CN113006113A - 一种地下连续墙加大直径钢管桩的复合锚碇基础及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种地下连续墙加大直径钢管桩的复合锚碇基础及其施工方法，该基础包括地下连续墙基础和设于地下连续墙基础下端的大直径钢管桩，所述地下连续墙基础和大直径钢管桩浇筑成为一个整体；所述大直径钢管桩的直径为1～3m。在该结构中，地下连续墙基础高度显著减小，地下连续墙基础不必施工至坚硬岩土层，大大降低了地下连续墙基础的施工难度；大直径钢管桩嵌入坚硬岩土层以提供足够的水平抗力，而且钢管桩施工效率高，造价低。该复合锚碇基础能够在控制锚碇基础位移的前提下，有效缩短工期和降低工程造价。

Description

一种地下连续墙加大直径钢管桩的复合锚碇基础及其施工 方法
技术领域
本发明涉及一种地下连续墙加大直径钢管桩的复合锚碇基础及其施工方法，属于土建工程建造技术领域。
背景技术
地下连续墙锚碇基础是一种广泛应用于大跨径悬索桥的重力式锚碇基础形式。其原理是：地下连续墙锚碇基础先以地下连续墙作为围护结构，承担坑外的土水压力；然后浇筑底板，接着用逆作法施工内衬，进一步的施工填芯，上部顶板，形成地下连续墙锚碇基础。地下连续墙锚碇基础和土体相互作用，共同承担悬索桥主缆拉力。但是随着大跨径悬索桥跨径的逐渐增加，悬索桥上部结构主缆拉力呈非平方指数形式增加，造成地下连续墙锚碇基础规模急剧扩大，锚碇基础建设越来越复杂，造价越来越高。
发明内容
针对上述技术方案中存在的问题，本发明提供一种地下连续墙加大直径钢管桩的复合锚碇基础及其施工方法。该方法一方面能够大大减小施工难度，另一方面能够缩短工期、降低造价。
本发明采用以下技术方案：
一种地下连续墙加大直径钢管桩的复合锚碇基础，包括地下连续墙基础和设于地下连续墙基础下端的大直径钢管桩；所述地下连续墙基础和大直径钢管桩浇筑成为一个整体；
所述的地下连续墙基础包括导墙、地下连续墙、内衬、隔墙、底板和顶板；所述导墙设于地下连续墙内外两侧，导墙顶端和地下连续墙顶端相齐平；所述地下连续墙分槽段浇筑形成一个圆形，内衬设于地下连续墙内侧，内衬由下至上分层浇筑，和地下连续墙浇筑成一个整体，内衬顶端和导墙底端相接，内衬底端和底板底端相齐平；所述底板位于内衬形成的空心圆柱下端，内衬形成的空心圆柱内还设有若干横向和竖向的隔墙，所述隔墙由下至上分层浇筑，隔墙顶端位于顶板下方，隔墙底端和底板底端相齐平，所述隔墙底端和底板浇筑成为一个整体；所述的隔墙与隔墙之间、隔墙与内衬之间形成隔仓，所述隔仓内填筑有隔仓填芯；所述大直径钢管桩嵌入地下连续墙基础底部。
上述技术方案中，进一步地，所有钢管桩均匀布置，所述的大直径钢管桩分为两种类型：第一类型钢管桩桩顶嵌入地下连续墙基础的隔墙底部；第二类型钢管桩桩顶嵌入地下连续墙底板中，位于每个隔仓中心。
进一步地，导墙高度h1≥1.0m。
进一步地，地下连续墙的直径D为50～100m。
进一步地，所述钢管桩为大直径钢管桩，其直径d为1～3m；任意两个钢管桩之间的间距≥3d；所述钢管桩桩中心点距内衬内侧边缘不小于1倍的桩径的距离。
更进一步地，所述钢管桩嵌入坚硬岩土层的深度不小于2d，通过大直径钢管桩和坚硬岩土层相互作用为复合锚碇基础提供部分水平抗力。所述坚硬岩土层的重型圆锥动力触探锤击数平均值N63.5不小于30。
更进一步地，钢管桩嵌入地下连续墙隔墙底部和底板中的高度h2≥0.5d，且钢管桩的顶部通过设置钢筋笼、浇筑混凝土和地下连续墙基础形成复合锚碇的整体。
本发明还提供了一种地下连续墙加大直径钢管桩的复合锚碇基础的施工方法，步骤如下：
1.平整场地；
2.导墙施工：开挖导墙沟槽，绑扎钢筋，立模板浇筑混凝土；
3.地下连续墙施工：地下连续墙分为多个槽段进行施工，待上一槽段达到适当强度后，施工下一槽段，循环至地下连续墙施工完成；
4.基坑开挖：在地下连续墙内部分层开挖土体；
5.钢管桩施工：在基坑底部设计桩位处打入钢管桩至设计标高，桩顶预留出不小于0.5倍桩径的高度，并在钢管桩顶部设置钢筋笼；
6.确认基底承载力满足设计要求后(即钢管桩施工后和土体能够有足够的承载力保证复合锚碇基础的稳定，具体工程具体设计)，进行底板垫层施工；
7.底板、底层内衬、底层隔墙施工：底板、底层内衬、底层隔墙平行施工，钢管桩通过设于其桩顶的钢筋笼将内衬、底板、隔墙以及钢管桩筑成一个整体；
8.分层浇筑地下连续墙内衬至设计高度；
9.分层浇筑地下连续墙隔墙至设计高度；
10.在隔仓中填筑隔仓填芯，然后浇筑顶板。
本发明的发明原理为：
本发明提出一种地下连续墙加大直径钢管桩的复合锚碇基础及其施工方法，且大直径钢管桩分为两种类型，第一类型钢管桩桩顶嵌入地下连续墙基础底层隔墙中，第二类型钢管桩桩顶嵌入地下连续墙基础底板中。其中地下连续墙基础主要承担水平力，大直径钢管桩一方面承担地下连续墙基础传递的竖向力，一方面和岩土层共同作用提供部分水平抗力。已知地下连续墙刚度大、施工精度高、对地层适应性强；而钢管桩比地下连续墙施工简单，造价低；将钢管桩嵌入坚硬岩土层，钢管桩和岩土层共同作用能够提供部分水平抗力，地下连续墙加大直径钢管桩的复合锚碇基础能够在悬索桥中提供足够的水平抗力以抵抗主缆拉力。
本发明的有益效果如下：
1.提供了一种新型的地下连续墙加大直径钢管桩的复合锚碇基础，为优化大跨径悬索桥的地下连续墙锚碇基础方案开辟了新途径；
2.相较于传统的地下连续墙锚碇基础，本发明的地下连续墙高度大大降低，同时内衬高度、隔墙高度和隔仓填芯的高度也显著降低，地下连续墙基础仅在在浅层土中施工，降低了地下连续墙的施工难度；
3.钢管桩施工工艺成熟，施工速度快，造价低，适用于各种复杂地层，施工便利，且钢管桩能够提供足够的弯矩和剪力来抵抗部分主缆拉力，本发明提供的复合锚碇基础形式能够缩短工期，并降低造价；
4.本发明提供的复合锚碇施工方法，主缆拉力的水平分量一部分由地下连续墙基础与土体相互作用提供，一部分由钢管桩和土体相互作用提供，充分发挥了地下连续墙基础、钢管桩、土体三者的水平承载能力。
附图说明
图1是本发明一实施例的地下连续墙基础加大直径钢管桩的复合锚碇基础的仰视图；
图2是本发明一实施例的地下连续墙基础加大直径钢管桩的复合锚碇基础的主视图；
图3是一种现有地下连续墙锚碇基础的主视图；
图4是本发明一实施例的地下连续墙基础中的隔墙与钢管桩连接结构示意图；
图5是本发明一实施例的地下连续墙基础加大直径钢管桩的复合锚碇基础的施工流程图；
其中：1.地下连续墙；2.内衬；3.隔墙；4.隔仓填芯；5.第一类型钢管桩；6.第二类型钢管桩；7.导墙；8.底板；9.顶板；10.钢管桩和地下连续墙基础交界面；11.钢筋笼。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进一步进行清晰完整的描述。
本发明提供了一种地下连续墙加大直径钢管桩的复合锚碇基础及其施工方法，该复合锚碇基础上部采用地下连续墙基础，下部采用大直径钢管桩。在该结构中，地下连续墙基础高度显著减小，地下连续墙基础不必施工至坚硬岩土层，大大降低了地下连续墙基础的施工难度；大直径钢管桩嵌入坚硬岩土层以提供足够的水平抗力，而且钢管桩施工效率高，造价低。该复合锚碇基础能够在控制锚碇基础位移的前提下，有效缩短工期和降低工程造价。
如图5为本发明的地下连续墙加大直径钢管的复合锚碇基础的施工流程图，其具体施工方法如下：
1.场地清淤、回填并整平；
2.如图2所示，施工导墙7：开挖导墙7沟槽，施工垫层，绑扎钢筋，立模板浇筑混凝土并养护至标准强度后拆除模板并设置横撑；在构筑导墙7时，保证导墙7内侧的净空尺寸、水平和垂直精度，为后续地下连续墙1的施工做准备，导墙7的高度不小于1.0m；
3.如图2所示，施工地下连续墙1：地下连续墙1分为多个槽段进行施工。施工放样第一槽段，泥浆护壁，抓斗开孔，铣槽机铣削至设计标高，下放钢筋笼，浇筑混凝土养护；待相邻槽段达到标准强度后，铣接施工第二槽段，循环至地下连续墙1施工完成。
4.在地下连续墙1内部采用中心岛法分层循环开挖土体至设计标高以上；
5.在基坑中设立钢管桩施工平台，在基坑底部设计桩位处打入大直径钢管桩。钢管桩分为两种类型，第一类型钢管桩5桩顶嵌入地下连续墙基础隔墙3底部；第二类型钢管桩6桩顶嵌入地下连续墙底板8中。所有钢管桩均匀布置，钢管桩桩径相同，桩径在1.0～3.0m之间，为大直径钢管桩，任意两个钢管桩之间的间距不小于3.0倍的桩径，如图1所示；
钢管桩在施工过程中，保证钢管桩桩端嵌入坚硬岩土层的深度不小于2倍的桩径，坚硬岩土层的重型圆锥动力触探锤击数平均值N63.5不小于30，且钢管桩桩顶嵌入地下连续墙的隔墙底部和底板中的高度不小于0.5倍的桩径。
钢管桩施工完毕后，在钢管桩和地下连续墙基础交界面10的上下不小于1.0倍桩径的高度设置钢筋笼11，便于后期将钢管桩和地下连续墙基础浇筑形成一个整体，如图4所示。
6.确认基底承载力是否满足要求，未满要求的需要进一步进行地基加固，地基承载力满足要求后进行底板垫层施工；
7.底板8、底层内衬2、底层隔墙3平行施工，同时通过步骤6中的钢筋笼11将底板8、内衬2、隔墙3和钢管桩浇筑成一个整体；
8.分层浇筑地下连续墙的内衬2至设计高度；
9.分层浇筑地下连续墙的隔墙3至设计高度；
10.在隔仓中填筑隔仓填芯4，然后浇筑复合锚碇基础的顶板9，如图2所示。
大直径钢管桩在复合锚碇承受主缆拉力之前，主要承担上部锚碇基础传递的竖向压力；大直径钢管桩在复合锚碇承受主缆拉力之后，一方面承担上部基础传递的竖向压力，另一方面抵抗上部基础传递的水平力。图2和图3分别为本发明提供的地下连续墙基础加大直径钢管桩的复合锚碇基础与现有地下连续墙锚碇基础的示意图。由图可知，本发明不仅能够减小地下连续墙基础的入土深度，还能降低锚碇施工难度，并能缩短工期，降低工程造价。

Claims (8)

1.一种地下连续墙加大直径钢管桩的复合锚碇基础，其特征在于，包括地下连续墙基础和设于地下连续墙基础下端的大直径钢管桩，所述地下连续墙基础和大直径钢管桩浇筑成为一个整体；所述大直径钢管桩的直径为1～3m；
所述的地下连续墙基础包括导墙、地下连续墙、内衬、隔墙、底板以及顶板；所述导墙设于地下连续墙的内外两侧，导墙顶端和地下连续墙顶端相齐平；所述地下连续墙为圆形，内衬设于地下连续墙内侧，内衬和地下连续墙浇筑成一个整体，内衬顶端和导墙底端相接，内衬底端和底板底端相齐平；所述底板位于内衬形成的空心圆柱下端，内衬形成的空心圆柱内还设有若干横向和竖向的隔墙，隔墙底端和底板底端相齐平，隔墙底端和底板浇筑成为一个整体；所述的隔墙与隔墙之间、隔墙与内衬之间形成隔仓，所述隔仓内填筑有隔仓填芯；所述大直径钢管桩嵌入地下连续墙基础底部。
2.根据权利要求1所述的地下连续墙加大直径钢管桩的复合锚碇基础，其特征在于，所有大直径钢管桩均匀布置，所述的大直径钢管桩分为两种类型：第一类型钢管桩桩顶嵌入地下连续墙基础的隔墙底部；第二类型钢管桩桩顶嵌入地下连续墙基础的底板中，位于每个隔仓中心。
3.根据权利要求1所述的地下连续墙加大直径钢管桩的复合锚碇基础，其特征在于，所述的导墙高度不小于1.0m。
4.根据权利要求1所述的地下连续墙加大直径钢管桩的复合锚碇基础，其特征在于，所述地下连续墙的直径为50～100m。
5.根据权利要求1所述的地下连续墙加大直径钢管桩的复合锚碇基础，其特征在于，任意两个钢管桩之间的间距不小于3倍的钢管桩桩径；所述钢管桩桩中心点距内衬的内侧边缘距离不小于1倍的钢管桩桩径。
6.根据权利要求1所述的地下连续墙加大直径钢管桩的复合锚碇基础，其特征在于，所述大直径钢管桩嵌入坚硬岩土层的深度不小于2倍的钢管桩桩径，所述坚硬岩土层的重型圆锥动力触探锤击数平均值N63.5不小于30。
7.根据权利要求1所述的地下连续墙加大直径钢管桩的复合锚碇基础，其特征在于，所述大直径钢管桩嵌入地下连续墙的隔墙底部和底板中的高度不小于0.5倍的钢管桩桩径，大直径钢管桩的顶部设置有钢筋笼、通过浇筑混凝土和地下连续墙基础形成复合锚碇的整体。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的地下连续墙加大直径钢管桩的复合锚碇基础的施工方法，步骤如下：
1)平整场地；
2)导墙施工：开挖导墙沟槽，绑扎钢筋，立模板浇筑混凝土；
3)地下连续墙施工：地下连续墙分为多个槽段进行施工，待上一槽段达到适当强度后，施工下一槽段，循环至地下连续墙施工完成；
4)基坑开挖：在地下连续墙内部分层开挖土体；
5)钢管桩施工：在基坑底部设计桩位处打入钢管桩至设计标高，桩顶预留出不小于0.5倍桩径的高度，并在钢管桩顶部设置钢筋笼；
6)确认基底承载力满足要求后，进行底板垫层施工；
7)底板、底层内衬、底层隔墙施工：底板、底层内衬、底层隔墙平行施工，钢管桩通过设于其桩顶的钢筋笼将内衬、底板、隔墙以及钢管桩浇筑成一个整体；
8)分层浇筑地下连续墙内衬至设计高度；
9)分层浇筑地下连续墙隔墙至设计高度；
10)在隔仓中填筑隔仓填芯，然后浇筑顶板。
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