專利名稱：一種沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)及施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及橋梁技術(shù)領(lǐng)域，是一種隔墻中設(shè)置預(yù)留孔的沉井與樁組成的新型橋梁 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式和在沉井預(yù)留孔中沉樁的復(fù)合基礎(chǔ)施工方法。
背景技術(shù)：
沉井基礎(chǔ)是指一個(gè)空的或多室井箱結(jié)構(gòu)，利用自重及井孔內(nèi)除土、穿越海(江、 河)水深與覆蓋層，到達(dá)預(yù)定高程，在井筒內(nèi)清基或巖面處理，澆筑水下混凝土封底，形成 的橋梁基礎(chǔ)。根據(jù)施工方法的不同可分為筑島下沉重型沉井、浮運(yùn)下沉自浮式沉井、浮運(yùn)直 接設(shè)置自浮式沉井等幾類。沉井的優(yōu)點(diǎn)是剛度大、抵抗水平荷載能力強(qiáng)、施工不需要防水圍 堰。缺點(diǎn)是當(dāng)?shù)貙訛閳?jiān)硬粘土層時(shí)，下沉速度慢，周期長(zhǎng)、費(fèi)用高。樁基礎(chǔ)是由承臺(tái)把一組樁連接在一起的基礎(chǔ)。承臺(tái)一般為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。樁基 礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低、穿越土層深、沉降控制效果好。缺點(diǎn)是樁基礎(chǔ)剛度小，施工需要龐大的 鋼圍堰，深水區(qū)施工難度大。綜合沉井和樁二者的優(yōu)點(diǎn)，近年來沉井與樁組成的復(fù)合基礎(chǔ)也開始出現(xiàn)。如我國(guó) 廣東江村南北大橋基礎(chǔ)為克服巖溶發(fā)育、覆蓋層不穩(wěn)定的問題，采用了沉井加沖孔樁的復(fù) 合基礎(chǔ)。沉井下沉到粘土層，然后在沉井井孔中加沖孔樁，沖孔樁穿過覆蓋層、不穩(wěn)定溶巖 和多層溶巖，直到穩(wěn)定的基巖。南京長(zhǎng)江大橋2、3號(hào)墩采用先將沉井下沉到一定深度，再在井孔內(nèi)下沉管柱到達(dá) 巖盤的復(fù)合基礎(chǔ)方案。解決了圍堰過高、鋼板樁太長(zhǎng)、抽水太深和管柱長(zhǎng)細(xì)比不當(dāng)、橋墩位 移超限等問題。上述沉井加樁復(fù)合基礎(chǔ)均有如下共同的缺點(diǎn)1、沉井與樁通過封底混凝土進(jìn)行連 接，施工質(zhì)量不易保證，受力機(jī)理復(fù)雜；2、封底后沉井內(nèi)均留有水，井孔內(nèi)空間的浮力作用 沒有發(fā)揮出來；3、封底混凝土澆筑必須在樁施工完成后進(jìn)行，軟弱土地基適用性不強(qiáng)，工后 沉降較大。4、上述基礎(chǔ)僅僅作為普通橋梁基礎(chǔ)，無法作為懸索橋錨碇基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)及施工方法，以克服現(xiàn)有 技術(shù)的缺點(diǎn)。本發(fā)明的沉井與樁組成的復(fù)合基礎(chǔ)，可在不同水深、不同施工環(huán)境(海洋或內(nèi) 河等)中采用。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)，包括沉井和樁；沉井包括井壁、隔墻、井孔、封 底混凝土和頂板，其中，隔墻為縱橫向墻體結(jié)構(gòu)；其在沉井縱橫隔墻交界處設(shè)置沉樁預(yù)留 孔，鋼管樁或混凝土打入樁均通過該孔下沉，待樁基施工到位后，在樁與沉樁預(yù)留孔孔壁之 間澆筑混凝土，以實(shí)現(xiàn)沉井與樁的牢固連接。所述的沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)，其所述沉井，其底部首節(jié)為鋼殼沉井，其上 為片體拼裝節(jié)段接高；沉井井壁及隔墻中澆筑混凝土，按需要接高，至設(shè)計(jì)標(biāo)高。
一種所述的沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)的施工方法，其包括步驟A)在岸上制 作首節(jié)鋼殼沉井，整體浮運(yùn)到橋位設(shè)計(jì)位置處定位；B)沉井井壁及隔墻中灌水下沉，沉井 井壁及隔墻中澆筑混凝土，節(jié)段接高，直到沉井著床；C)沉井吸泥下沉，繼續(xù)接高，直至設(shè) 計(jì)標(biāo)高；D)澆筑沉井封底混凝土，在沉井外周進(jìn)行拋石防護(hù)；E)在井孔中抽水或填芯后，澆 筑頂板；F)在沉樁預(yù)留孔中沉樁；G)在樁與沉樁預(yù)留孔壁之間澆筑混凝土，完成復(fù)合基礎(chǔ) 施工。所述的沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)的施工方法，其包括下列步驟1)首節(jié)沉井制作加工鋼殼沉井預(yù)制塊件，將鋼殼沉井預(yù)制塊件運(yùn)送到拼裝作業(yè) 現(xiàn)場(chǎng)，完成鋼殼沉井第一節(jié)整體拼裝，同時(shí)鋪設(shè)滑道，首節(jié)沉井通過滑道緩慢下水；進(jìn)行首 節(jié)沉井密水試驗(yàn)；2)首節(jié)沉井浮運(yùn)首節(jié)沉井自浮，完成首節(jié)沉井下沉、定位的錨固系統(tǒng)安裝，用拖 輪將首節(jié)沉井整體浮運(yùn)到下沉位置；3)首節(jié)沉井定位用導(dǎo)向船將首節(jié)沉井就位、系纜、定位；4)沉井灌水下沉干澆刃腳混凝土 ；沉井采用片體拼裝接高，灌水下沉，重復(fù)片體 拼裝接高和灌水，直至沉井著床，澆筑沉井井壁及隔墻內(nèi)混凝土 ；5)沉井吸泥下沉接高沉井，吸泥使沉井下沉，重復(fù)接高施工，直至沉井達(dá)到設(shè)計(jì) 標(biāo)高；6)沉井封底、封頂沉井內(nèi)進(jìn)行清基堵漏，澆筑封底混凝土，同時(shí)拋石防護(hù)，澆筑 頂板；7)樁基施工通過沉樁預(yù)留孔沉樁，進(jìn)行基底壓漿施工，沉樁預(yù)留孔內(nèi)灌注混凝 土，完成復(fù)合基礎(chǔ)施工。所述的沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)施工方法，其所述(5)步中，接高沉井，可采 用鋼沉井節(jié)段，也可采用混凝土沉井節(jié)段，沉井平面可為方形、圓形或橢圓形。所述的沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)施工方法，其所述(6)步中，對(duì)作為錨碇基 礎(chǔ)的復(fù)合基礎(chǔ)，在沉井內(nèi)拋設(shè)填芯，對(duì)作為橋墩基礎(chǔ)的復(fù)合基礎(chǔ)，抽取沉井內(nèi)的水，并對(duì)封 底混凝土做適當(dāng)密封處理；該施工步驟對(duì)沉井內(nèi)抽水或填芯，目的是抵消或抵抗上部結(jié)構(gòu) 荷載，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)沉降的控制。所述的沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)施工方法，其所述(7)步中，樁為鋼管樁或 混凝土打入樁；樁沉設(shè)到位后，留在預(yù)留孔中的樁基錨固長(zhǎng)度根據(jù)樁基承載力、連接混凝土 抗剪強(qiáng)度等進(jìn)行確定。所述的沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)施工方法，其所述(7)步中，沉樁預(yù)留孔中 澆筑的混凝土為現(xiàn)場(chǎng)配制的水下高性能、微膨脹、不離析混凝土。本發(fā)明的“一種沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)及施工方法”具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)樁通過隔墻交界處的沉樁預(yù)留孔灌注混凝土實(shí)現(xiàn)沉井與樁的牢固連接，受力 明確，樁基施工方便。(2)樁基的施工，在封底混凝土甚至上部結(jié)構(gòu)施工以后進(jìn)行，可增加施工期土體的 壓密固結(jié)，減小基礎(chǔ)的工后沉降。(3)沉井內(nèi)抽水或填芯來抵消或抵抗上部荷載，具備補(bǔ)償基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的一種沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)立剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的一種沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)平剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的一種沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)首節(jié)沉井制作施工過程示意 圖；其中第一階段首節(jié)沉井制作
1.加工鋼殼沉井預(yù)制塊件；
2.將鋼殼沉井預(yù)制塊件運(yùn)送到拼裝作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)；
3.完成鋼殼沉井第一節(jié)整體拼裝，同時(shí)鋪設(shè)滑道，使用滑道緩慢下水；
4.進(jìn)行沉井密水試驗(yàn)；
圖4為本發(fā)明的一種沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)首節(jié)沉井浮運(yùn)施工過程示意圖；其 中第二階段首節(jié)沉井浮運(yùn)
1.首節(jié)沉井自??；
2.完成鋼殼沉井下沉、定位的錨碇系統(tǒng)；
3.用拖輪將鋼殼沉井整體浮運(yùn)至下沉位置；
圖5為本發(fā)明的一種沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)首節(jié)沉井定位施工過程示意圖；其 中第三階段首節(jié)沉井定位
1.用導(dǎo)向船使鋼殼沉井就位、系纜、定位；
圖6為本發(fā)明的一種沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)沉井灌水下沉施工過程示意圖；其 中第四階段沉井灌水下沉
1.干澆刃腳混凝土；
2.鋼殼沉井采用片體拼裝接高；
3.鋼殼沉井灌水下沉；
4.重復(fù)2、3直至沉井著床；
5.在鋼殼沉井井壁及隔墻中澆筑混凝土；
圖7為本發(fā)明的一種沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)沉井吸泥下沉施工過程示意圖；其 中第五階段沉井吸泥下沉 1.接高沉井；2.吸泥使沉井下沉；
3.重復(fù)1、2直至沉井達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高；
圖8為本發(fā)明的一種沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)沉井封底和封頂施工過程示意圖； 其中第六階段沉井封底和封頂
1.沉井內(nèi)進(jìn)行清基、堵漏；
2.澆筑封底混凝土；
3.對(duì)橋墩基礎(chǔ)、抽取沉井內(nèi)的水；
4.對(duì)錨碇基礎(chǔ)，在沉井內(nèi)拋設(shè)填芯；
5.澆筑頂板混凝土，同時(shí)拋石防護(hù)；
圖9為本發(fā)明的一種沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)樁基施工和樁底壓漿施工過程示 意圖；其中第七階段樁基施工、基底壓漿 1.混凝土管樁或鋼管樁打設(shè)；
62.樁基施工完成后，進(jìn)行基底壓漿施工；
圖10為本發(fā)明的施工方法的一種沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)施工方法流程框圖。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參見圖1、2，為本發(fā)明的“一種沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)及施工方法”的復(fù) 合基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中有頂板1、井壁2、隔墻3、封底混凝土 4、井孔5、沉樁預(yù)留孔6、樁 7、拋石8、海(或江、河)床9。其中，隔墻3為縱橫向墻體結(jié)構(gòu)；其在沉井縱橫隔墻3交界處設(shè)置沉樁預(yù)留孔6， 鋼管樁或混凝土打入樁7均通過該沉樁預(yù)留孔6下沉，待樁基施工到位后，在樁7與沉樁預(yù) 留孔6孔壁之間澆筑混凝土，以實(shí)現(xiàn)沉井與樁7的牢固連接。本發(fā)明的“ 一種沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)及施工方法，，用于跨海(或江、河) 橋梁基礎(chǔ)中。沉井由頂板1、井壁2、隔墻3、封底混凝土 4、井孔5和沉樁預(yù)留孔6組成。樁 7根據(jù)類型可分別采用鋼管樁或混凝土打入樁。沉井底部首節(jié)采用鋼殼沉井結(jié)構(gòu)和岸上制 作、整體浮運(yùn)的施工方法。首節(jié)沉井浮運(yùn)到橋位設(shè)計(jì)位置處定位，井壁2及隔墻3中灌水下 沉，節(jié)段接高，沉井井壁2及隔墻3中澆筑混凝土。直到沉井著床，沉井吸泥下沉，繼續(xù)接高， 當(dāng)沉井接高至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，澆筑沉井封底混凝土 4。在沉井外周進(jìn)行拋石8防護(hù)，在井孔5 中抽水或填芯，施工沉井頂板1。在沉樁預(yù)留孔6中施工樁7，樁7施工完成后，在預(yù)留孔6 中澆筑混凝土實(shí)現(xiàn)沉井與樁7的牢固連接。本發(fā)明一種沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)及施工方法，施工步驟是(1)首節(jié)沉井制作加工鋼殼沉井預(yù)制塊件，將鋼殼沉井預(yù)制塊件運(yùn)送到拼裝作 業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，完成鋼殼沉井第一節(jié)井壁2、隔墻3的拼裝，隔墻交界處設(shè)置預(yù)留孔6。同時(shí)鋪設(shè)滑 道，首節(jié)沉井通過滑道緩慢下水；進(jìn)行首節(jié)沉井密水試驗(yàn)；(2)首節(jié)沉井浮運(yùn)首節(jié)沉井自浮，完成首節(jié)沉井下沉、定位的錨固系統(tǒng)安裝，用 拖輪將首節(jié)沉井整體浮運(yùn)到下沉位置；(3)首節(jié)沉井定位用導(dǎo)向船將首節(jié)沉井就位、系纜、定位；(4)沉井灌水下沉干澆井壁2及隔墻3底的刃腳混凝土 ；沉井采用片體拼裝接 高，灌水下沉，重復(fù)片體拼裝接高和灌水，直至沉井著床，澆筑沉井井壁2及隔墻3內(nèi)混凝 土；(5)沉井吸泥下沉接高沉井，吸泥使沉井下沉，重復(fù)接高施工，直至沉井達(dá)到設(shè) 計(jì)標(biāo)高；(6)沉井封底、封頂沉井內(nèi)進(jìn)行清基堵漏，澆筑封底混凝土4，同時(shí)拋石8防護(hù)，澆 筑頂板1 ；(7)樁7施工通過沉樁預(yù)留孔6施工樁7，進(jìn)行基底壓漿施工，沉樁預(yù)留孔6內(nèi)灌 注混凝土，完成復(fù)合基礎(chǔ)施工。
權(quán)利要求
一種沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)，包括沉井和樁；沉井包括井壁、隔墻、井孔、封底混凝土和頂板，其中，隔墻為縱橫向墻體結(jié)構(gòu)；其特征在于，在沉井縱橫隔墻交界處設(shè)置沉樁預(yù)留孔，鋼管樁或混凝土打入樁均通過該孔下沉，待樁基施工到位后，在樁與沉樁預(yù)留孔壁之間澆筑混凝土，以實(shí)現(xiàn)沉井與樁的牢固連接。
2.如權(quán)利要求1所述的沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)，其特征在于，所述沉井，其底部 首節(jié)為鋼殼沉井，其上為片體拼裝節(jié)段接高；沉井井壁及隔墻中澆筑混凝土，按需要接高， 至設(shè)計(jì)標(biāo)高。
3.—種如權(quán)利要求1所述的沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)的施工方法，其特征在于， 包括步驟A)在岸上制作首節(jié)鋼殼沉井，整體浮運(yùn)到橋位設(shè)計(jì)位置處定位；B)沉井井壁及 隔墻中灌水下沉，節(jié)段接高，直到沉井著床，在沉井井壁及隔墻中澆筑混凝土 ；C)沉井吸泥 下沉，繼續(xù)接高，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高；D)澆筑沉井封底混凝土，在沉井外周進(jìn)行拋石防護(hù)；E)在 井孔中抽水或填芯后，澆筑頂板；F)在沉樁預(yù)留孔中沉樁；G)在樁與沉樁預(yù)留孔壁之間澆 筑混凝土，完成復(fù)合基礎(chǔ)施工。
4.如權(quán)利要求3所述的沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)的施工方法，其特征在于，包括 下列步驟1)首節(jié)沉井制作加工鋼殼沉井預(yù)制塊件，將鋼殼沉井預(yù)制塊件運(yùn)送到拼裝作業(yè)現(xiàn) 場(chǎng)，完成鋼殼沉井第一節(jié)整體拼裝，同時(shí)鋪設(shè)滑道，首節(jié)沉井通過滑道緩慢下水；進(jìn)行首節(jié) 沉井密水試驗(yàn)；2)首節(jié)沉井浮運(yùn)首節(jié)沉井自浮，完成首節(jié)沉井下沉、定位的錨固系統(tǒng)安裝，用拖輪將 首節(jié)沉井整體浮運(yùn)到下沉位置；3)首節(jié)沉井定位用導(dǎo)向船將首節(jié)沉井就位、系纜、定位；4)沉井灌水下沉干澆刃腳混凝土；沉井采用片體拼裝接高，灌水下沉，重復(fù)片體拼裝 接高和灌水，直至沉井著床后，澆筑沉井井壁及隔墻內(nèi)混凝土 ；5)沉井吸泥下沉接高沉井，吸泥使沉井下沉，重復(fù)接高施工，直至沉井達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)尚；6)沉井封底、封頂沉井內(nèi)進(jìn)行清基堵漏，澆筑封底混凝土，同時(shí)拋石防護(hù)，澆筑頂板；7)樁基施工通過沉樁預(yù)留孔沉樁，進(jìn)行基底壓漿施工，沉樁預(yù)留孔內(nèi)灌注混凝土，完 成復(fù)合基礎(chǔ)施工。
5.如權(quán)利要求4所述的沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)施工方法，其特征在于，所述5) 步中，接高沉井，可采用鋼沉井節(jié)段，也可采用混凝土沉井節(jié)段，沉井平面可為方形、圓形或 橢圓形。
6.如權(quán)利要求4所述的沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)施工方法，其特征在于，所述6) 步中，對(duì)作為錨碇基礎(chǔ)的復(fù)合基礎(chǔ)，在沉井內(nèi)拋設(shè)填芯，對(duì)作為橋墩基礎(chǔ)的復(fù)合基礎(chǔ)，抽取 沉井內(nèi)的水，并對(duì)封底混凝土做適當(dāng)密封處理；該施工步驟對(duì)沉井內(nèi)抽水或填芯，目的是抵 消或抵抗上部結(jié)構(gòu)荷載，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)沉降的控制。
7.如權(quán)利要求4所述的沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)施工方法，其特征在于，所述7) 步中，樁為鋼管樁或混凝土打入樁；樁沉設(shè)到位后，留在預(yù)留孔中的樁基錨固長(zhǎng)度根據(jù)樁基 承載力、連接混凝土抗剪強(qiáng)度等進(jìn)行確定。
8.如權(quán)利要求4所述的沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)施工方法，其特征在于，所述7)步中，沉樁預(yù)留孔中澆筑的混凝土為現(xiàn)場(chǎng)配制的水下 高性能、微膨脹、不離析混凝土。
全文摘要
本發(fā)明一種沉井與樁組成的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)及施工方法，涉及橋梁技術(shù)。復(fù)合基礎(chǔ)由沉井和樁組成，沉井隔墻為縱橫向墻體結(jié)構(gòu)，在隔墻交界處有沉樁預(yù)留孔，鋼管樁或混凝土打入樁通過該孔下沉。施工方法首節(jié)沉井制作、浮運(yùn)到橋位設(shè)計(jì)位置定位，井壁及隔墻中灌水下沉，節(jié)段接高，直到沉井著床，沉井井壁及隔墻中澆筑混凝土。沉井吸泥下沉，繼續(xù)接高，當(dāng)沉井接高至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，澆筑沉井封底混凝土。在沉井外周拋石防護(hù)，井孔中抽水或填芯，施工沉井頂板。沉樁預(yù)留孔中沉樁后，在預(yù)留孔內(nèi)澆筑混凝土，實(shí)現(xiàn)沉井與樁的連接。本發(fā)明的橋梁復(fù)合基礎(chǔ)，適用于深水軟土地基，既能發(fā)揮沉井剛度大、作為樁基施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，又能發(fā)揮樁基控制沉降的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)E02D27/20GK101962958SQ20091008960
公開日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2009年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月22日
發(fā)明者付佰勇, 劉化圖, 劉高, 周山水, 徐國(guó)平, 蔡景旺 申請(qǐng)人:中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司