CN113585236B - 一种深基坑锚碇及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁工程技术领域，公开了一种深基坑锚碇及施工方法，包括：施工基础，埋设于地面之下；基础顶板，设置于施工基础的顶部，并朝着远离桥梁方向伸出；压重块，其设置于基础顶板伸出部分的上表面；散索鞍支墩，其设置于基础顶板的顶部，并位于施工基础的上方，用于和桥索连接；锚室，其将压重块和散索鞍支墩固定连接。本发明具有以下优点和效果：本申请的深基坑锚碇及施工方法，相比于传统施工基础锚碇结构，通过压重块后置外挑使得整个锚碇重心后移，实现锚碇基底不出现拉应力的情况同时可在同等外界条件下，减小施工基础平面尺寸，减少施工开挖，最终实现降低工程造价、节约施工工期的目标。

Description

一种深基坑锚碇及施工方法

技术领域

本申请涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种深基坑锚碇及施工方法。

背景技术

目前，深基坑基础在我国的桥梁锚碇基础结构中得到了广泛的应用。深基坑基础在不同的地质情况下有多种基础形式，在桥梁锚碇结构中地连墙基础、沉井基础等深基坑基础最为常见，本案例着重描述地连墙基础形式。地连墙基础锚碇常适用于在陆地或浅水区，基岩埋置深，并且在锚址区对地面变形有严格限制或防洪需求的情况。

施工基础锚碇在设计过程中有2个重要控制性指标：锚碇前、后端基底在施工、运营阶段不出现拉应力，基底最大应力应满足基岩地基承载力容许值。由于施工基础基底埋置较深，在桥梁运营阶段受到主缆巨大的斜向拉力作用，主缆拉力对基底产生使基础向前趾转动的附加弯矩，使基础底面出现明显的不均匀应力情况。通常为保证基底后趾处不出现拉应力的情况，同时保证基底最大应力满足基岩地基承载力容许值的情况，传统施工基础设计会加大平面尺寸以满足指标要求。

对于施工基础锚碇，处于地面以下的施工基础施工成本高于地面以上的锚体施工成本的数倍，在锚碇总体混凝土用量不变的情况下，施工基础的平面尺寸越大将会使得锚碇的工程造价越大。为进一步减小施工基础的平面尺寸，减小施工开挖，降低工程造价，亟需提供一种新型的锚碇基础方案以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本申请的目的在于提供一种深基坑锚碇及施工方法，以实现以尽可能小尺寸的施工基础满足指标要求的效果。

为达到以上目的，一方面，采取的技术方案是：

本申请提供一种深基坑锚碇，包括：

施工基础，埋设于地面之下；

基础顶板，设置于施工基础的顶部，并朝着远离桥梁方向伸出；

压重块，其设置于基础顶板伸出部分的上表面；

散索鞍支墩，其设置于基础顶板的顶部，并位于施工基础的上方，用于和桥索连接；

锚室，其将压重块和散索鞍支墩固定连接。

优选的，所述施工基础为柱状，其包括：

外墙；

内衬，其设置于外墙的内壁；

底板，其封闭设置于内衬底端；

隔墙，其将内衬、底板和基础顶板之间的空间均匀分割出若干个隔仓；

填芯，其填满内衬中隔仓之外的空间；

沙土填充堆，其填充于靠近压重块的若干个隔仓内。

优选的，内部未设置沙土填充堆的若干个所述隔仓，邻近隔仓之间通过连通孔连通。

优选的，所述基础顶板的下方设置有地基加固层，所述地基加固层位于压重块正下方并紧贴着施工基础的外壁。

优选的，所述基础顶板分为圆端和方端；

所述圆端盖在施工基础的顶部；

所述方端部分盖在施工基础的顶部，方端伸出施工基础的部分向下延伸形成加厚层，所述压重块设置在方端的顶部；

所述加厚层底面抵接于地基加固层，侧面抵接于施工基础的外壁。

本申请还提供一种深基坑锚碇的施工方法，包括以下步骤：

S1.在施工地点分槽段开挖，下放钢筋笼，浇筑外部的墙体，开掘所述墙体内部空间，浇筑内部结构，形成施工基础；

S2.在施工基础顶部浇筑基础顶板，基础顶板向远离桥梁方向部分伸出施工基础外；

S3.根据施工中桥索拉力不断增加，在基础顶板伸出部分的上表面精细分块浇筑压重块，同时进行散索鞍支墩施工；

S4.进行锚室施工。

一种深基坑锚碇施工方法，其特征在于，步骤S2还包括以下步骤：

S21.在进行基础顶板浇筑前，在施工基础远离桥梁的一侧的地基打入CFG桩形成地基加固层。

优选的，所述步骤S1包括以下步骤：

S11.将施工地点分槽段开挖，下放钢筋笼，浇筑形成外墙；

S12.施工基础内进行逆筑法排水明挖，浇筑形成内衬和底板；

S13.浇筑隔墙，形成若干个均匀大小的隔仓；

S14.在隔墙和内衬之间填入填芯；

S15.根据需要承载的桥索拉力大小和压重块的重量计算填入沙土填充堆的量，选定若干个隔仓内填入沙土形成沙土填充堆。

优选的，所述S14还包括如下步骤：

S141.在未填入沙土的隔仓内注水；

所述步骤S4之后还包括如下步骤：

S5.当全桥施工完成后，抽排隔仓内的全部注水。

优选的，所述步骤S3中精细分层浇筑分为如下步骤：

S31.将预设的压重块通过若干个水平分层面划分为厚度2-3m的块；

S32.将预设的压重块通过若干个纵向分层面划分为厚度不等的块；

S33.依照步骤S31和步骤S32划分而成的小块逐次逐个浇筑，最终组合形成压重块。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请的深基坑锚碇及施工方法，相比于传统施工基础锚碇结构，通过压重块后置外挑使得整个锚碇重心后移，产生使基础向后趾转动的自重弯矩，来平衡主缆斜向拉力对基底产生的使基础向前趾转动的附加弯矩，实现锚碇基底不出现拉应力的情况。

本申请提供的深基坑锚碇结构，通过在压重块外挑处地基设置地基加固层的方法，提高顶板外挑处的地基承载力，保证压重块不会因地基变形不协调而致结构上缘受拉开裂。

本申请提供的深基坑锚碇及施工方法，可在同等受力条件、同等基底埋深的情况下，减小施工基础平面尺寸，减少施工开挖，最终实现降低工程造价、节约施工工期的目标。

同时本申请提供的深基坑锚碇施工方法，通过在施工中对中间、前侧隔舱注水，在成桥后对隔舱中的水抽排，以保证在施工阶段基底应力均匀，也可达到减小基础平面尺寸的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。

图1为本申请中一个实施例的立体结构示意图。

图2为图1所示实施例在侧视角度的剖面示意图。

图3为图1所示实施例在正视角度的剖面示意图。

图4为图1所示实施例在俯视角度的剖面示意图。

图5为现有技术和图1所示实施例的重心位置对比图。

附图标记：

1、施工基础；11、外墙；12、内衬；13、底板；14、隔墙；15、隔仓；151、连通孔；16、填芯；17、沙土填充堆；2、基础顶板；21、方端；211、加厚层；22、圆端；3、压重块；4、散索鞍支墩；5、锚室；6、地基加固层；A、重心位置。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本实施例中，提供一种深基坑锚碇，如图1和图2所示，包括施工基础1、基础顶板2、压重块3、散索鞍支墩4和锚室5。所述施工基础1埋设于地面之下，起到支撑的作用，基础顶板2设置于施工基础1顶部，用作其他结构的基础，压重块3设置于基础顶板2伸出部分的上表面，用以平衡桥索拉力矩，散索鞍支墩4设置于基础顶板2的顶部，位于施工基础1的正上方，用于和桥索连接，而锚室5为固定混凝土块，用以将散索鞍支墩4和压重块3固定连接。

本实施例相比于传统施工基础1锚碇结构，如图5所示，本实施例通过压重块3后置外挑使得整个锚碇重心后移，产生使基础向后趾转动的自重弯矩，来平衡主缆斜向拉力对基底产生的使基础向前趾转动的附加弯矩，实现锚碇基底不出现拉应力的情况，在一般的实施例中，需要在施工前根据预设的桥梁锚索的拉力计算压重块3的具体位置和重量，使得锚碇基底不出现拉应力的情况。

在前述实施例中，施工基础1不仅局限于所述施工基础1形式，还包括沉井基础、冻结法施工基础、排桩支护施工法基础等锚碇深基坑基础形式。

为了更精准的平衡拉应力，降低压重块3施工难度，在一些优选的实施例中，如图1和图3所示，所述施工基础1由外墙11、内衬 12、底板13、隔墙14、填芯16和沙土填充堆17组成，即为地连墙类型的基础。所述外墙11为圆筒形，内衬12贴设于外墙11内壁，在本实施例中内衬12自下而上分为三级逐渐变薄，目的是为了提高底部重量进而提高稳定性。而底板13将外墙11底部封闭，在内层内设置有若干个隔墙14，将施工基础1内的空间分割出若干个隔仓15，隔仓15用于装入沙土填充堆17平衡拉应力，具体在哪个隔仓15装入沙土填充堆17需要根据计算确定，而隔仓15和内衬12之间设置有填芯16以增加施工基础1的重量。在一些实施例中，为了平衡未施工完成时的锚碇整体稳定，在施工时，预定不填入沙土填充堆17的隔仓15内会充入一定量的水，保持施工基础1整体平衡。

同时为了充水排水方便，在一些优选的实施例中，如图4所示，预定不填入沙土填充堆17的隔仓15之间会开连通孔151，以便于仅在一个隔仓15内进行注水排水施工作业即可，降低施工难度。

在前述本实施例所提供的锚碇建造完成还没有连接桥索时，经常会出现压重块3后倾，压坏地面，同时导致基础顶板2和压重块3开裂，因此在压重块3下方需要加固，方法有注浆加固法、高压喷射注浆法等等。在优选的实施例中，如图2和图4所示，在基础顶板2下方设置有地基加固层6，地基加固层6位于压重块3的下方并紧贴施工基础1外壁，在图2所示实施例中，地基加固层6由在地基内打入 GFG桩形成。

在一般的实施例中，基础顶板2的形状并没有具体限定，只需要承载压重块3、散索鞍支墩4和锚室5即可，可以根据现场施工人员的经验判断结果。

而更进一步的，如图1所示，为了基础顶板2更好的发挥承重作用，所述基础顶板2分为圆端22和方端21，圆端22设置在施工基础1顶面，而方端21伸出施工基础1外，总体形状为一个方形一端连接着一个半圆，圆端22主要用于承载散索鞍支墩4，方端21主要用以承载压重块3，因为方端21承重压重块3所受压力较大，因此方端21向下延伸直至抵接地基加固层6形成加厚层211，加厚层211 一方面将受力传递给地基加固层6，另一方面将受力分散给施工基础 1外壁。

本实施例还提供一种深基坑锚碇的施工方法，包括以下步骤：

S1.将施工基础1分槽段开挖，下放钢筋笼，浇筑外部的墙体，施工基础1内进行逆筑法排水明挖，浇筑内部结构；

S2.浇筑基础顶板2；

S3.根据预设的桥索拉力在基础顶板2上精细分层浇筑压重块3，同时进行散索鞍支墩4施工；

S4.最后进行锚室5施工。

具体的，在图1所示实施例中，步骤如下：

S1001.将施工基础1分槽段开挖，下放钢筋笼，浇筑外部的墙体，施工基础1内进行逆筑法排水明挖，浇筑内部结构；

S2001.在施工基础1浇筑完成后，再浇筑基础顶板2；

S3001.根据桥梁设计预定的桥索拉力计算得到压重块3的位置和大小尺寸，在基础顶板2上精细分层浇筑压重块3，同时进行散索鞍支墩4施工；

S4001.在压重块3和散索鞍支墩4之间进行锚室5的施工。

在一些实施例中，压重块3过重会导致压重块3将底部地面压垮，使得，在一些实施例中可以通过注浆加固法加固，或者采用树桩根法、锚杆静压桩法等等，在一些较优的实施例中所述步骤S2还应当包括以下步骤：

S21.在基础顶板2浇筑前，对基础顶板2外伸部分的下方处的地基打入CFG桩形成地基加固层6。

而具体的，在如图4所示的实施例中，CFG桩打入的范围尺寸大于基础顶板2的尺寸，使得在外界干扰导致轻微受力偏斜时也起到有效的支撑效果。

在一些实施例中，施工基础1具有如外墙11、内衬12、底板13、填芯16、沙土填充堆17和隔墙14等内部结构，因此在对这类实施例的施工基础1进行施工时，还应包括如下步骤：

S11.将施工基础1外沿分槽段开挖，下放钢筋笼，浇筑形成外墙 11，外墙11应当平整无缺陷；

S12.施工基础1内进行逆筑法排水明挖，浇筑形成内衬12和底板13；

S13.浇筑隔墙14，形成若干个均匀大小的隔仓15；

S14.根据需要承载的桥索拉力大小选定若干个隔仓15内填入沙土形成沙土填充堆17；

S15.在隔墙14和内衬12之间填入填芯16。

而为了平衡施工时整个锚碇的受力平衡，所述步骤S14还应当包括如下步骤：

S141.在未填入沙土的隔仓15内注水，注水的高度需要计算，最终使得与之前的沙土填充堆17相平衡；

所述步骤S4之后还包括如下步骤：

S5.当全桥施工完成后，抽排隔仓15内的全部注水。

在前述实施例所述的精细分层浇筑压重块3，有多种实施方法，一般均为将压重块3均匀划分成若干小块，多次浇筑。在一种较优的实施例中，所述压重块3依照以下方法划分：

S31.将压重块3划分成若干个2-3m的水平平板型的块；

S32.压重块3以锚固系统两侧为界，将平板型的块划分为若干长条型的小块；

S33.上述S31和S32结合起来，将压重块3分为若干个长条形小块，依照施工桥索拉力增加对称依次浇筑，最终形成压重块3。

通过上述精细分层浇筑方法可以解决压重块3施工时开裂的问题。

本申请不局限于上述实施方式，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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种深基坑锚碇的施工方法，其特征在于，

深基坑锚碇包括：施工基础（1），埋设于地面之下；

基础顶板（2），设置于施工基础（1）的顶部，并朝着远离桥梁方向伸出；

压重块（3），其设置于基础顶板（2）伸出部分的上表面；

散索鞍支墩（4），其设置于基础顶板（2）的顶部，并位于施工基础（1）的上方，用于和桥索连接；

锚室（5），其将压重块（3）和散索鞍支墩（4）固定连接；

施工方法包括以下步骤：

S1.在施工地点分槽段开挖，下放钢筋笼，浇筑外部的墙体，开掘所述墙体内部空间，浇筑内部结构，形成施工基础（1）；

S2.在施工基础（1）顶部浇筑基础顶板（2），基础顶板（2）向远离桥梁方向部分伸出施工基础（1）外；

S3.根据施工中桥索拉力不断增加，在基础顶板（2）伸出部分的上表面精细分块浇筑压重块（3），同时进行散索鞍支墩（4）施工；

S4.进行锚室（5）施工；

所述步骤S1包括以下步骤：

S11.将施工地点分槽段开挖，下放钢筋笼，浇筑形成外墙（11）；

S12.施工基础（1）内进行逆筑法排水明挖，浇筑形成内衬（12）和底板（13）；

S13.浇筑隔墙（14），形成若干个均匀大小的隔仓（15）；

S14. 在隔墙（14）和内衬（12）之间填入填芯（16）；

S15. 根据需要承载的桥索拉力大小和压重块的重量计算填入沙土填充堆（17）的量，选定若干个隔仓（15）内填入沙土形成沙土填充堆（17）；

所述S14还包括如下步骤：

S141.在未填入沙土的隔仓（15）内注水；

所述步骤S4之后还包括如下步骤：

S5.当全桥施工完成后，抽排隔仓（15）内的全部注水；

步骤S2还包括以下步骤：

S21.在进行基础顶板（2）浇筑前，在施工基础（1）远离桥梁的一侧的地基打入CFG桩形成地基加固层（6）；

所述步骤S3中精细分层浇筑分为如下步骤：

S31.将预设的压重块（3）通过若干个水平分层面划分为厚度2-3m的块；

S32.将预设的压重块（3）通过若干个纵向分层面划分为厚度不等的块；

S33.依照步骤S31和步骤S32划分而成的小块逐次逐个浇筑，最终组合形成压重块（3）。

2.根据权利要求1所述的一种深基坑锚碇的施工方法，其特征在于，所述施工基础（1）为柱状，其包括：

外墙（11）；

内衬（12），其设置于外墙（11）的内壁；

底板（13），其封闭设置于内衬（12）底端；

隔墙（14），其将内衬（12）、底板（13）和基础顶板（2）之间的空间均匀分割出若干个隔仓（15）；

填芯（16），其填满内衬（12）中隔仓（15）之外的空间；

沙土填充堆（17），其填充于靠近压重块（3）的若干个隔仓（15）内。

3.根据权利要求2所述的一种深基坑锚碇的施工方法，其特征在于：内部未设置沙土填充堆（17）的若干个所述隔仓（15），邻近隔仓（15）之间通过连通孔（151）连通。

4.根据权利要求1所述的一种深基坑锚碇的施工方法，其特征在于：所述基础顶板（2）的下方设置有地基加固层（6），所述地基加固层（6）位于压重块（3）正下方并紧贴着施工基础（1）的外壁。

5.根据权利要求4所述的一种深基坑锚碇的施工方法，其特征在于：所述基础顶板（2）分为圆端（22）和方端（21）；

所述圆端（22）盖在施工基础（1）的顶部；

所述方端（21）部分盖在施工基础（1）的顶部，方端（21）伸出施工基础（1）的部分向下延伸形成加厚层（211），所述压重块（3）设置在方端（21）的顶部；

所述加厚层（211）底面抵接于地基加固层（6），侧面抵接于施工基础（1）的外壁。

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