CN113605368B - 用于厚覆盖层地区大跨拱桥格构式地下连续墙及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明的用于厚覆盖层地区大跨拱桥格构式地下连续墙及施工方法，包括一对地下连续墙以及连接两个地下连续墙的连梁，所述地下连续墙包括由外横墙和纵墙围成的矩形墙体，其内部还设置有内横墙，其上部设置有纵向承台，纵向承台上设置有拱座，所述地下连续墙内填充有岩土体。本发明充分发挥了地下连续墙承载性能优、刚度大、抗倾覆稳定性好的特点，同时合理利用了格构式地下连续墙内部土体受环向约束之后的承载性能，使得这一基础形式能够满足沿江、沿河且基岩埋置较深的上部深厚覆盖层地区大跨拱桥对基础形式承载性能、稳定性和变形的严苛要求。

Description

用于厚覆盖层地区大跨拱桥格构式地下连续墙及施工方法

技术领域

本发明属于大跨桥梁基础工程领域，尤其涉及用于厚覆盖层地区大跨拱桥格构式地下连续墙及施工方法。

背景技术

传统大跨拱桥拱座多采用明挖重力式扩大基础形式，以承担大跨拱桥上部结构传递的巨大竖向荷载和水平推力，同时为满足大跨拱桥上部结构正常服役，应严格控制拱座基础的水平位移和竖向位移。目前为满足工程建设的需求，于基岩层埋置较深的沿江、沿河区域修建大跨拱桥的工程项目日趋增多，在这种深厚覆盖层工程地质条件下，若仍然采用传统重力式明挖基础，势必增大施工难度、增加工程造价、延长施工工期；且因沿江、沿河区域深厚覆盖层地质条件下拱座区域地层多与临江、临河水系有着水力联系，若所选基础形式无较好的防渗、抗渗能力，将会对基础的施工及后期服役安全带来诸多隐患。

地下连续墙基础作为一种同时具有防渗、挡土、承载功能的结构形式，因其具有与土体密着性能好、施工效率高、施工噪音低、不同土性岩性适应性强等优点，目前多壁式地下连续墙基础及格构式地下连续墙基础已在日本的跨海大桥、铁路、公路及市政桥梁基础工程中广泛应用，但是此类被应用于实际工程中的地下连续墙基础多利用其较好的竖向承载性能，较少发挥其刚度大及抗倾覆稳定性好的优点。在沿江、沿河且基岩埋置较深的上部覆盖层地区修建大跨拱桥，其拱座基础是否具有强大的整体刚度和抗倾覆性能、优越的竖向荷载和水平推力承载性能、卓越的防渗性能对大跨拱桥竣工后能否正常服役起着至关重要的作用。因此，将地下连续墙作为大跨拱桥桥梁基础，充分发挥其水平和竖向承载性能好、抗渗性能优的特点，其可以作为大跨拱桥桥梁拱座基础的一种重要备选基础形式。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了用于厚覆盖层地区大跨拱桥格构式地下连续墙及施工方法，本发明充分发挥了地下连续墙承载性能优、刚度大、抗倾覆稳定性好的特点，同时合理利用了格构式地下连续墙内部土体受环向约束之后的承载性能，使得这一基础形式能够满足沿江、沿河且基岩埋置较深的上部深厚覆盖层地区大跨拱桥对基础承载性能、稳定性和变形的严苛要求。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

用于厚覆盖层地区大跨拱桥格构式地下连续墙，包括一对地下连续墙以及连接两个地下连续墙的连梁，所述地下连续墙包括由外横墙和纵墙围成的矩形墙体，其内部还设置有内横墙，其上部设置有纵向承台，纵向承台上设置有拱座，所述地下连续墙内填充有岩土体。

进一步的，所述外横墙、内横墙、纵墙厚度相等且厚度范围在0.8m-1.6m之间。

进一步的，所述纵向承台厚度为2.5m-4m。

用于厚覆盖层地区大跨拱桥格构式地下连续墙的施工方法，包括如下步骤：

步骤1，内横墙导墙的施工：导墙设置于内横墙两侧，其作用为承担施工机械自重、控制洗槽机开挖线路及防止地连墙上部槽段土体坍塌；

步骤2，泥浆循环系统准备：将检验合格的泥浆通过泥浆泵抽送至各槽段；

步骤3，护壁泥浆制备：泥浆采用中粘度的钠基膨润土与清水按100：1000的比例配置，将两者混合后采用旋流式高速泥浆搅拌机搅拌均匀存储于新浆池，静止膨化24h，待泥浆不出现离析、沉淀且各项指标达到要求后用于槽段施工；

步骤4，内横墙6槽段开挖：根据内横墙分段长度，采用三铣成槽或二铣成槽来开挖内横墙，开挖过程中采用之前制备好的泥浆进行护壁；

步骤5，钢筋笼加工及吊装：钢筋笼依据槽段施工顺序分批次运至基础施工现场进行拼装，钢筋笼拼装顺序为先下排后上排，先拼装桁架再安装单根；

步骤6，内横墙混凝土浇筑：混凝土浇筑用的导管进行抗压及气密性试验；首盘混凝土应采用隔离球法浇筑，浇筑时导管底面与混凝土表面高差不超过0.5m，且导管埋深不超过2m，根据混凝土面上升速度来判断导管上拔速度；

步骤7，纵墙、外横墙的施工：待两侧格构式基础内横墙施工完成7天后开展纵墙、外横墙的施工工作；

步骤8，连梁基坑开挖：待两侧格构式基础施工完成7天后方开展连梁4基坑开挖工作；

步骤9，纵向承台施工：待连梁施工完成后开展纵向承台的施工工作，纵向承台施工前应拆除前期施工导墙，并对两侧格构式基础顶面进行凿毛处理，之后再开始纵向承台钢筋绑扎及混凝土的浇筑工作。

进一步的，步骤1中，所述导墙形状采用“L”或者“[”形钢筋混凝土墙。

进一步的，步骤2中，泥浆循环系统包括储浆池、搅拌池、循环池、泥浆运输设备、泥浆循环设备；对于槽段混凝土浇筑后回收的不合格的泥浆，采用液压铣反循环抽送至泥浆净化器，之后输送至储浆池。

进一步的，步骤4中，施工过程中随时对泥浆各项指标进行监测，如泥浆浆液粘度小于指标要求，可于浆液中加入羧甲基纤维素纳或Na₂CO₃，如泥浆浆液重度小于指标要求，可于浆液中加入重晶石粉。

进一步的，步骤5中，钢筋笼加工完成后，采用两台可移动的履带吊车进行吊装，其中一台为主调，另一台为副吊；主吊承担钢筋笼的自重并吊装运送至相应槽段，副吊协助主吊进行钢筋笼的翻转。

进一步的，步骤6中，待先浇筑段混凝土浇筑完成7天后开展其临近槽段的浇筑施工工作，浇筑前应对已浇筑段采用钢刷进行凿毛且基底清渣之后开展下一槽段的混凝土浇筑工作。

进一步的，步骤8中，基坑开挖根据现场土层情况及基坑开挖深度设置支护措施，如地下水位埋深小于指标要求，采取必要的截水排水措施；对于与连梁接触部分的格构式基础表面需采用凿毛处理。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

（1）本发明提出的一种用于厚覆盖层地区大跨拱桥格构式地下连续墙基础，其主要承重构件为其下部的格构式地下连续墙，较传统的以基岩为持力层的重力式明挖扩大基础，其对拱座区域的不同工程地质条件和水文地质条件适应性更强，尤其适用于厚覆盖层地区大跨拱桥工程的建设。

（2）本发明采用的格构式地下连续墙避免了采用传统重力式明挖扩大基础施工时的大面积基坑开挖和大体积混凝土施工工作，较大程度地缩短了施工工期，降低了工程成本，减少了工程对环境的影响。

（3）已有研究表明，相对于本发明采用的长方体结构形式的连梁，若连接两侧的格构式地下连续墙基础的中间部位的结构形式仍采用与所述纵墙高度相等的格构式地下连续墙形式，则连梁部位的施工难度和施工工期将明显增大，且拱座基础的整体承载性能不仅没有提升，反而会因“群墙效应”的增加使得整体承载性能有所降低。因此，本发明提出的这种连梁形式是较为合理的。

附图说明

图1为本发明的轴测图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明的后视图；

图4为本发明的水平剖面图；

图5为本发明的竖直剖面图；

图6为本发明的刚性接头和施工阶段示意图。

附图中，1-外横墙、2-纵向承台、3-拱座、4-连梁、5-纵墙、6-内横墙、7-岩土体、8-接头、9-施工节段。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”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，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，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。

本发明所要解决的技术问题是针对沿江、沿河且基岩埋置较深的上部深厚覆盖层地区修建大跨拱桥，若仍采用传统的重力式明挖扩大基础，存在施工成本高、工期长、施工难度大等问题，提出了一种用于厚覆盖层地区大跨拱桥格构式地下连续墙基础。该基础通过采用地下连续墙作为上部荷载的主要承载结构，充分发挥了地下连续墙承载性能优、刚度大、抗倾覆稳定性好的特点，同时合理利用了格构式地下连续墙内部土体受环向约束之后的承载性能，使得这一基础形式能够满足沿江、沿河且基岩埋置较深的上部深厚覆盖层地区大跨拱桥对基础承载性能、稳定性和变形的严苛要求。

本发明的用于厚覆盖层地区大跨拱桥格构式地下连续墙，如图1-5所示，包括外横墙1、纵向承台2、拱座3、连梁4、纵墙5、内横墙6、岩土体7；其中：

所述纵墙5、内横墙6和外横墙1共同构成下部格构式地下连续墙，格构式地下连续墙平行分布于左右两侧，各墙体的厚度相等，其厚度可根据上部结构荷载及施工条件综合分析确定，墙体厚度范围为0.8m-1.6m；所述纵墙5、内横墙6和外横墙1需嵌入下覆基岩层，嵌入深度均大于4.0m；所述纵墙5、内横墙6和外横墙1需分段施工，各施工段之间采用刚性连接以保证墙体受力的整体性，且各施工节段9的接头8不允许出现在纵墙与内横墙或纵墙与外横墙的节点处，各施工段根据槽段宽度采用三铣成槽或一铣成槽；所述岩土体7为留置于格构式地下连续墙格构内部的原状岩土体，其与外围的格构式地下连续墙共同承担上部荷载。

所述纵向承台2为与纵墙5、内横墙6和外横墙1刚性连接的上部承载结构，其厚度为2.5m-4m；所述纵向承台2与纵墙5、内横墙6和外横墙1的外边缘对齐。

用于厚覆盖层地区大跨拱桥格构式地下连续墙的施工方法，具体包括如下步骤：

步骤1，两侧内横墙6导墙施工：导墙设置于内横墙6两侧，其作用为承担施工机械自重、控制洗槽机开挖线路及防止地连墙上部槽段土体坍塌，导墙形状可采用“L”、“[”形钢筋混凝土墙。

步骤2，泥浆循环系统准备：地连墙施工中槽段内部的泥浆主要起到稳定槽壁、润滑冷却钻具、悬浮钻渣的作用。泥浆循环系统的距离与基础之间的距离应选择适当，距离太远则增大施工成本，距离过近则会产生交叉影响，不利于槽段的施工。泥浆循环系统包括储浆池、搅拌池、循环池、泥浆运输设备、泥浆循环设备。检验合格的泥浆通过泥浆泵抽送至各槽段，对于槽段混凝土浇筑后回收的不合格的泥浆，可采用液压铣反循环抽送至泥浆净化器，之后输送至储浆池。

步骤3，护壁泥浆制备：泥浆可采用中粘度的钠基膨润土与清水按100：1000的比例配置，将两者混合后采用旋流式高速泥浆搅拌机搅拌均匀存储于新浆池，静止膨化24h，待泥浆不出现离析、沉淀且各项指标达到要求后可用于槽段施工。

步骤4，内横墙6槽段开挖：如图6所示，根据内横墙6分段长度，采用三铣成槽或二铣成槽来开挖内横墙6，开挖过程中采用之前制备好的泥浆进行护壁，施工过程中应随时对泥浆各项指标进行监测，如泥浆浆液粘度偏小，可于浆液中加入一定量的羧甲基纤维素纳（CMC）或Na₂CO₃，如泥浆浆液粘度偏小，可于浆液中加入一定量的重晶石粉。

步骤5，钢筋笼加工及吊装：钢筋笼在钢筋加工厂按设计图纸进行加工，依据槽段施工顺序分批次运至基础施工现场进行拼装，钢筋笼拼装顺序为先下排后上排，先拼装桁架再安装单根。钢筋笼加工完成后，采用两台可移动的履带吊车进行吊装，其中一台为主调，其吊装吨位要求较大，另一台为副吊，吊装吨位可适当偏小。主吊主要承担钢筋笼的自重并吊装运送至相应槽段，副吊主要协助主吊进行钢筋笼的翻转。

步骤6，内横墙6混凝土浇筑：混凝土浇筑用的导管应进行抗压及气密性试验。首盘混凝土应采用隔离球法浇筑，浇筑时导管底面与混凝土表面高差不应超过0.5m，且导管埋深不应超过2m，根据混凝土面上升速度来判断导管上拔速度。待先浇筑段混凝土浇筑完成7天后方可开展其临近槽段的浇筑施工工作，浇筑前应对已浇筑段采用钢刷进行凿毛且基底清渣之后方可开展下一槽段的混凝土浇筑工作。

步骤7，纵墙5、外横墙1的施工：待两侧格构式基础内横墙施工完成7天后即可开展纵墙5、外横墙1的施工工作，其施工步骤可重复（1）~（6）步。

步骤8，连梁4基坑开挖：待两侧格构式基础施工完成7天后方可开展连梁4基坑开挖工作，基坑开挖根据现场土层情况及基坑开挖深度设置必须的支护措施，如地下水位埋深较浅，也需采取必要的截水排水措施。对于与连梁4接触部分的格构式基础表面需采用凿毛处理。

步骤9，纵向承台2施工：待连梁4施工完成后即可开展纵向承台2的施工工作，纵向承台2施工前应拆除前期施工导墙，并对两侧格构式基础顶面进行凿毛处理，之后再开始纵向承台2钢筋绑扎及混凝土的浇筑工作。

本领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的术语应被理解为具有与现有技术的上下文中一致的意义，且若与本发明文本一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。上面对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (6)

1.用于厚覆盖层地区大跨拱桥格构式地下连续墙，其特征在于：包括一对地下连续墙以及连接两个地下连续墙的连梁；

每个地下连续墙均包括由外横墙和纵墙围成的矩形墙体，其内部还设置有两个内横墙，两个内横墙将矩形墙体的内腔沿长度方向分隔为三格格墙，每格格墙内均填充有岩土体；

矩形墙体上部设置有纵向承台，纵向承台上设置有拱座；

所述外横墙、内横墙、纵墙厚度相等且厚度范围在0.8m-1.6m之间；所述纵向承台厚度为2.5m-4m；

连梁用于连接两个地下连续墙的中格格墙。

2.基于权利要求1所述的用于厚覆盖层地区大跨拱桥格构式地下连续墙的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，内横墙导墙的施工：导墙设置于内横墙两侧，其作用为承担施工机械自重、控制洗槽机开挖线路及防止地连墙上部槽段土体坍塌；

步骤2，泥浆循环系统准备：将检验合格的泥浆通过泥浆泵抽送至各槽段；

步骤3，护壁泥浆制备：泥浆采用中粘度的钠基膨润土与清水按100：1000的比例配置，将两者混合后采用旋流式高速泥浆搅拌机搅拌均匀存储于新浆池，静止膨化24h，待泥浆不出现离析、沉淀且各项指标达到要求后用于槽段施工；

步骤4，内横墙6槽段开挖：根据内横墙分段长度，采用三铣成槽或二铣成槽来开挖内横墙，开挖过程中采用之前制备好的泥浆进行护壁；

步骤5，钢筋笼加工及吊装：钢筋笼依据槽段施工顺序分批次运至基础施工现场进行拼装，钢筋笼拼装顺序为先下排后上排，先拼装桁架再安装单根；

步骤6，内横墙混凝土浇筑：混凝土浇筑用的导管进行抗压及气密性试验；首盘混凝土应采用隔离球法浇筑，浇筑时导管底面与混凝土表面高差不超过0.5m，且导管埋深不超过2m，根据混凝土面上升速度来判断导管上拔速度；

步骤7，纵墙、外横墙的施工：待两侧格构式基础内横墙施工完成7天后开展纵墙、外横墙的施工工作；

步骤8，连梁基坑开挖：待两侧格构式基础施工完成7天后方开展连梁4基坑开挖工作；

步骤9，纵向承台施工：待连梁施工完成后开展纵向承台的施工工作，纵向承台施工前应拆除前期施工导墙，并对两侧格构式基础顶面进行凿毛处理，之后再开始纵向承台钢筋绑扎及混凝土的浇筑工作；

步骤4中，施工过程中随时对泥浆各项指标进行监测，如泥浆浆液粘度小于指标要求，可于浆液中加入羧甲基纤维素纳或Na₂CO₃，如泥浆浆液重度小于指标要求，可于浆液中加入重晶石粉；

步骤8中，基坑开挖根据现场土层情况及基坑开挖深度设置支护措施，如地下水位埋深小于指标要求，采取必要的截水排水措施；对于与连梁接触部分的格构式基础表面需采用凿毛处理。

3.根据权利要求2所述的用于厚覆盖层地区大跨拱桥格构式地下连续墙的施工方法，其特征在于：步骤1中，所述导墙形状采用“L”或者“[”形钢筋混凝土墙。

4.根据权利要求2所述的用于厚覆盖层地区大跨拱桥格构式地下连续墙的施工方法，其特征在于：步骤2中，泥浆循环系统包括储浆池、搅拌池、循环池、泥浆运输设备、泥浆循环设备；对于槽段混凝土浇筑后回收的不合格的泥浆，采用液压铣反循环抽送至泥浆净化器，之后输送至储浆池。

5.根据权利要求2所述的用于厚覆盖层地区大跨拱桥格构式地下连续墙的施工方法，其特征在于：步骤5中，钢筋笼加工完成后，采用两台可移动的履带吊车进行吊装，其中一台为主调，另一台为副吊；主吊承担钢筋笼的自重并吊装运送至相应槽段，副吊协助主吊进行钢筋笼的翻转。

6.根据权利要求2所述的用于厚覆盖层地区大跨拱桥格构式地下连续墙的施工方法，其特征在于：步骤6中，待先浇筑段混凝土浇筑完成7天后开展其临近槽段的浇筑施工工作，浇筑前应对已浇筑段采用钢刷进行凿毛且基底清渣之后开展下一槽段的混凝土浇筑工作。

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