双向协同受力的大跨拱桥复合式桩基础构造的制作方法

本实用新型涉及拱桥基础，特别涉及一种适用于地质条件复杂的双向协同受力的大跨拱桥复合式桩基础构造。

背景技术：

桥梁基础埋置于水土中，进行检查和维护非常困难，属于隐蔽工程。为了保证桥梁结构的正常使用和安全，桥梁基础必须具有足够的强度和稳定性，而桥梁基础形式很大程度上取决于桥梁结构形式、水文地质条件、荷载特性、施工技术等因素。

对于大跨超静定拱桥，常采用的两种基础形式为阶梯式的明挖扩大基础(浅基础)和单桩隧道式桩基础。当基础所处位置的覆盖层和强风化层较厚时，明挖扩大基础由于自重较大会导致其对沉降变形较为敏感，所以即使这种类型的基础施工简便也不宜采用。为了克服明挖基础的局限性，单桩隧道式桩基础逐渐在拱桥的基础方案中得到了应用，该类型的基础形式特点是桩身沿主拱圈轴线的延伸方向深入岩层，但其仍具有体形庞大，定位、开挖困难，施工难度大等缺点。

理论上，满足工程设计要求的大跨拱桥基础不仅要在受力方面达到将主拱圈端部强大的水平推力、竖向压力以及转动弯矩合理地传递到满足承载能力要求的地基岩层上，而且还需要兼顾施工难易程度与经济性等方面的考虑。

依据其它类型桥梁的基础形式(如斜拉桥与悬索桥)，常采用的竖向群桩基础是由承台和连接于承台底部的多排竖向桩基共同组成，全部竖向群桩联合抵抗由上部结构传递于承台底部的竖向轴力、水平剪力和弯矩。然而，对于水平荷载较大的拱桥，仅采用竖向群桩基础容易引起部分桩基处于高剪应力的状态，将会导致桩基顶部混凝土开裂以及钢筋屈服。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种双向协同受力的大跨拱桥复合式桩基础构造，以克服仅由单独的竖向群桩进行抗水平荷载、竖向荷载及转动弯矩设计的不足，提高对不良地质的适应性，有效地降低施工难度和工程造价。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本实用新型的双向协同受力的大跨拱桥复合式桩基础构造，包括位于交界墩下方的拱座，拱座前部与拱肋固定连接，拱座下方岩土体内设置竖向群桩，其特征是：所述拱座的背部设置倾斜式抗推桩，该倾斜式抗推桩的前端与拱座固结为一体，其桩体向后且向下倾斜深入岩土体内，与竖向群桩构成复合式桩基。

本实用新型的有益效果是，在拱座底部与背部分别设置了桩基础，倾斜式抗推桩能够根据自身的刚度协助竖向群桩抵抗作用于拱脚位置处的轴力、剪力与弯矩，极大程度上减弱了作用于竖向群桩的荷载，并且拱脚位置处的各向荷载在竖向和水平两个方向上的传递分配非常明确，倾斜抗推桩能够很大程度上分担了原本由竖向群桩抵抗的水平剪力和竖向轴力，进一步提高了拱桥基础的刚度、强度和稳定性；复合式桩基础能够通过调整挖孔深度以及桩基根数来应对复杂的地质情况，从而具有对地质条件适应性强的特点；相比于明挖扩大基础和单桩隧道式基础，复合式桩基础的开挖量与施工难度均较小，能够保证本实用新型复合式桩基础在今后拱桥设计方案中的推广应用。其中，对于倾斜抗推桩的施工方法建议借鉴隧道施工方法，工艺容易实现。

附图说明

本说明书包括如下三幅附图：

图1是本实用新型双向协同受力的大跨拱桥复合式桩基础构造的立面图；

图2是本实用新型双向协同受力的大跨拱桥复合式桩基础构造中抗推桩断面图；

图3是本实用新型双向协同受力的大跨拱桥复合式桩基础构造中抗推桩施工与防护断面图；

图中示出构件及所对应的标记：拱肋10、拱座20、倾斜式抗推桩30、竖向群桩40，交界墩50，夹角α。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本实用新型发明进一步说明。

参照图1和图2，本实用新型的双向协同受力的大跨拱桥复合式桩基础构造，包括位于交界墩50下方的拱座20，拱座20前部与拱肋10固定连接，拱座20下方岩土体内设置竖向群桩40。所述拱座20的背部设置倾斜式抗推桩30，该倾斜式抗推桩30的前端与拱座20固结为一体，其桩体向后且向下倾斜深入岩土体内，与竖向群桩40构成复合式桩基。该复合式桩基础构造具有双向协同受力的特点，可显著提高拱桥基础的强度、刚度与稳定性，同时能够通过调整桩体长度来适应复杂的地质条件。

参照图1，所述倾斜式抗推桩30的轴线与水平面的夹角α为5－20度。参照图2和图3，所述倾斜式抗推桩30的桩体采用等截面或变截断面形状类似于隧道断面，施工方法可借鉴隧道施工方法，工艺容易实现。

本实用新型的双向协同受力的大跨拱桥复合式桩基础构造按以下步骤进行施工：

①清理基础顶部松散的覆盖层，待边坡防护的锚杆框架梁施工完成后，拱座20采用明挖法施工，竖向群桩40基础采用钻孔的方式成形，倾斜抗推桩30采用隧道断面开挖方式施工；

②对倾斜式抗推桩30外边坡进行喷锚网防护后，采用台阶法以一定的倾斜角度进行人工或机械开挖；在拱部与边墙上均匀设置锚杆61后，进行喷锚防护以形成初次衬砌；当开挖面初喷混凝土约4cm后架设工字型钢钢架62，再复喷至设计厚度；待钢架与初衬混凝土达到强度后完成二次衬砌的施工。为了确保钢架稳定，于每榀钢架拱部、边墙中部和墙脚处设置锁角锚管63；

③浇筑桩基础混凝土，分层浇筑拱座混凝土，回填拱座基坑，完成基础施工；施工拱座端面附近混凝土时应特别注意预埋拱圈角钢与钢筋。

本实用新型具有结构受力合理、施工安全可靠的特点，申请人将其成功运用于郑万铁路梅溪河特大桥的设计与施工中。该桥主桥采用1-340m钢筋混凝土拱桥。根据该桥的结构形式与拱脚处地质条件，主桥基础采用本实用新型的基础形式。

以上所述仅用图解说明本实用新型双向协同受力的大跨拱桥复合式桩基础构造的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本实用新型所申请的专利范围。