专利名称：桥梁桩桶组合基础及其施工方法
技术领域：
本发明属于桥梁施工技术，具体涉及一种桥梁桩桶组合基础及其施工方法。
背景技术：
桶形基础具有荷载环境适用范围广、投资费用低、施工时间短等优点，已在海洋工程中有较多应用。但因为其竖向承载力不足，工后沉降大，而且沉贯过程中纠偏困难等原因，其尚无法作为桥梁基础。而桩基作为一种应用广泛的桥梁基础形式，具有竖向承载力高，施工技术简单等特点，但作为桥梁深水基础，其规模将很庞大，而且桩基施工时多需要搭设庞大的围堰，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种竖向承载力高的桥梁桩桶组合基础及其施工方法，以解决上述问题。本发明桥梁桩桶组合基础的技术方案是桥梁桩桶组合基础，由桶体和钻孔桩组成，桶体壁上竖直间隔设有桩孔，桶体内壁上设有第一隔板，第一隔板将桶体壁内腔分隔成上腔体和下腔体，上腔体内设有第二隔板，第二隔板将上腔体分隔呈各自隔开的上腔体单元，第二隔板中心设有作业孔，贯穿第一隔板，连通下腔体。所述第二隔板将上腔体分隔成至少四个上腔体单元。所述作业孔竖向贯通第二隔板和第一隔板。所述桶体内壁和外壁间预留桩孔。所述下腔体和上腔体单元均具备水密性，满足在基础施工过程中进行灌注/抽排水作业需求。作业孔竖向贯通第二隔板和第一隔板简化结构，便于施工操作。预留桩孔内进行钻孔灌注桩施工，实现桩与桶体的连接。本发明梁桩桶组合基础结构施工方法的技术方案是其步骤是1、梁桩桶组合基础结构船坞预制成型；2、清除基础软弱土层，开挖基槽,并进行基床处理；3、向梁桩桶组合基础结构的下腔体内充气，形成梁桩桶组合基础结构的气浮，并拖航至沉放水域；4、梁桩桶组合基础结构定位、系缆；5、排除梁桩桶组合基础结构内的空气，使梁桩桶组合基础结构下沉；6、向上腔体内注水，梁桩桶组合基础结构继续沉贯；7、梁桩桶组合基础结构的桶体壁下端面沉入泥面后，下腔体形成封闭空间，抽排下腔体内的水，梁桩桶组合基础结构继续下沉；8、梁桩桶组合基础结构下沉到位后，上腔体内完全注水，进行基础预压，进行基础防冲刷处理；9、通过基础桩孔进行灌注桩钻孔施工；10、在基础桩孔和灌注桩钻孔内施放钢筋笼，浇筑混凝土，完成桩基施工。步骤8中所述基础预压是通过作业孔向下腔体与基床之间内压浆，增强下腔体内土芯承载力及与第一隔板连接。步骤7中抽排下腔体内的水的同时，向上腔体内注水。步骤6或步骤8或步骤7中所述向上腔体内注水是是向各自隔开的上单元腔体内均匀注水，调节各上单元腔体内注水速度使梁桩桶组合基础结构平稳下沉。步骤6或步骤7中梁桩桶组合基础结构下沉的同时进行桶体壁和第二隔板的接高加长。步骤10后，上腔体内进行干燥防腐处理后，桶体壁浇筑顶板。本发明适合作为厚覆盖层条件下深水水域的桥梁基础，其结构简单，受力合理，工程造价低，施工方便，对施工机械设备要求低，易于纠偏。与现有技术相比，本发明的优点是1、桥梁桩桶组合基础在船坞内预制，设计桶体具备气浮稳性，可实现整体气浮。避免了设置基础对水上大型吊装设备的需求。2、桥梁桩桶组合基础以自重+注水压载+抽水负压等多种方式作为沉贯动力，可确保桶体下沉到位。3、桶体下沉时可通过调整各上腔体单元内的注水速度来调节桶体沉贯方式，解决了桶形基础纠偏困难的问题。4、桥梁桩桶组合基础不需要搭设大型围堰，同时钻孔桩施工不需要沉放钢护筒，大大降低了工程成本。5、将桶形基础与钻孔桩基础组合起来，发挥了各自优点，增强了基础竖向承载力，减小了工后沉降。6、桶壁预留桩孔，作为钻孔桩施工场所，施工方便；同时当桶体下沉困难或出现较大倾斜时可于相应桩孔进行取土处理。
图1是本发明施工完成后的立剖面结构示意2是本发明中桶体平面结构示意3是本发明中基槽开挖处理示意4是本发明中桶体气浮拖航示意5是本发明中桶体定位示意图；图6是本发明中桶体排气下沉的示意图；图7是本发明中桶体依靠自重和上腔体单元注水下沉的示意图；图8是本发明中桶体通过作业孔吸水形成负压，同时在上腔体单元注水压载，桶体下沉并接高的示意图；图9是本发明中桶体沉贯到位后，通过作业孔向下腔体内压浆的示意图；图10是本发明中钻孔桩施工的示意图11为本发明完成顶板浇筑后结构示意图。图中1、桶体，2、钻孔桩，3、桶体外壁，4、桶体内壁，5、第一隔板，6、第二隔板，7、作业孔，8、上腔体，9、下腔体，10、顶板，11、基床，12、水面，13、泥面，14、冲刷防护，15、基础桩孔。
具体实施例方式如图1、2所示，它是桥梁桩桶组合基础结构的示意图，桶体I由桶体外壁3、桶体内壁4、第一隔板5、第二隔板6组成,桶体外壁3和桶体内壁4间竖向沿圆周间隔设置基础桩孔15。桶体内壁4上设有第一隔板5，第一隔板5将桶体内腔分隔成上腔体8和下腔体9，上腔体8内设有第二隔板6，本实施例中第二隔板6呈十字结构，第二隔板6将上腔体8均匀分成四个各自隔开的上单元腔体(如2所示)。第二隔板也可以是其他结构，将上腔体8均匀分成五、六个各自隔开的上单元腔体。第二隔板6中心设有作业孔7，作业孔7贯通第二隔板6和第一隔板5，连通下腔体9。基础施工完成后，于第一隔板5与基床11之间压浆。钻孔桩2于基础桩孔15内施工。桶体I顶面浇筑有顶板10。本发明的一种粧基桶形基础的基本施工步骤如下1、桶体预制。本发明所述桩桶组合基础中桶体结构采用船坞预制，预制桶体具备水密性，满足气浮稳性的要求。2、基槽开挖。本发明适合厚覆盖层条件下深水水域，首先清除表面淤泥等软弱土层，依照设计标准进行基槽开挖和基床11处理。如图3所示。3、桶体气浮及拖航。在完成桶体I的船坞预制后，通过作业孔7向下腔体9内充气，使桶体起浮，并依靠拖船托运至沉放水域。如图4所示。5、桶体定位。桶体I气浮至沉放水域后进行定位,可依靠定位导向船完成,定位并系缆；在水深较浅或条件允许下也可以依靠定位塔架完成定位。如图5所示。6、桶体排气下沉。完成定位后，通过作业孔7缓缓排除下腔体9中的压缩气体，使桶体I下沉。如图6所示。7、上腔体单元注水下沉。排空桶体下腔体9中的压缩气体后，临时封闭作业孔7，并向上腔体8的各个上腔体单元均匀注水，同时严密监控桶体沉放形态，通过调整各上腔体单元注水速度实现桶体平稳下沉、纠偏、着床。在以上过程中可进行桶体I的接高。如图7所示。8、下腔体抽水下沉。当上腔体单元中注水已无法使桶体继续下沉时，通过作业孔7抽排下腔体9中的水体，桶体产生由大气压和水压组成的竖向沉贯力，使桶体继续下沉。在仍需增加沉贯动力时，可一边下沉一边继续在上腔体8内压载。吸水过程在桶体下沉产生偏差时，可通过调节上腔体8各上腔体单元中的水位，来调整桶体各方向的沉贯速度。以上沉贯过程中可继续进行桶体I的接高。如图8所示。9、桶内压浆处理。桶体达到设计沉贯深度后，通过作业孔7向下腔体9内压浆，以增强桶内土芯承载力及与第一隔板5的连接。如图9所示。
10、钻孔桩施工。桶内压浆处理后，封堵作业孔7，排空上腔体8中的水体，并于基础四周进行冲刷防护14的施工。之后通过基础桩孔15进行钻孔作业，直至完成钻孔桩2的施工。如图10所示。11、对上腔体8的各上腔体单元进行干燥防腐处理，需要时可于其内部进行填芯。最后烧筑顶板10，完成基础施工。如图11所不。
权利要求
1.一种桥梁桩桶组合基础，由桶体和钻孔桩组成，其特征在于桶体壁上竖直间隔设有桩孔，桶体内壁上设有第一隔板，第一隔板将桶体壁内腔分隔成上腔体和下腔体，上腔体内设有第二隔板，第二隔板将上腔体分隔呈各自隔开的上单元腔体，第二隔板中心设有作业孔，贯穿第一隔板，连通下腔体。
2.如权利要求1所述桥梁桩桶组合基础，其特征在于所述桶体由第一隔板分隔成上腔体和下腔体。
3.如权利要求1所述桥梁桩桶组合基础，其特征在于所述上腔体内设有第二隔板，将上腔体分隔成各自独立的上腔体单元。
4.如权利要求1所述梁桩桶组合基础，其特征在于第二隔板中心设有贯穿第一隔板的作业孔，连通下腔体。
5.一种基于权利要求1所述桥梁桩桶组合基础的施工方法，其步骤是(1)桶体船坞预制，在船坞内预制钢筋混凝土桶体；(2)清除基础软弱土层，开挖基槽，并进行基床处理；(3)向桶体的下腔体内充气，形成稳定气浮体，并拖航至沉放水域；(4)桶体定位、系缆；(5)排除桶体下腔体内的空气，桶体下沉；(6)向上腔体内注水，桶体继续沉贯；(7)桶体下部沉入泥面后，下腔体形成封闭空间，抽排下腔体内的水，桶体结构继续沉册贝；(8)桶体下沉到位后，上腔体内完全注水，进行基础预压，并进行基础防冲刷处理；(9)通过桩孔进行钻孔灌注桩施工；(10)下腔体内压浆处理；(11)排空上腔体压载水，并进行干燥处理；(12)浇筑顶板，完成桥梁桩桶组合基础施工。
6.如权利要求5所述桥梁桩桶组合基础的施工方法，其特征是步骤6或步骤7中所述向上腔体内注水是向各自隔开的上腔体单元内均匀注水，以调节各单元注水速度实现纠偏，使桶体平稳下沉。
7.如权利要求5所述梁桩桶组合基础结构施工方法，其特征是步骤6或步骤7中梁桩桶组合基础结构下沉的同时进行桶壁和第二隔板的接高。
8.如权利要求5所述梁桩桶组合基础结构施工方法，其特征是步骤8中所述基础预压是通过作业孔向下腔体与基床之间内压浆，增强下腔体内土芯承载力及与第一隔板的连接。
全文摘要
本发明公开了一种桥梁桩桶组合基础及其施工方法。涉及桥梁施工技术，由桶体和钻孔桩组成，其特征在于桶体壁上竖直间隔设有桩孔，桶体内壁上设有第一隔板，第一隔板将桶体壁内腔分隔成上腔体和下腔体，上腔体内设有第二隔板，第二隔板将上腔体分隔呈各自隔开的上腔体单元，第二隔板中心设有作业孔，贯穿第一隔板，连通下腔体。本发明的桥梁桩桶组合基础将桶形基础和钻孔桩组合起来，增强了桶形基础竖向承载能力，减小了基础后期沉降。桶形基础作为钻孔桩施工平台，桩基施工过程中不再需要搭设围堰也不需要沉放护筒，既减小了桩基础的规模，也大大降低了工程造价。本发明对水上施工设备要求低，施工过程中以隔板内腔注水为基础下沉和纠偏手段，解决了桶形基础下沉过程中纠偏困难的问题。
文档编号E02D27/52GK103015455SQ201210125399
公开日2013年4月3日 申请日期2012年4月25日 优先权日2012年4月25日
发明者金书成, 胡冬勇, 张国志, 张永涛, 杨炎华, 吴启和, 刘建波 申请人:中交第二航务工程局有限公司