[发明专利]一种用于水中浅覆盖层或裸岩地区的环状嵌入式设置基础

说明书

技术领域

本发明涉及一种水中设置基础形式，属于桥梁工程技术领域，具体涉及一种主要应用于江、湖、海等要修建水中基础的浅覆盖层或者裸岩地区的环状嵌入式设置基础。

背景技术

随着国民经济的快速发展，交通建设需求猛增，国内外正在修建和准备修建的大型桥梁越来越多，且随着跨海大桥的出现，桥梁跨径越来越大。这些长、大桥梁多数修建在水深、流急的大江河上或环境恶劣的海上，往往遇到岩层埋置较深、基岩裸露、地质条件复杂等难题，非常不利于桥梁施工，基础兴建的难度也更大。故一般采用水中基础形式来实现长、大桥梁在水深、流急的大江河上或环境恶劣的海上的施工。

目前常用的水中基础形式主要有大直径深钻孔集群桩基础和沉井基础，但是其在浅覆盖层地区以及裸岩地区应用面临以下问题：

1、大直径深钻孔集群桩基础，基础尺寸庞大，结构对河床的变化、冲刷等条件的改变，适应性较差；群桩效应明显，桩基准确计算难度较大。施工时需另设置施工平台、导向架、钢围堰等诸多复杂工艺，水上作业工序繁琐、作业时间长。

2、常规设置沉井基础，首先需要在水底进行水下爆破、清渣，用大型机械将水底开挖到持力层，形成锥台形岩石基坑，开挖工作量大，找平困难。

3、对于风大浪急地区，沉井下放精确定位困难；沉井下放到位后，沉井周围防冲刷(护底)层施工困难且施工工作量大。

例如在中国发明专利CN102644293B中公开了一种桩基桶形基础的施工方法。该基础由桶体和桩基组成，桶体包括上壁体、下壁体、盖板、上隔板、下隔板。下壁体上部设置盖板，内部设置下隔板，形成下壁体空腔。盖板上设置上壁体，内部设有上隔板，形成上壁体空腔。盖板上设置连通上壁体空腔和下壁体空腔的水气阀和混凝土灌注阀。桶体在粧基施工完成后进行沉放，依靠上壁体空腔内注水和下壁体空腔内吸水为主要下沉手段，当桶体达到设计贯入深度后在下壁体空腔内浇筑封底混凝土和桶内混凝土，实现桩和桶体连接。虽然该发明可以用于施工深水桥梁基础，但是，其沉井基础挖掘工作量大、安装沉井时水上作业工序繁琐、作业时间长。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明采用了这样一种用于水中浅覆盖层或裸岩地区的环状嵌入式设置基础，其强度高、刚度大、设计及施工方便。

本发明公开了一种用于水中浅覆盖层或裸岩地区的环状嵌入式设置基础，包括位于水底基岩上的基槽、预制沉井和嵌岩混凝土，预制沉井的底端位于基槽内，预制沉井与基槽之间填充有嵌岩混凝土；基槽为竖直向下延伸的环形凹槽；环形凹槽沿水平横截面截得的形状与预制沉井沿水平横截面截得的形状相匹配。

在本发明的一种优选实施方案中，环形凹槽包括竖直内壁、竖直外壁和水平底面；竖直内壁和竖直外壁均相对于水平底面垂直布置。

在本发明的一种优选实施方案中，环形凹槽沿水平横截面截得的形状为圆环状、椭圆环状或者多边环状。

在本发明的一种优选实施方案中，预制沉井包括相互平行的沉井内壁和沉井外壁；沉井内壁和沉井外壁之间设置有加强筋。

在本发明的一种优选实施方案中，预制沉井的顶部还设置有顶部水平撑架；顶部水平撑架包括相互垂直布置的第一撑架组和第二撑架组；第一撑架组的两端和第二撑架组的两端均与沉井内壁固接。

在本发明的一种优选实施方案中，加强筋包括水平径向支撑和水平支撑斜杆；水平径向支撑沿预制沉井的周向布置；水平径向支撑之间固接有水平支撑斜杆。

在本发明的一种优选实施方案中，竖直内壁与预制沉井的沉井内壁之间填充有嵌岩混凝土；竖直沉井外壁与预制沉井的沉井外壁之间填充有嵌岩混凝土。

在本发明的一种优选实施方案中，环形凹槽与预制沉井同轴布置。

在本发明的一种优选实施方案中，预制沉井沿水平横截面截得的形状为圆环状、椭圆环状或者多边环状。

在本发明的一种优选实施方案中，竖直内壁和竖直外壁之间的间距大于预制沉井的壁厚。

本发明的有益效果是：本发明结构简单、操作使用方便，其充分吸收了传统水中基础的优缺点，通过在水底基岩上设置环形凹槽、采用预制双壁钢沉井和后浇嵌岩混凝土技术措施，解决了大直径深钻孔集群桩基础和沉井基础在浅覆盖层地区和裸岩地区应用面临的一系列问题，其优势主要体现在以下几方面：

1、本发明通过采用预制双壁钢沉井，使得沉井结构紧凑、整体性和稳定性好，受力明确，方便结构设计；通过设计双壁钢沉井横断面的形状圆形、多边形、椭圆形等形式实现了各种施工环境下设置基础的稳定施工。