深厚圆砾层下伏灰岩地基拱桥基础及其修建方法技术

本发明专利技术公开了一种深厚圆砾层下伏灰岩地基拱桥基础，包括井筒式咬合桩墙、冠梁、环形腰梁、格形桩墙基础、底板、拱座、压实填土和盖板，除压实填土外均为现浇钢筋混凝土构件，其中由井筒式咬合桩墙、冠梁、环形腰梁组成基坑围护结构，为底板、拱座、压实填土和盖板的施工提供施工空间和环境，并兼做拱桥基础的侧墙。据此，发明专利技术人还建立了相应施工方法。本发明专利技术的拱桥基础抗倾覆和抗滑移稳定性好、水平及竖向承载力高，该施工方法可在深厚圆砾层下伏灰岩地基中快速施工并显著减少传统大跨度拱桥基础施工难度、工期及费用。

【技术实现步骤摘要】
深厚圆砾层下伏灰岩地基拱桥基础及其修建方法
本专利技术属于基坑与基础工程设计修筑
，尤其涉及一种深厚圆砾层下伏灰岩地基拱桥基础及其修建方法。
技术介绍
众所周知，大跨度尤其是特大跨度拱桥桥拱产生的水平推力及竖向荷载极其巨大，对拱桥基础的水平和竖向抗力及其位移控制的提出了严格的要求。传统大跨拱桥基础多选择完整性较好、承载力高的基岩作为持力层，并修筑体量巨大的重力式钢筋混凝土墩基础，以支撑巨大的竖向荷载和平衡巨大的水平推力，且基岩埋深不能过深，因基岩埋深过深不仅会导致基础过高，抗倾覆性能不好，对基岩的承载力要求高，而且导致基础施工时深基坑支护和开挖提出严峻的挑战，基础及深基坑施工费用高。井筒式地下连续墙+逆做内衬墙结构作为一种兼具挡土挡水防渗性能好、水平刚度大、承载力高一体，可作为永久基础的一部分的无内撑无锚深基坑围护结构而广泛应用于国内外各种大跨桥梁深基础设计与施工。但是对于夹深厚圆砾层下伏灰岩地基而言，有如下不足：(1)因深厚圆砾层无粘聚力，地下水渗透性强，地连墙施工需要大量泥浆护壁，容易塌孔，需要在地下连续墙两侧进行额外槽壁注浆加固，泥浆处理和加固费用高昂，而且质量难以保证，容易污染地下水。(2)基岩灰岩层质地坚硬，普通地下连续墙成槽机械难以施工，需要采用双轮铣破碎挖掘硬岩，施工速度慢，效率低，影响工期。(3)内衬墙须采用逆做法随分层开挖而分段浇筑(一般每段1.0-2.5m)，每一段需要养护达到设计强度后方可再向下继续开挖一段浇筑一段施工，施工工序多，工期久，作为基坑开挖时环形支撑构件的平板状内衬墙水平刚度相对较小，配筋率高，含钢量大，不经济。(4)灰岩地基常伴有岩溶，拱桥基础下及周边一定范围内的各种中小型溶洞通常需要采用低标号塑性素混凝土或水泥砂浆充填处理方可施工地连墙和基础，岩溶处理费用高。基于以上原因，使得大跨拱桥基础设计和施工复杂程度、建造难度和造价大幅增加。然而，降低造价，节省投资是工程建设不懈的追求。为解决和降低在深厚覆盖层地区修建大跨拱桥基础的费用，中国专利申请“一种深厚覆盖层地区大跨拱桥环形地下连续墙基础”(专利申请号201910473506.7公开日2019-08-23)采用传统环形地下连续墙+逆做内衬墙作为基础施工的围护结构兼做永久基础一部分，并在环形地连墙围护结构的基坑底设置基础底板，为减小基坑开挖深度，基础底板由嵌入岩层的密集的桩基础支承，再修筑拱座形成抗倾覆抗倾覆性能强、水平及竖向承载性能优的组合基础。该基础利用底板下的大量的密集嵌岩桩基础的优异的抗压性能承受桥梁桥拱结构传来巨大的竖向荷载和良好的抗弯性能抵抗水平推力产生的弯矩，以平衡水平推力，但这种底板下独立的桩基整体刚度相对较低，会导致桩基础配筋量大，成本较高。此外，在深厚圆砾层下伏灰岩地基修筑大跨度拱桥基础，采用地下连续墙基础依然存在如前述问题。为解决夹深厚圆砾层下伏灰岩地基采用地下连续墙基础修筑大跨度拱桥基础施工工期长、难道大、造价高和和质量难以保证问题，同时要满足基础的承载性能，迫切需要研发新的基础形式。钻孔咬合桩是今年来兴起的采用圆形钢筋笼配筋的钢筋砼桩和异形钢筋笼配筋的钢筋砼桩相互切割咬合连接或圆形钢筋笼配筋的钢筋砼桩和素砼桩相互切割咬合连接形成的地下连续桩墙式基坑围护结构，具有优良的挡土、止水、防渗功能和较大的抗弯刚度，且其造价较地下连续墙低，施工速度快。随着技术的进步，采用回转施工工艺，其施工过程通过旋转钢套筒切割土体、各种软硬岩层和先施工的桩体并兼做护壁，无泥浆护壁，无污地下水风险，尤其适用于有溶洞发育的灰岩地基，采用套管内浇筑混凝土施工工艺，无需溶洞充填混凝土处理。箱基础基础是一种水平和竖向刚度巨大的补偿基础，可降低基础对地基的承载力或其底下桩基的承载力要求，而广泛应用于高层建筑之中，但目前尚未有运用于拱桥基础。如何将两者结合起来满足夹深厚圆砾层下伏灰岩地基大跨度拱桥基础的受力及变形控制要求，并显著降低基础施工难度和费用是个值得深入研究的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种抗倾覆和抗滑移稳定性好、水平及竖向承载力高且施工快速、难度较小、工期减少、费用降低的深厚圆砾层下伏灰岩地基拱桥基础及其修建方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：深厚圆砾层下伏灰岩地基拱桥基础，包括井筒式咬合桩墙、冠梁、环形腰梁、格形桩墙基础、底板、拱座、压实填土和盖板，井筒式咬合桩墙为采用素砼桩为Ⅰ序桩和钢筋砼桩为Ⅱ序桩相间布置并相互切割咬合连接形成的圆筒形地下连续桩墙式基坑围护结构；冠梁为后浇在井筒式咬合桩墙顶面的钢筋砼环梁；环形腰梁为随着基坑的开挖而间隔一定距离设置的固接于井筒式咬合桩墙内侧壁的后浇水平钢筋砼环梁；格形桩墙基础为设置在底板以下与底板固接并嵌入灰岩层的格构形咬合桩墙基础，其由素砼桩为Ⅰ序桩和钢筋砼桩为Ⅱ序桩相间布置并相互切割咬合形成；底板为设置在井筒式咬合桩墙内坑底的钢筋砼筏板，其底部与格形桩墙基础固接，其侧面与井筒式咬合桩墙内壁固接；拱座为固接于底板的上的用来固定拱肋的分离式钢筋砼基座，其顺桥向两侧面固接在井筒式咬合桩墙内壁上；盖板为与冠梁和拱座侧面固接的封盖井筒式咬合桩墙的基坑口部的板式或梁板式钢筋砼构件；井筒式咬合桩墙内底板和盖板之间空腔采用砂砾土回填并压实形成压实填土。格形桩墙基础由Ⅰ序桩和Ⅱ序桩相互咬合连接形成格构形，并与井筒式咬合桩墙咬合连接；格形桩墙基础中Ⅰ序桩和Ⅱ序桩具体排列方式为1根Ⅰ序桩和1根Ⅱ序桩交替相间排列并相互切割咬合连接或一排Ⅰ序桩相互切割咬合连接的桩墙中每隔数根Ⅰ序桩桩布置1根Ⅱ序桩。冠梁的截面高度为0.6-1.2倍其梁底的井筒式咬合桩墙桩径，冠梁的梁宽为1.0-2.0倍其梁底的井筒式咬合桩墙桩径。环形腰梁的截面高度和宽度分别为井筒式咬合桩墙桩径的0.8-1.5倍和1.0-5.0倍，环形腰梁随着基坑的分层开挖从冠梁顶起算每隔3.0-10.0m设置一道。底板为以圆砾层为持力层的厚度3.0-8.0m的钢筋砼筏板；格形桩墙基础锚入底板50-100mm而固接在一起。拱座为高度8-25m和宽度5-15m的用于固定拱桥钢管砼拱肋分离式钢筋混凝土基座。盖板为板式或梁板式钢筋混凝土构件，其板厚度为冠梁高度0.2-1.0倍。上述深厚圆砾层下伏灰岩地基拱桥基础的修建方法，包括以下步骤：(1)井筒式咬合桩墙和格形桩墙基础施工：场地平整，修筑井筒式咬合桩墙和格形桩墙基础导墙，采用全套管全回转钻机沿着导墙按照桩位先后钻孔成孔并浇筑Ⅱ1桩两侧的Ⅰ1桩和Ⅰ2桩，接着采用全套管全回转钻机钻孔并切割Ⅰ1桩和Ⅰ2桩，成孔后浇筑Ⅱ1桩混凝土，接着采用同样的施工方法施工Ⅰ3桩，然后再施工Ⅱ2桩，……，如此循环施工Ⅰ序桩和Ⅱ桩，直至井筒式咬合桩墙和格形桩墙基础施工完成；(2)冠梁施工：破除导墙，凿除井筒式咬合桩墙桩顶超灌混凝土，在井筒式咬合桩墙桩顶绑扎冠梁钢筋骨架并让井筒式咬合桩墙钢筋笼锚入冠梁不小于35倍钢筋直径，预留预埋盖板钢筋接头，浇筑冠梁混凝土并养护至设计强度；冠梁详细尺寸根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深厚圆砾层下伏灰岩地基拱桥基础，包括井筒式咬合桩墙、冠梁、环形腰梁、格形桩墙基础、底板、拱座、压实填土和盖板，其特征在于：所述井筒式咬合桩墙为采用素砼桩为Ⅰ序桩和钢筋砼桩为Ⅱ序桩相间布置并相互切割咬合连接形成的圆筒形地下连续桩墙式基坑围护结构；所述冠梁为后浇在井筒式咬合桩墙顶面的钢筋砼环梁；所述环形腰梁为随着基坑的开挖而间隔一定距离设置的固接于井筒式咬合桩墙内侧壁的后浇水平钢筋砼环梁；所述格形桩墙基础为设置在底板以下与底板固接并嵌入灰岩层的格构形咬合桩墙基础，其由素砼桩为Ⅰ序桩和钢筋砼桩为Ⅱ序桩相间布置并相互切割咬合形成；所述底板为设置在井筒式咬合桩墙内坑底的钢筋砼筏板，其底部与格形桩墙基础固接，其侧面与井筒式咬合桩墙内壁固接；所述拱座为固接于底板的上的用来固定拱肋的分离式钢筋砼基座，其顺桥向两侧面固接在井筒式咬合桩墙内壁上；所述盖板为与冠梁和拱座侧面固接的封盖井筒式咬合桩墙的基坑口部的板式或梁板式钢筋砼构件；所述井筒式咬合桩墙内底板和盖板之间空腔采用砂砾土回填并压实形成压实填土。/n

【技术特征摘要】
1.一种深厚圆砾层下伏灰岩地基拱桥基础，包括井筒式咬合桩墙、冠梁、环形腰梁、格形桩墙基础、底板、拱座、压实填土和盖板，其特征在于：所述井筒式咬合桩墙为采用素砼桩为Ⅰ序桩和钢筋砼桩为Ⅱ序桩相间布置并相互切割咬合连接形成的圆筒形地下连续桩墙式基坑围护结构；所述冠梁为后浇在井筒式咬合桩墙顶面的钢筋砼环梁；所述环形腰梁为随着基坑的开挖而间隔一定距离设置的固接于井筒式咬合桩墙内侧壁的后浇水平钢筋砼环梁；所述格形桩墙基础为设置在底板以下与底板固接并嵌入灰岩层的格构形咬合桩墙基础，其由素砼桩为Ⅰ序桩和钢筋砼桩为Ⅱ序桩相间布置并相互切割咬合形成；所述底板为设置在井筒式咬合桩墙内坑底的钢筋砼筏板，其底部与格形桩墙基础固接，其侧面与井筒式咬合桩墙内壁固接；所述拱座为固接于底板的上的用来固定拱肋的分离式钢筋砼基座，其顺桥向两侧面固接在井筒式咬合桩墙内壁上；所述盖板为与冠梁和拱座侧面固接的封盖井筒式咬合桩墙的基坑口部的板式或梁板式钢筋砼构件；所述井筒式咬合桩墙内底板和盖板之间空腔采用砂砾土回填并压实形成压实填土。


2.根据权利要求1所述的深厚圆砾层下伏灰岩地基拱桥基础，其特征在于：所述格形桩墙基础中Ⅰ序桩和Ⅱ序桩咬合连接形成格构形，并与井筒式咬合桩墙咬合连接；所述格形桩墙基础中Ⅰ序桩和Ⅱ序桩具体排列方式为1根Ⅰ序桩和1根Ⅱ序桩交替相间排列并相互切割咬合连接或一排Ⅰ序桩相互切割咬合连接的桩墙中每隔数根Ⅰ序桩桩布置1根Ⅱ序桩。


3.根据权利要求1所述的深厚圆砾层下伏灰岩地基拱桥基础，其特征在于：所述冠梁的截面高度为0.6倍-1.2倍其梁底的井筒式咬合桩墙桩径，冠梁的梁宽为1.0-2.0倍其梁底的井筒式咬合桩墙桩径。


4.根据权利要求1所述的深厚圆砾层下伏灰岩地基拱桥基础，其特征在于：所述环形腰梁的截面高度和宽度分别为井筒式咬合桩墙桩径的0.8-1.5倍和1.0-5.0倍，环形腰梁随着基坑的分层开挖从冠梁顶算起每隔3.0-10.0m设置一道。


5.根据权利要求1所述的深厚圆砾层下伏灰岩地基拱桥基础，其特征在于：所述底板为以圆砾层为持力层的厚度为3.0-8.0m的钢筋砼筏板；所述格形桩墙基础锚入底板50-100mm而固接在一起。


6.根据权利要求1所述的深厚圆砾层下伏灰岩地基拱桥基础，其特征在于：所述拱座为高度8-25m和宽度5-15m的用于固定拱桥钢管砼拱肋分离式钢筋混凝土基座；所述盖板为板式或梁板式钢筋混凝土构件，其板厚度为冠梁高度0.2-1.0倍。


7.权利要求1所述深厚圆砾层下伏灰岩地基拱桥基础的修建方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)井筒式咬合桩墙和格形桩墙基础施工：场地平整，按设计要求修筑井筒式...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦永超，邵羽，颜春，谢明志，覃枭雄，黄江涛，唐运学，
申请(专利权)人：广西交科集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45