锚桩式沉井基础及其施工工艺.pdf

本发明公开了一种锚桩式沉井基础，包括基础本体，所述基础本体的下方设置有钻孔灌注桩。本发明还公开了一种锚桩式沉井基础施工工艺，包括以下步骤：(1)将沉井沉到设计标高；(2)在沉井内钻孔、灌注混凝土形成钻孔灌注桩；(3)在沉井下端浇筑封底混凝土进行封底；(4)沉井顶部封盖。本发明充分优化了沉井基础和桩基础的各自特性，具有减少施工围堰、降低基础工程量、加快施工进度、经济效益显著等多方面优势和特点，具有很高的推广和应用价值。

1.  一种锚桩式沉井基础，包括沉井基础本体，其特征是，所述基础本体的下方设置有钻孔灌注桩。

2.  根据权利要求1所述的锚桩式沉井基础，其特征是，所述沉井基础的沉井下端浇筑的封底混凝土联接钻孔灌注桩。

3.  根据权利要求2所述的锚桩式沉井基础，其特征是，所述钻孔灌注桩伸入封底混凝土的深度范围是：100～250mm。

4、  一种锚桩式沉井基础施工工艺，其特征是，包括以下步骤：
(1)将沉井沉到设计标高；
(2)在沉井内钻孔、灌注混凝土形成钻孔灌注桩；
(3)在沉井下端浇筑封底混凝土进行封底；
(4)沉井顶部封盖。

5.  根据权利要求4所述的锚桩式沉井基础施工工艺，其特征是，所述步骤(3)中浇筑的封底混凝土同时浇筑在钻孔灌注桩上。

6、  根据权利要求5所述的锚桩式沉井基础施工工艺，其特征是，所述钻孔灌注桩伸入封底混凝土的深度范围是：100～250mm。

锚桩式沉井基础及其施工工艺
技术领域
本发明涉及一种桥梁的基础，尤其涉及一种大型桥梁的锚桩式沉井基础。本发明还涉及该基础的施工工艺。
背景技术
目前的工程中通常使用沉井基础和桩基础，二者分开使用。沉井基础是一种上下敞口带刃脚的空心井筒状结构下沉水中到设计标高处，以井筒作为结构外壳而建筑成的基础。沉井采用钢筋混凝土结构。施工时，先就地制作第一节井筒，然后用适当的方法在井筒内挖土，使沉井在自重作用下克服阻力而下沉，在岩石区需采用爆破助沉的工艺进行辅助。随着井筒的下沉，逐步分节加高井筒，沉到设计标高后，在其下端浇筑混凝土进行封底，沉井顶部再封盖接筑墩柱及施工上部结构。使用沉井基础时，随着荷载的增加或由于地质因素需下沉到合理的持力层，沉井需再增加一节或多节的高度，施工费用增加幅度将急剧上升，且施工周期长；在岩石区，沉井相对下沉速度慢，而爆破助沉在一定的深度内将具有一定的危险性，如沉井发生侧偏或局部开裂，工程质量不易保证。
桩基础一般由多根钻孔桩和联接于桩顶的承台共同组成。若桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触，则称为低承台桩基；若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上，则称为高承台桩基。对于有通航或泄洪要求的地区，往往承台要求设置于河底以下，基础由于庞大带来大量的挖方工程量，且对于大跨度桥梁，随着荷载的增加，桩基和承台需要做得非常庞大，施工费用高，而且对于深水基础，尚需要采用相应庞大的钢围堰，以满足施工要求，施工完成后，巨量的钢围堰还需拆除，部分将埋于土中无法回收，造成很大程度的浪费。
发明内容
本发明的目的正是为了克服上述现有技术中的不足，提供一种兼顾沉井基础和桩基础两种型式的优点、易于保证施工质量，且能降低施工费用的锚桩式沉井基础及其施工工艺。
本发明是通过下述技术方案予以实现的：一种锚桩式沉井基础，包括基础本体，所述基础本体的下方设置有钻孔灌注桩。
所述沉井基础的沉井下端浇筑的封底混凝土联接钻孔灌注桩。
所述钻孔灌注桩伸入封底混凝土的深度范围是：100～250mm。
本发明一种锚桩式沉井基础施工工艺，包括以下步骤：
(1)将沉井沉到设计标高；
(2)在沉井内钻孔、灌注混凝土形成钻孔灌注桩；
(3)在沉井下端浇筑封底混凝土进行封底；
(4)沉井顶部封盖。
所述步骤(3)中浇筑的封底混凝土同时浇筑在钻孔灌注桩上。
所述钻孔灌注桩伸入封底混凝土的深度范围是：100～250mm。
本发明的有益效果是：将沉井基础和桩基础进行了有效组合，使其各自的特点在功能上彼此支持。
(1)由于沉井的工程量若再增加一节的高度，施工费用将较明显提高，施工周期加长，加上在岩石区，沉井相对下沉速度慢，而爆破助沉在一定的深度内将具有一定的危险性，如沉井侧偏和局部开裂。由于桩基具有很大的竖向单桩刚度和群桩刚度，继续在井内施工，不会使井筒再次下沉，因此避免了沉井可能产生的过大偏移和不均匀沉降，确保了构筑物的安全性。
(2)本发明是在沉井基础内再进行桩基础的施工，很好地利用了沉井的围堰功能，直接在沉井内进行桩基础的施工，既避免了沉井进一步下沉造成的危险性和沉井增加一节的工程量，又避免了全部采用桩基础的方案需耗费巨量的钢围堰，大大降低了工程造价。
(3)由于桩基础支承于坚硬的基岩上，具有很高的竖向单桩承载力和群桩效能，承载力得到充分利用，足以承担沉井所能承担的承载力余下的全部竖向荷载，包括偏心荷载。提高了沉井基础的可靠性。
(4)本发明的联合基础上半部采用沉井基础，凭借其巨大的侧向刚度，使其在拱桥的受力条件下具有很强的整体抗倾覆能力，亦能较好的抵御由于风和地震引起的水平荷载与力矩荷载，保证了整座大桥的抗倾覆稳定性。而下半部有充分利用桩基强大的承载能力，满足一部分荷载的需要。
(5)本发明由于采用了锚桩与沉井的联合结构，使沉井的制作周期由于能够减少节段而明显减短，而桩基的施工速度快，因此，节省了大量的沉井工程量，大大缩短了施工工期。
综上所述，本发明充分优化了沉井基础和桩基础的各自特性，具有减少施工围堰、降低基础工程量、加快施工进度、经济效益显著等多方面优势和特点，具有很高的推广和应用价值。
附图说明
图1是本发明锚桩式沉井基础的平面布置图；
图2是本发明锚桩式沉井基础的立面布置图。
附图标记：1、沉井，2、钻孔桩，3、沉井下端浇筑的封底混凝土。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述：
如图1和图2所示，本发明是一种锚桩式沉井基础，包括基础本体，所述基础本体的下方设置有钻孔灌注桩2。钻孔灌注桩也叫做锚桩。沉井1下端浇筑的封底混凝土3同时浇筑在钻孔灌注桩2上。
沉井封底混凝土浇筑在钻孔灌注桩上，钻孔灌注桩伸入封底混凝土的深度范围宜为100~250mm。采用此种联合结构，沉井的横截面形状和刃脚的水平倾角与常规的沉井基础相同。但井内的隔墙设置应充分考虑锚桩的施工空间。锚桩的布置在间距上满足现行规范即可。
本发明通过在沉井基础的下面设置锚桩的结构，实现了相同条件下，沉井基础的小型化，与大范围群桩相比，具有更多的优越性。
一是，由于沉井本身是封闭桶型结构，完全作到了自围堰，不用像做钻孔桩那样，还需要做大的钢围堰，因此，施工进度相应加快，节省了施工措施费，而如果完全采用沉井基础，由于需将沉井的支撑面置于持力层上，则需要再增加一节或多节沉井，而增加一节或多节沉井的工程量远远大于采用钻孔桩的工程量。因此在相同地理条件下，本发明可以采用沉井长度短得多的井筒和工程量小得多的桩基础达到使工程量最优的目的。以某大桥为例，若增加一节长度为5m的沉井，则其混凝土的工程量为：356.2m3，钢筋为：8327.2kg。而采用了锚桩式沉井基础，锚桩的直径为1500mm，根数为六根，桩长为5m，则锚桩的混凝土工程量为：64.2m3，钢筋为：3738kg。由此可见，经济效益显著。
二是，本发明更适合于基岩地区，沉井可沉深度小，却能保证大刚度，尤其能够满足拱桥状态下的抗推刚度，能够很好地保证整体稳定性。而桩基础的钻孔速率又远远好于沉井的下沉速率，使施工工期大大减少。
三是，沉井具有很好的整体刚度，因此由于刚度好便可采用单独沉井体系，即对于拱桥来说，可以在每条拱肋下单独设置锚桩式沉井，可以多点开工，施工速度大大加快，工程量比全断面的桩基础大大节省。仍某大桥为例，若采用大承台群桩基础，则承台与桩的混凝土总的工程量约为：13011m3，钢筋为：142710kg。而采用了锚桩式沉井基础，则锚桩与沉井总的混凝土工程量约为：1113.1m3，钢筋为：91136kg。由此可见，经济效益显著。
本发明一种锚桩式沉井基础施工工艺，包括以下步骤：
(1)将沉井1沉到设计标高；
(2)在沉井1内钻孔、灌注混凝土形成钻孔灌注桩2；
(3)在沉井1下端浇筑封底混凝土3；封底混凝土3同时浇筑在钻孔桩2上。钻孔灌注桩伸入封底混凝土的深度范围是：100~250mm。
(4)沉井1顶部封盖。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。