CN113323001A - 拱桥推力基础结构和拱桥推力基础结构的浇筑方法 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种拱桥推力基础结构和拱桥推力基础结构的浇筑方法，涉及桥梁建筑技术领域，该拱桥推力基础结构包括沉井基础、拱座、拱肋和多个灌桩基础，在沉井基础下部设置多个灌桩基础，通过沉井+桩的复合结构，增加结构强度。其中沉井基础为整体刚性基础，与地基接触面积大，整体性强、刚度大、抵抗水平力能力强；竖直桩基础抵抗竖向力能力强。沉井+桩复合基础充分利用了这两种结构的受力特点，发挥各自优势，同时比全沉井基础减小了施工难度，提高了经济效益；比全竖直桩基础，因为增加了基础整体刚度，使计算结构更加安全可靠。

Description

拱桥推力基础结构和拱桥推力基础结构的浇筑方法

技术领域

本发明涉及桥梁建筑技术领域，具体而言，涉及一种拱桥推力基础结构和拱桥推力基础结构的浇筑方法。

背景技术

无铰拱的拱脚固结于桥台(墩)，整体结构刚度大，是大跨径拱桥常采用的一种结构形式。无铰拱桥拱脚作用推力大，对基础持力层水平承载力要求高；拱圈为多次超静定结构，对拱脚变位敏感；往往建造于两岸岩性条件良好的沟谷地区。

我国西南地区多高山深谷，大跨径拱桥对地形条件适应性较好，经济性也较高，具有一定的优势。但是我国西南地区多处于地震断裂带附近、高海拔地区，受地质构造、地震、强紫外线作用，往往形成地质条件复杂、覆盖层很厚的陡倾岸坡，给拱桥推力基础设计带来很大困难。

现有技术中，遇基岩出露的地质条件时，有推力的拱桥往往采用扩大基础；遇表面有覆盖层的斜坡地段时，有推力的拱桥也采用竖直群桩基础、直桩+斜桩组合基础、大直径斜桩基础、地下连续墙基础等方式。但是这些方式都无法解决覆盖层较深的情况，同时经济性较差，造价高，施工复杂。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种拱桥推力基础结构和拱桥推力基础结构的浇筑方法，其施工简单、经济性好，同时增加了基础整体刚度，使得结构更加安全可靠。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种拱桥推力基础结构，包括沉井基础、拱座、拱肋和多个灌桩基础，多个所述灌桩基础设置在所述沉井基础的下部，并用于伸入到地基内，所述拱座设置在所述沉井基础的上部，所述拱肋设置在所述拱座上，用于支撑桥体，所述沉井基础用于承载由所述拱肋传递的水平推力，所述灌桩基础用于承担传递至所述地基的竖向作用力。

在可选的实施方式中，所述沉井基础包括沉井本体、上承台和下承台，所述沉井本体用于嵌套在所述地基上，所述上承台设置在所述沉井本体的上部，所述拱座设置在所述上承台上，所述下承台设置在所述沉井本体的下部，多个所述灌桩基础与所述下承台连接。

在可选的实施方式中，所述沉井基础还包括多个内隔板，多个所述内隔板分布在所述沉井本体的内部空间内，以形成多个中空隔间，且每个所述内隔板的上下两端分别与所述上承台和所述下承台连接。

在可选的实施方式中，多个所述内隔板包括横置隔板和纵置隔板，所述横置隔板和所述纵置隔板相互垂直地分布在所述沉井本体的内部空间内。

在可选的实施方式中，所述沉井本体的底部设置有刃脚结构，所述刃脚结构的截面呈楔形，所述下承台与所述刃脚结构连接。

在可选的实施方式中，所述刃脚结构的底部还覆盖有角钢层。

在可选的实施方式中，所述沉井本体呈圆筒状或矩形筒状。

在可选的实施方式中，所述拱座具有一倾斜侧面，所述拱肋设置在所述倾斜侧面上，且所述拱座的顶部还设置有支撑柱，所述支撑柱用于支撑所述桥体。

在可选的实施方式中，多个所述灌桩基础与所述沉井基础的底面之间的夹角在80°至100°之间。

第二方面，本发明提供一种拱桥推力基础结构的浇筑方法，用于浇筑形成如前述实施方式任一项所述的拱桥推力基础结构，所述浇筑方法包括：

在地基上钻孔灌注形成多个灌桩基础；

在多个所述灌桩基础上方下沉、浇筑形成沉井基础，其中所述沉井基础的下方与所述灌桩基础连接；

在所述沉井基础的上方浇筑形成拱座；

其中，所述拱座上还设置有用于支撑桥体的拱肋，所述沉井基础用于承载由所述拱肋传递的水平推力，所述灌桩基础用于承担传递至所述地基的竖向作用力。

本发明实施例的有益效果包括，例如：

本发明实施例提供的拱桥推力基础结构，通过在沉井基础下部设置多个灌桩基础，通过沉井+桩的复合结构，增加结构强度。其中沉井基础为整体刚性基础，与地基接触面积大，整体性强、刚度大、抵抗水平力能力强；竖直桩基础抵抗竖向力能力强。沉井+桩复合基础充分利用了这两种结构的受力特点，发挥各自优势，同时比全沉井基础减小了施工难度，提高了经济效益；比全竖直桩基础，因为增加了基础整体刚度，使计算结构更加安全可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的拱桥推力基础结构在第一视角下的示意图；

图2为本发明第一实施例提供的拱桥推力基础结构在第二视角下的示意图；

图3为本发明第一实施例提供的拱桥推力基础结构的内部结构示意图；

图4为图1中A-A的截面剖视图；

图5为图4中沉井本体的结构示意图；

图6为图5中刃脚结构的示意图；

图7为本发明第二实施例提供的拱桥推力基础结构的浇筑方法的步骤框图。

图标：100-拱桥推力基础结构；110-沉井基础；111-沉井本体；113-上承台；115-下承台；117-内隔板；119-刃脚结构；1191-角钢层；130-拱座；131-倾斜侧面；133-支撑柱；150-拱肋；170-灌桩基础。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

正如背景技术中所公开的，现有技术中，遇到基岩出露的地质条件时，有推力的拱桥往往需采用扩大基础的方式来解决基底问题。而针对表面有覆盖层的斜坡地段时，往往会采用竖直群桩基础、直桩+斜桩组合基础、大直径斜桩基础、地下连续墙基础等方式。具体地，扩大基础的适应性范围小，对斜坡地质条件要求高，遇持力层埋深较深时开挖量大，往往形成二次高陡边坡引发次生地质灾害；采用竖直群桩基础能够提供的水力抗推能力有限，但并未发挥桩基础能承受较大竖向力的主要性能，经济性较差；采用直桩+斜桩组合基础时，有效解决了前两种基础的问题，但是随着斜桩倾斜角度及桩长的增加，斜桩结构-土层耦合作用无成熟计算方法且施工成孔困难，不仅施工成本高且存在较大安全风险，故一般用于覆盖层不深的斜坡地段；大直径斜桩基础同样也适用于覆盖层深度不深的斜坡地段，其刚度大，分析可控，但经济性差；地下连续墙对施工机械要求高，往往山区不具备大型机械的进场条件，同时其基础体量大，经济性也差。

为了解决基岩表面覆盖有较厚的覆盖层的情况下的基础问题，本发明提供了一种新型的拱桥推力基础结构和拱桥推力基础结构的浇筑方法，其施工简单、经济性好，同时增加了基础整体刚度，使得结构更加安全可靠。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

第一实施例

结合参见图1和图2，本实施例提供了一种拱桥推力基础结构100，其采用沉井+桩基结构，施工简单、经济性好，同时增加了基础整体刚度，使得结构更加安全可靠，能够适用于表面覆盖层较深的情况。

本实施例提供的拱桥推力基础结构100，包括沉井基础110、拱座130、拱肋150和多个灌桩基础170，多个灌桩基础170设置在沉井基础110的下部，并用于伸入到地基内，拱座130设置在沉井基础110的上部，拱肋150设置在拱座130上，用于支撑桥体，沉井基础110用于承载由拱肋150传递的水平推力，灌桩基础170用于承担由拱肋150和支撑柱133传递至地基的竖向作用力。

在本实施例中，灌桩基础170可以采用钻孔灌注法施工，沉井基础110采用分节段原位现浇下沉，结构制作难度较小，施工机具也较为常规，便于实施。

在本实施例中，拱桥推力基础结构100为大跨径拱桥的基础结构，并应用于深厚覆盖层斜坡地段，本实施例针对深厚覆盖层斜坡地段的有推力拱桥提出采用沉井+桩复合基础。由拱桥传递至基础的推力一般随埋深的增加逐渐衰减，根据推力分布的范围大小，分别设置沉井基础110及灌桩基础170，利用沉井基础110来抵抗水平推力作用，利用灌桩基础170来承担拱肋150和支撑柱133传递至地基的竖向力作用，形成沉井+桩复合基础，沉井基础110为整体刚性基础，与地基接触面积大，整体性强、刚度大、抵抗水平力能力强；竖直桩基础抵抗竖向力能力强。沉井+桩复合基础充分利用了这两种结构的受力特点，发挥各自优势，比全沉井基础减小了施工难度，提高了经济效益；比全竖直桩基础，因为增加了基础整体刚度，使整体结构更加安全可靠。

需要说明的是，一般沉井基础110+灌桩基础170分段位置以控制桩顶水平位移不超过6mm为宜。

还需要说明的是，本实施例中提及的沉井基础110+灌桩基础170的复合结构，不仅可以适用于无铰拱推力拱桥，也可以适用于两铰拱、三铰拱、悬索桥锚碇、斜拉桥地锚等其他类型的桥梁，在此不做具体限定。同时，沉井基础110+灌桩基础170的复合结构，也可以适用于具有深厚覆盖层的平原地区。

结合参见图3至图4，沉井基础110包括沉井本体111、上承台113和下承台115，沉井本体111用于嵌套在地基上，上承台113设置在沉井本体111的上部，拱座130设置在上承台113上，下承台115设置在沉井本体111的下部，多个灌桩基础170与下承台115连接。具体地，下承台115、上承台113均采用混凝土浇筑而成，且沉井本体111为常规的预制沉井结构，沉井方式与常规的沉井方式相同。

在本实施例中，在实际制作时，需要先进行灌桩基础170施工，浇筑混凝土时略高于灌桩基础170的设计顶面，后辅以原土回填，再实施沉井基础110施工。即最终成型后的沉井基础110内，灌桩基础170的顶端需伸入到下承台115内，从而增加灌桩基础170与下承台115之间的结合力，并使得二者浇筑为一体。

进一步地，沉井基础110还包括多个内隔板117，多个内隔板117分布在沉井本体的内部空间内，以形成多个中空隔间，且每个内隔板117的上下两端分别与上承台113和下承台115连接。通过设置多个内隔板117，形成多个中空隔间，以增强沉井基础110的整体刚度。

需要说明的是，本实施例中的多个内隔板117与沉井本体111同步制作，同步下沉，可以在沉井本体111下沉到设计高度后浇筑形成下承台115，使得下承台115和多个内隔板117浇筑为一体，然后再浇筑形成上承台113。

在本实施例中，多个内隔板117包括横置隔板和纵置隔板，横置隔板和纵置隔板相互垂直地分布在沉井本体的内部空间内。具体地，横置隔板和纵置隔板将沉井本体111内的空间分隔成多个矩形的中空隔间，从而增强沉井基础110的整体刚度。

需要说明的是，本实施例中每个内隔板117均沿竖直方向延伸，从而形成竖向延伸的中空隔间。

结合参见图5和图6，在本实施例中，沉井本体111的底部设置有刃脚结构119，刃脚结构119的截面呈楔形，下承台115与刃脚结构119连接。具体地，刃脚结构119环绕沉井本体111的底部边缘设置，在下沉阶段，沉井本体111通过刃脚结构119切入基底土层，并在重力的作用下逐渐下沉，从而方便沉井本体111的下沉施工。

在本实施例中，刃脚结构119的底部还覆盖有角钢层1191。具体地，角钢层1191覆盖在刃脚结构119的底部边缘和外侧边缘，从而形成包覆在刃脚结构119端部的保护层，角钢结构硬度大、能够有效保护刃脚结构119，避免刃脚结构119在下沉过程中遭到破坏。

在本实施例中，沉井本体111呈圆筒状或矩形筒状。优选地，本实施例中沉井本体111呈矩形筒状，从而方便布置多个内隔板117及灌桩基础170。当然，在其他较佳的实施例中，沉井本体111也可以呈圆筒状或椭圆筒状，其具体形状可以根据实际地质条件进行设定。

结合参见图1，在本实施例中，拱座130具有一倾斜侧面131，拱肋150设置在倾斜侧面131上，且拱座130的顶部还设置有支撑柱133，支撑柱133用于支撑桥体。具体地，拱肋150设置在倾斜侧面131，拱肋150上设置立柱以支撑桥面，支撑柱133设置在拱座130的顶面，能够直接支撑桥面。

在本实施例中，多个灌桩基础170与沉井基础110的底面之间的夹角在80°至100°之间。优选地，灌桩基础170与下承台115的下表面之间的夹角为90°，其中下承台115的下表面沿水平方向布置，灌桩基础170沿竖直方向浇灌，从而保证灌桩基础170能最大限度地抵抗竖向力。当然，在其他较佳的实施例中，灌桩基础170也可以相对下承台115的下表面具有一定的倾斜，其倾斜方向朝着远离拱桥中心，以有效增强复合基础的整体抗推能力。

在本实施例中，多个灌桩基础170的长度可以呈递次减小分布，具体地，多个灌桩基础170的顶面处于同一水平面，靠近拱桥中心部分的灌桩基础170的长度大于远离拱桥中心部分的灌桩基础170的长度，从而与陡坡方向相适应，在保证结构强度的同时避免灌桩基础170的深度过大。

综上所述，本实施例提供的拱桥推力基础结构100，通过在沉井基础110下部设置多个灌桩基础170，通过沉井+桩的复合结构，增加结构强度。其中沉井基础110为整体刚性基础，与地基接触面积大，整体性强、刚度大、抵抗水平力能力强；竖直桩基础抵抗竖向力能力强。沉井+桩复合基础充分利用了这两种结构的受力特点，发挥各自优势，同时比全沉井基础减小了施工难度，提高了经济效益；比全竖直桩基础，因为增加了基础整体刚度，使计算结构更加安全可靠。

第二实施例

参见图7，本实施例提供了一种拱桥推力基础结构100的浇筑方法，用于浇筑形成如第一实施例提供的拱桥推力基础结构100，该浇筑方法包括以下步骤：

S1：在地基上钻孔灌注形成多个灌桩基础170。

具体而言，采用钻孔灌注法施工形成灌桩基础170，在地基上钻孔后浇灌混凝土，在到达预定高度后停止灌入，其中浇筑混凝土时停止界面略高于灌桩基础170的设计顶面，方便后续形成沉井基础110时二者紧密连接，在形成灌桩基础170后，需要辅以原土回填，再执行步骤S2。

需要说明的是，钻孔灌注法作为常规的桩基施工方法，控制难度较小，施工机具也较为常规，便于实施，也便于将施工机具运输至施工地点。

S2：在多个灌桩基础170上方下沉、浇筑形成沉井基础110。

在本实施例中，沉井基础110的下方与灌桩基础170连接。具体地，原位分节段制作的沉井本体111和内隔板117下沉到预设高度后，在沉井本体111和内隔板117的底部浇筑形成下承台115，使得灌桩基础170与沉井基础110连接为一体，最后在浇筑形成上承台113，完成沉井基础110的制作。

S3：在沉井基础110的上方浇筑形成拱座130。

具体而言，在上承台113上浇筑形成拱座130，然后再将拱肋150浇筑形成在拱座130上，沉井基础110用于承载由拱肋150传递的水平推力，灌桩基础170用于承担传递至地基的竖向作用力。

本发明实施例提供的拱桥推力基础结构100的浇筑方法，通过在沉井基础110下部设置多个灌桩基础170，通过沉井+桩的复合结构，增加结构强度。其中沉井基础110为整体刚性基础，与地基接触面积大，整体性强、刚度大、抵抗水平力能力强；竖直桩基础抵抗竖向力能力强。沉井+桩复合基础充分利用了这两种结构的受力特点，发挥各自优势，同时比全沉井基础110减小了施工难度，提高了经济效益；比全竖直桩基础，因为增加了基础整体刚度，使计算结构更加安全可靠。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种拱桥推力基础结构，其特征在于，包括沉井基础、拱座、拱肋和多个灌桩基础，多个所述灌桩基础设置在所述沉井基础的下部，并用于伸入到地基内，所述拱座设置在所述沉井基础的上部，所述拱肋设置在所述拱座上，用于支撑桥体，所述沉井基础用于承载由所述拱肋传递的水平推力，所述灌桩基础用于承担传递至所述地基的竖向作用力。

2.根据权利要求1所述的拱桥推力基础结构，其特征在于，所述沉井基础包括沉井本体、上承台和下承台，所述沉井本体用于嵌套在所述地基上，所述上承台设置在所述沉井本体的上部，所述拱座设置在所述上承台上，所述下承台设置在所述沉井本体的下部，多个所述灌桩基础与所述下承台连接。

3.根据权利要求2所述的拱桥推力基础结构，其特征在于，所述沉井基础还包括多个内隔板，多个所述内隔板分布在所述沉井本体的内部空间内，以形成多个中空隔间，且每个所述内隔板的上下两端分别与所述上承台和所述下承台连接。

4.根据权利要求3所述的拱桥推力基础结构，其特征在于，多个所述内隔板包括横置隔板和纵置隔板，所述横置隔板和所述纵置隔板相互垂直地分布在所述沉井本体的内部空间内。

5.根据权利要求2所述的拱桥推力基础结构，其特征在于，所述沉井本体的底部设置有刃脚结构，所述刃脚结构的截面呈楔形，所述下承台与所述刃脚结构连接。

6.根据权利要求5所述的拱桥推力基础结构，其特征在于，所述刃脚结构的底部还覆盖有角钢层。

7.根据权利要求2所述的拱桥推力基础结构，其特征在于，所述沉井本体呈圆筒状或矩形筒状。

8.根据权利要求1-7任一项所述的拱桥推力基础结构，其特征在于，所述拱座具有一倾斜侧面，所述拱肋设置在所述倾斜侧面上，且所述拱座的顶部还设置有支撑柱，所述支撑柱用于支撑所述桥体。

9.根据权利要求1-7任一项所述的拱桥推力基础结构，其特征在于，多个所述灌桩基础与所述沉井基础的底面之间的夹角在80°至100°之间。

10.一种拱桥推力基础结构的浇筑方法，用于浇筑形成如权利要求1-9任一项所述的拱桥推力基础结构，其特征在于，所述浇筑方法包括：

在地基上钻孔灌注形成多个灌桩基础；

在多个所述灌桩基础上方下沉、浇筑形成沉井基础，其中所述沉井基础的下方与所述灌桩基础连接；

在所述沉井基础的上方浇筑形成拱座；

其中，所述拱座上还设置有用于支撑桥体的拱肋，所述沉井基础用于承载由所述拱肋传递的水平推力，所述灌桩基础用于承担传递至所述地基的竖向作用力。

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