半封闭结构；

步骤3：打入预制的桩；

步骤4：将预制的钢-混凝土组合底层板就位；

步骤5：铺设第一层碎石垫层；

步骤6：对土工格栅就位；

步骤7：铺设第二层碎石垫层；

步骤8：将预制的沉箱基础底板、沉箱外壁板、沉箱内隔板安装就位。