[发明专利]钢空腔沉箱－桩逆作法复合基础及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁施工技术领域，利用钢空腔沉箱的浮力进行施工的方法，特别是一种钢空腔沉箱-桩逆作法复合基础的施工方法。

背景技术

现有技术中，国内外目前桥梁深水基础所采用的基础形式主要有：

(1)设置基础：基础采用整体预制，通过浮运或浮吊吊装的方式，将基础放置在已整平的海(河、江)床岩面上，称为设置基础。日本本四联络线的南、北备赞桥海中基础、明石海峡大桥的主塔基础、葡萄牙的萨拉扎桥3号墩基础均采用此法修建。设置基础主体结构的加工制造在风浪较小的岸边或浅海地区，可以在复杂的海洋建设条件下，缩短水深较大的主墩基础作业时间，降低施工风险。此类基础适用于地质条件好的深水基础。

(2)钟形基础：钟形基础是一种外形像钟的基础。1939年首创于美国，先后修建了波托玛河桥、里查蒙德·圣·莱弗尔桥和俄勒岗桥；1973年开始在日本桥梁深水基础中采用，修建过大黑埠头桥、荒川岸海湾桥等。此类基础适用于地质条件较好的深水基础。

(3)多柱基础：多柱基础是在管柱的基础上发展起来的，技术特点是加大管柱的直径，使其能够承受海浪急潮的推力。日本大鸣门桥主墩基础、横滨湾大桥主墩基础均采用多柱基础。此类基础适用于水深较大、流速较急、有一定厚度的厚覆盖层，柱底一般支撑在岩面上。

(4)自控式气压沉箱基础：日本鹤见航道桥、东京湾大桥的基础均采用自动控制气压沉箱，水下基础深度分别为36m和41m。此类基础的特点是利用箱内空气压力形成无水作业施工环境，箱底空间大，机械设备开挖作业方便，能够处理沉箱下沉过程中的障碍物，施工中可直接鉴定和处理基底，基础质量较为可靠；但施工作业需要较多复杂设备，造价偏高，高度受箱内大气压力限制，一般在40m以内。此类基础适用于透水性大且含有难于处理的障碍物的深水基础。

(5)沉箱-桩复合基础

希腊的里翁-安蒂里翁大桥连接伯罗奔尼撒半岛和希腊大陆，主桥为主跨560m的四塔斜拉桥。该桥所处的建设条件复杂，水深65m，海床表面为深厚的软弱土层，地震设防等级高，海床处上层4-7m土层由砂砾构成，其下分布着沙层、淤沙层、淤泥土层等，而在30m以下时，土层逐渐变的均匀，主要以淤泥土和粘土组成，为提高土的性能，用长度为25～30m、直径2m的钢管以7～8m的间距进行土体加固，每个桥墩下有250根左右桩。为了适应基础与地基之间的滑动，在钢管顶部铺设50cm厚反滤沙层，其上铺设2m厚直径10～80cm的鹅卵石层，最上面铺设50cm厚的碎石层。桥梁基础直接放置在上述3m厚的砂砾层上，基础和砂砾层间没有连接，基础与桩之间的垫层起到了隔震的作用。该桥由于先施工桩基后放置沉箱，基础竖向反力基本由桩基承担，不能充分发挥海、河或江床的承载力作用，难以满足跨度更大的桥梁基础受力。

发明内容

本发明的目的是提供一种钢空腔沉箱-桩逆作法复合基础及施工方法，突破以往深水基础设计理论和施工方法的大型沉箱和桩逆作法的复合基础型式，解决深水厚覆盖层的沉降问题，并降低工程造价。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种钢空腔沉箱-桩逆作法复合基础，用于桥梁的深水基础，包括沉箱、基床及桩，基床上面放置沉箱；沉箱四周与桩连接；其沉箱包括钢板成型钢空腔、混凝土外壁、混凝土隔墙结构内壁、箱底平台和混凝土箱顶等；沉箱内为钢空腔，钢空腔内以混凝土隔墙结构内壁分割成多个腔室，预制阶段浇筑钢空腔混凝土外壁，各腔室间浇筑混凝土隔墙结构内壁，混凝土箱顶中预留有多个抽水、送气孔，抽水、送气孔兼做检查孔，与钢空腔内腔室相通；沉箱钢空腔下端为箱底平台，箱底平台上均布有沉桩预留孔；桩穿过沉箱箱底平台四周上的沉桩预留孔与沉箱相连，通过在沉桩预留孔内浇筑混凝土将桩与沉箱固接；桩穿过沉桩预留孔后，再插入基床、海、江或河床。

一种所述的钢空腔沉箱-桩逆作法复合基础的施工方法，其包括下列步骤：

沉箱船坞预制：在船坞中，用混凝土制作沉箱箱底平台，并在箱底平台上成形沉桩预留孔，用钢板成型有多个腔室的钢空腔，浇筑钢空腔混凝土外壁，钢空腔各腔室间浇筑混凝土隔墙结构内壁，在沉箱箱顶中预留多个抽水、送气孔，抽水、送气孔与钢空腔内腔室相通；再进行沉箱密水试验；

桩的地面预制：依据沉箱顶面荷载和海、江或河床的物理力学性质，确定桩长、直径及材料，要求桩与桩的间距为桩直径的4-6倍；

对桥塔所处下方的海、江或河床开挖基槽，先用挖泥船将设计区域表层淤泥清除，成凹状；船舶定位，对凹状区域内抛石后，整平成基床；