CN211898498U - 一种树形多节段桩柱承台的海峡大桥深水基础结构 - Google Patents

Abstract

针对海峡大桥的深水基础，借鉴多节火箭结构原理，提出一种树形多节段桩柱承台的海峡大桥深水基础结构形式。运用设置基础施工方法，采用低桩承台将桩基础群托换为多个水中巨型柱墩，巨型柱墩之间采用柱间支撑体系相连接，构成带有斜支撑的巨型框架结构体系，在海面处，利用有底钢吊箱围堰，浇筑封底混凝土，施工高桩承台，在高桩承台的顶面施工桥塔结构。采用带有斜支撑的巨型框架结构体的系水中巨型柱墩代替传统的水中笨重巨型桥墩结构，可避免超大型深水钢围堰的施工难题，新型深水基础结构具有化整为零、经济合理、抗侧刚度大和施工快捷等优点，可突破现有海峡大桥深水基础施工的技术瓶颈，可建造水深60～300米的海峡大桥基础结构。

Description

一种树形多节段桩柱承台的海峡大桥深水基础结构

技术领域

本实用新型涉及土木工程领域，涉及一种桥梁基础结构，具体是涉及一种树形多节段桩柱承台的海峡大桥深水基础结构。

背景技术

随着世界经济发展，随着桥梁技术的进步，世界上掀起了一股跨海连岛的海峡大桥建设热潮。

海洋太深，修建海峡大桥的桥墩基础非常困难，由于深水超大型钢围堰结构受到巨大的水压力作用，导致超大型钢围堰内部支撑受力复杂，同时超大型深水钢围堰的防水技术难度也很大，因而，深水基础施工一直是海峡大桥施工中的重点和难点。

对于深水基础超大跨径海峡大桥，传统的桥梁基础施工方法已经不再适用，如果采用超大型沉井基础施工，由于沉井体积庞大其沉降控制非常困难；如果采用普通的高桩承台基础，由于桩结构长细比较大导致桩顶侧向位移过大，而不能满足设计要求。

海峡大桥通常是在近海大陆架区域，在工程界，为了突破现有海峡大桥深水基础的技术瓶颈，桥梁工程师亟需一种水深60～300米的海峡大桥基础结构形式。

针对海峡大桥深水基础，借鉴多节火箭结构原理，提出一种树形多节段桩柱承台的海峡大桥深水基础结构形式。在海床上，施工钢管柱桩基础群，采用设置基础方法，将数个桩基础采用低桩承台连接在一起，形成水中巨型墩柱；多个水中巨型墩柱采用连系梁和斜支撑相连接形成巨型框架结构形式的水中桥梁墩身，在海面处，安装钢吊箱围堰，浇筑封底混凝土，绑扎承台钢筋，浇筑高桩承台结构，施工海峡大桥的桥塔结构，建造超大跨径海峡大桥。

新型深水基础结构具有化整为零、经济合理、抗侧刚度大和施工快捷等优点，可建造水深60～300米的海峡大桥基础结构。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型提出一种化整为零、经济合理、抗侧刚度大和施工快捷的树形多节段桩柱承台的海峡大桥深水基础结构形式，采用设置基础施工方法，将数个桩基础采用低桩承台连接在一起，形成巨型墩柱，多个水中巨型墩柱之间采用连系梁和斜支撑构成巨型框架结构体系水中墩身，安装吊箱围堰，多个水中巨型墩柱之上浇筑施工高桩承台结构，可建造水深60～300米的海峡大桥基础结构。

技术方案：本实用新型的树形多节段桩柱承台的海峡大桥深水基础结构，包括桩基础群、低桩承台、巨型墩柱、柱间支撑体系、高桩承台、桥塔结构构成，其特征在于：海底的桩基础群之上设置多个低桩承台，在低桩承台之上设置巨型墩柱；巨型墩柱之间由柱间支撑体系相连接，形成带有斜支撑的巨型框架结构形式的水中桥梁墩身；在海面处，在多个巨型墩柱之上设置高桩承台，桥塔结构设置在高桩承台的顶面。

树形多节段桩柱承台的海峡大桥深水基础结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤一：选择峡大桥的桥墩位置，将钢管柱打入海底，形成桩基础群；

步骤二：将桩基础群划分数个区域，采用设置基础施工方法，施工低桩承台，在低桩承台之上施工安装巨型墩柱；

步骤三：巨型墩柱之间采用水平系杆和斜支撑相连接，形成带有柱间支撑体系的巨型框架结构体系；

步骤四：利用有底钢吊箱围堰，浇筑封底混凝土，抽干海水，浇筑高桩承台；

步骤五：在高桩承台的顶面，施工桥塔结构，建造超大跨径海峡大桥，通车运行。

海峡大桥的大型基础施工面临着海洋深水基础施工难题，对于海洋深度达到60～300米的海峡大桥深水基础，由于巨大的水压力作用，导致超大型深水钢围堰内部支撑结构复杂，施工非常困难，因此，为了建造超大跨径海峡大桥，必须对现有的深水基础结构进行技术改进。

采用多节段桩柱承台的海峡大桥深水基础结构，化整为零，进行桥梁柱墩结构多次转换，形成树形多节段桩柱承台的海峡大桥深水基础结构，可以完成海峡大桥的深水基础施工。

第一次柱墩结构托换是多个小直径的钢管桩通过海底处的低桩承台结构转换为水中巨型柱墩结构，巨型墩柱之间采用柱间支撑体系相连接，构成水中带有斜支撑的巨型框架结构体系，相比传统的高桩承台结构，其水中柱墩结构的抗侧刚度大幅度提高，可有效地减少桥塔顶部位移。

第二柱墩结构托换是通过钢吊围堰在海面处施工高桩承台结构，将多个水中巨型柱墩结构转换为海峡大桥的桥塔结构，相比传统沉底的双层钢围堰，大量节约了钢围堰结构的用钢量，经济实惠，同时也大幅度降低了深水围堰的防水施工难度。

为了避免超大型深水钢围堰施工，化整为零，采用水中巨型柱墩托换技术，海峡大桥深水基础结构经过多次结构托换成型，构思巧妙，受力合理，施工简便，可建造水深 60～300米的海峡大桥基础结构。

有益效果：本实用新型和现有技术相比，具有以下优点：

海洋太深，修建海峡大桥的桥墩基础非常困难。修建海峡大桥将会遇到深水基础问题，对于超大跨径深水海峡桥梁，传统的沉井基础和桩承台基础等桥梁基础施工方法不再适用。

海峡大桥如果采用大型沉井基础施工，由于海底淤泥层较厚，海底地质构成复杂，海面风浪巨大，体积庞大的超级沉井其沉降控制非常困难，水深60～300米的海峡大桥沉井基础施工具有很大的风险性。

海峡大桥如果采用普通的低承台基础，由于深水巨大压力导致巨型钢围堰内部支撑受力复杂，导致深水围堰防水技术难度很大，因而巨型深水钢围堰施工非常困难；海峡大桥如果采用普通的高桩承台基础，由于桩结构长细比较大导致桩顶侧向位移过大，因而不能满足技术规范要求。

建造深水海峡大桥必须突破现有的深水桥梁基础技术，在工程界，桥梁工程师亟需一种水深60～300米的海峡大桥基础结构形式。

本实用新型采用设置基础施工方法，将数个桩基础采用低桩承台连接在一起，结构托换形成水中巨型墩柱，多个水中巨型墩柱之间采用连系梁和斜支撑构成巨型框架结构体系，巨型框架结构体系的水中桥梁墩身具有强大的抗侧刚度，安装吊箱围堰，多个水中巨型墩柱之上浇筑施工高桩承台结构，可建造水深60～300米的海峡大桥基础结构。

在海床上施工桩基础群，采用设置基础施工方法，将数个小直径的桩基础采用低桩承台连接在一起，结构托换形成水中巨型墩柱，化整为零，小巧玲珑，方便施工，运用多个小型设置基础施工技术代替超大型深水钢围堰施工技术，避免了超大型深水钢围堰内部支撑体系复杂和防水技术难度大等施工困难问题。

通过低桩承台，将数个小直径的桩基础托换为巨型墩柱，在保证相同竖向承载力的前提下，可大幅度提高了墩柱基础抗剪承载力和抗侧刚度，构思巧妙，施工简便。

多个水中巨型墩柱之间，采用连系梁和斜支撑将多个巨型墩柱联系在一起，形成带有斜支撑的巨型框架结构形式的水中桥梁墩身，可大幅度提高其整体性和空间刚度，可确保水中墩柱段基础结构的抗震承载力。

在海平面，安装有底钢吊箱围堰，浇筑封底混凝土，抽干钢吊箱围堰内海水，绑扎承台钢筋，浇筑高桩承台结构，大型钢吊箱围堰施工技术成熟，其施工难度不大，避免了大型沉底的深水钢围堰内部受力复杂支撑结构，施工简便，相比大型沉底的深水钢围堰，钢吊箱围堰大量节约了钢板材料用量，经济实惠。

运用成熟的深水设置基础技术，通过低桩承台，将海底地小直径钢管桩群托换为多个水中巨型墩柱，采用带有斜支撑巨型框架结构体系的水中墩身结构代替传统的笨重巨型水中桥墩结构，采用钢吊箱围堰浇筑施工高桩承台结构，技术路线明确，构思巧妙，简化施工。

借鉴多节火箭结构原理，新型深水基础结构采用多节段桩柱的树形塔状结构托换基础方法，逐步增加桥墩结构的几何尺寸，新型深水基础结构具有化整为零、经济合理、抗侧刚度大和施工快捷等优点，抗震性能优良，升级换代，运用前景良好，可突破现有海峡大桥深水基础的技术瓶颈，可建造水深60～300米的海峡大桥基础结构。

附图说明

图1为树形多节段桩柱承台的海峡大桥深水基础结构的立面示意图；

图2为海峡悬索桥的300米深水基础结构的立面示意图。

图中有：桩基础群1；低桩承台2；巨型墩柱3；柱间支撑体系4；高桩承台5；桥塔结构6。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1

一种树形多节段桩柱承台的海峡大桥深水基础结构，由桩基础群1、低桩承台2、巨型墩柱3、柱间支撑体系4、高桩承台5、桥塔结构6构成，其特征在于：海底的桩基础群1之上设置多个低桩承台2，在低桩承台2之上设置巨型墩柱3；巨型墩柱3 之间由柱间支撑体系4相连接，形成带有斜支撑的巨型框架结构形式的水中桥梁墩身；在海面处，在多个巨型墩柱3之上设置高桩承台5，桥塔结构6设置在高桩承台5的顶面。

实施例2

一种树形多节段桩柱承台的海峡大桥深水基础结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤一：选择峡大桥的桥墩位置，将钢管柱打入海底，形成桩基础群1；

步骤二：将桩基础群1划分数个区域，采用设置基础施工方法，施工低桩承台2，在低桩承台2之上施工安装巨型墩柱3；

步骤三：巨型墩柱3之间采用水平系杆和斜支撑相连接，形成带有柱间支撑体系 4的巨型框架结构体系；

步骤四：利用有底钢吊箱围堰，浇筑封底混凝土，抽干海水，浇筑高桩承台5；

步骤五：在高桩承台5的顶面，施工桥塔结构6，建造超大跨径海峡大桥。

实施例3

某1200米级海峡斜拉桥，桥面宽度为60米，采用树形多节段桩柱承台的海峡大桥深水基础结构，桥塔处海水深度为60米，桥塔总高度为360米，其中桥面到塔顶高度为280，海洋平面到桥面的高度为80米。

斜拉桥塔采用A字形桥塔结构，A字形桥塔采用格栅管式双钢板混凝土组合剪力墙筒体结构，A字形桥塔底部塔柱中心距离为124米，每一个肢柱的底部尺寸为12 ×12米，底部筒体壁厚为1.5米。

每一个桥塔的肢柱之下，设置一个钢筋混凝土的巨型高桩承台，巨型高桩承台结构的几何尺寸为70米宽×70米长×15米厚，两个巨型高桩承台之间采用钢筋混凝土巨型连系梁相连。

每一个的巨型高桩承台之下，设置四个巨型的矩形用钢筋混凝土矩形筒体墩柱结构，每一个矩形筒体墩柱结构的尺寸为15×15米，筒形墩柱壁厚为1.2米，在四个矩形筒体墩柱之间设置水平系杆和斜支撑，形成带有斜支撑的巨型框架结构形式的水中桥梁墩身结构。

每一个矩形筒体墩柱，设置一个低桩承台结构，低桩承台结构结构的几何尺寸为30米宽×30米长×6米厚，海底所有的低桩承台结构之间采用1.5米厚的碎石混凝土铺设海床平面。

每一个低桩承台结构下设置16根钢管桩，钢管桩直径均为2.5米，钢管桩壁厚50mm，内灌注C50混凝土，钢管桩入土深度为100～120米。

一个桥塔下共设置128根钢管桩，钢管桩群分为二组，每组64个钢管桩基础群，每组钢管桩群采用四个低桩承台托换为四个水中巨型柱墩，每四个水中巨型柱墩之上设置一个巨型高桩承台，一共是二个巨型高桩承台，二个巨型高桩承台之上安装二个桥塔肢柱，形成1200米A字形海峡斜拉桥桥塔。

本桥在海平面设置防碰撞护套，本桥防碰撞护套为椭圆形多仓式箱型结构，椭圆尺寸长轴为270米，椭圆尺寸段轴为100米，防碰撞护套也可防波浪冲击，椭圆形防碰撞护套平台也可以兼作休闲娱乐平台。

实施例4

某5000米级马鞍空间缆索悬索海峡大桥，桥面宽度为60米，采用树形多节段桩柱承台的海峡大桥深水基础结构，桥塔处海水深度为80米，桥塔总高度为700米，其中桥面到塔顶高度为600，海洋平面到桥面的高度为100米。

桥塔结构采用人字形四肢柱空间桥塔结构，人字形四肢柱采用格栅管式钢板混凝土剪力墙矩形筒体结构，人字形四肢柱底部中心左右距离为144米，人字形四肢柱底部中心前后距离为240米，每一个肢柱的底部尺寸为25×30米，筒体底部壁厚为2.5 米。

每一个桥塔的肢柱之下，设置一个钢筋混凝土的巨型高桩承台，巨型高桩承台结构的几何尺寸为75米宽×90米长×20米厚，四个巨型高桩承台之间采用钢筋混凝土巨型连系梁相连。

每一个的巨型高桩承台之下，设置四个巨型的矩形用钢筋混凝土矩形筒体墩柱结构，每一个矩形筒体墩柱结构的尺寸为20×24米，筒形墩柱壁厚为1.5米，在四个矩形筒体墩柱之间设置水平系杆和斜支撑，形成带有斜支撑的巨型框架结构形式的水中桥梁墩身结构。

每一个矩形筒体墩柱，设置一个低桩承台结构，低桩承台结构结构的几何尺寸为33米宽×40米长×10米厚，海底所有的低桩承台结构之间采用2米厚的碎石混凝土铺设海床平面。

每一个低桩承台结构下设置32根钢管桩，钢管桩直径均为2.5米，钢管桩壁厚50mm，内灌注C50混凝土，钢管桩入土深度为150～180米。

一个桥塔下共设置512根钢管桩，钢管桩群分为四组，每组128个钢管桩基础群，每组钢管桩群采用四个低桩承台托换为四个水中巨型柱墩，每四个水中巨型柱墩之上设置一个巨型高桩承台，一共是四个巨型高桩承台，四个巨型高桩承台之上安装四个桥塔肢柱，形成5000米空间缆索悬索桥的人字形四肢柱空间结构桥塔。

本桥在海平面设置防碰撞护套，本桥防碰撞护套为椭圆形多仓式箱型结构，椭圆尺寸长轴为450米，椭圆尺寸段轴为330米，防碰撞护套也可防波浪冲击，椭圆形防碰撞护套大型平台也可以兼作休闲娱乐平台。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (1)

1.一种树形多节段桩柱承台的海峡大桥深水基础结构，包括桩基础群(1)、低桩承台(2)、巨型墩柱(3)、柱间支撑体系(4)、高桩承台(5)、桥塔结构(6)构成，其特征在于：海底的桩基础群(1)之上设置多个低桩承台(2)，在低桩承台(2)之上设置巨型墩柱(3)；巨型墩柱(3)之间由柱间支撑体系(4)相连接，形成带有斜支撑的巨型框架结构形式的水中桥梁墩身；在海面处，在多个巨型墩柱(3)之上设置高桩承台(5)，桥塔结构(6)设置在高桩承台(5)的顶面。

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