桥梁深水基础的发展和展望

桥梁基础是将上部结构荷载传递到地基的重要构件。桥梁深水基础主要有沉井基础、沉箱基础、桩基础、管柱基础、复合基础及特殊基础等类型。沉井和沉箱基础是应用较早的深水基础形式,沉井基础一直沿用至今,而沉箱基础则逐步被桩基础和设置基础取代。桩基础自20世纪70年代以后成为我国最主要的深水基础形式。管柱基础20世纪50年代发源于我国,20世纪80年代后被大直径钻孔桩取代。复合基础一般是沉井或沉箱与桩基或管桩复合,兼具两者优点,但施工费用较高。特殊基础一般指锁口钢管桩基础、地下连续墙基础、设置基础、钟形基础、负压筒形基础和浮式基础等,在国际上应用较多,我国在钟形基础和负压筒形基础方面还是空白。我国在设计规范及理念、基础形式、施工技术与装备、深水地基加固等方面与国外发达国家之间还有差距。随着科技与工业的进步,大直径空心钻孔桩、大型管柱群基础或小型沉井群基础、负压筒形基础、地下连续墙基础、设置基础、新型复合基础以及浮式基础将得到更大发展。     

浙江：“一种沉井和钢管桩的水中组合基础的施工方法”获发明专利

近日，浙江省交通设计院申请的“一种沉井和钢管桩的水中组合基础的施工方法”取得了发明专利证书。本发明属于土建工程建造技术领域，具体涉及一种适用于具有深厚覆盖层的沉井和钢管桩的水中组合基础及其施工方法。本发明包括：（1）打入钢管桩，利用钢桁架将钢管桩连成整体；在钢桁架上设置千斤顶。（2）将沉井的底节的钢壳浮运到钢管桩外侧，组装成整体，通过吊杆与千斤顶固定连接；浇筑沉井混凝土。（3）利用千斤顶控制沉井下沉；下沉到设计标高后拆除钢桁架，利用沉井做工作平台，振动下沉钢管桩至预制高度。（4）浇筑沉井封底混凝土；架设沉井顶板并对沉井底部土层进行加固。     

设置裙筒与半刚性连接桩的沉箱复合基础承载性能研究

为提高深水、厚覆盖层、强风、巨浪等复杂环境条件下跨海特大型桥梁深水基础的承载能力，针对琼州海峡跨海大桥主通航孔2×1 500 m三塔斜拉桥的中塔基础，提出了设置裙筒与半刚性连接桩的新型沉箱复合基础的设计方案及施工工艺。该新型沉箱复合基础由底部周圈带有裙筒的沉箱、打入地基中的钢管桩与后注浆垫层组成，其能够降低沉箱复合基础对水下垫层平整度和裙筒入土深度的要求，提高施工效率和质量。为进一步研究其承载性能，通过数值模拟和模型试验分别开展了沉箱基础、设置半刚性连接桩的沉箱复合基础、设置裙筒与半刚性连接桩的沉箱复合基础等3种基础方案在竖向荷载、竖向与水平向组合荷载作用下的受力性能研究。研究结果表明：设置裙筒与半刚性连接桩的沉箱复合基础具有优越的竖向和水平向承载能力，其在竖向荷载作用下，通过后注浆形成的碎石混凝土垫层强度较高且处于裙筒侧向约束状态，可将上部竖向荷载传递至裙筒、群桩基础和桩间土，并通过裙筒和群桩基础传至到地基深部，从而有效提高了软弱厚覆盖层地基中沉箱基础的竖向承载力并可减小基础沉降；在竖向和水平向荷载的组合作用下，裙筒能够充分调动筒内外浅层土体的水平抗力，半刚性连接桩则驱动塑性区向深处延伸，从而有效提高了基础的水平向承载能力并减小水平位移。研究成果可为琼州海峡等跨海通道的特大型桥梁深水基础建设提供重要参考。     

原创型根式基础关键施工工艺

根式基础是一种创新型基础形式,是在沉井井壁预留顶推孔,待沉井下沉到设计标高后,将预制好的根键顶入土中,在保证根键与沉井固结后形成的一种仿生基础.主要介绍马鞍山长江公路大桥根式基础关键施工环节的施工工艺,包括轻型根式沉井下沉方法、根键的顶推成套装置、根键顶推的工艺、根键顶推过程的止水等.     

一种深水组合基础的设计研究

为了解决跨海大桥常见的水深、软基、基础沉降量大等难题,以规划中的琼洲海峡大桥中线桥为背景,研究分离的四柱式沉井+桩基的组合基础形式。该组合基础中的四柱式沉井上下设2道系梁(采用2个"一"字形或倒扣的"U"字形);在沉井壁内打入桩。沉井与桩基础共同承受竖向力,减少了桩基数量;沉井基础可作为桩基础的施工平台,解决了海上施工平台难以搭建的难题;同时桩基础有利于减少基础沉降。桩基和沉井所受竖向力按其与承台的竖向接触刚度来分配,桩身受力按低桩承台假定进行受力分析,分析结果表明桩身强度完全满足受力要求。该组合基础的下沉施工顺序和自浮式沉井的下沉施工顺序基本相同。     

钢板桩围堰的设计和施工

在大型桥梁的设计中，从美观角度上考虑，一般将水中桥墩的承台顶面设置在常水面以下，当基础采用沉井基础时，钢板桩围堰常被采用。介绍图形沉井钢板桩围堰的结构设计，结构受力计算，以及钢板桩围堰的施工。     

南京大胜关长江大桥主墩深水基础施工关键技术研究

南京大胜关长江大桥6～8号主墩基础采用超大型钢吊(套)箱围堰施工.在水文地质条件复杂的潮汐河段,钢吊(套)箱采用气囊法下水、浮运就位,无导向船重锚精确定位,围堰挂桩,内支撑桁架兼作钻孔平台,接高围堰,在重力大于浮力的可控状态下,实现围堰整体下放着床及河床内下沉第2次定位挂桩等施工方案.着重介绍超大型钢围堰气囊法断缆整体下水技术,钢吊箱无导向船重锚精确定位技术,超大型钢吊(套)箱下放、着床、下沉控制技术等基础施工关键技术.     

南京长江第四大桥北锚碇沉井基础施工关键技术

南京长江第四大桥北锚碇采用沉井基础,沉井尺寸为69.0 m×58.0 m×52.8 m,置于密实卵砾石层,工程地质条件复杂.沉井共分11节,第1节为钢壳混凝土沉井,其余均为钢筋混凝土沉井.采用打设砂桩和换填砂土复合地基加固法加固地基.在加固地基上现场拼装钢壳沉井节段,浇注第1节沉井混凝土.11节沉井分4次接高下沉,首次下沉采取水力吸泥机取土、降排水下沉,其余3次下沉采取空气吸泥机取土、不排水下沉.沉井下沉就位后按照4个分区的顺序逐区进行封底混凝土施工.施工监测表明,沉井下沉姿态、偏差均控制在规范标准之内.     

南京大胜关长江大桥主墩深水基础施工技术

南京大胜关长江大桥6～8号主墩基础采用超大型双壁钢吊(套)箱围堰施工.在水文地质条件复杂的潮汐河流,钢吊(套)箱采用气囊法下水,浮运就位,无导向船重锚精确定位,围堰挂桩,内支撑桁架兼作钻孔平台,接高围堰,在重力大于浮力的可控状态下,实现围堰整体下放着床及河床内下沉第二次定位挂桩等施工方案.     

沉井基础真空负压下沉试验

针对沉井基础后期下沉系数小、下沉效率低的问题,采用真空负压下沉技术进行工艺试验,验证沉井基础在砂质土中采用抽砂和抽气相结合的方法,能否顺利实现负压下沉.试验对象为马鞍山长江公路大桥的1个根式沉井,沉井外径6.0 m、壁厚0.8 m、高38.0 m.试验结果表明,在砂质土中,负压技术能降低下沉阻力,提高下沉效率.     

低周反复荷载下沉箱-垫层-桩复合基础承载性能试验

沉箱垫层桩复合基础具有良好的承载性能以及隔震性能，并且施工简单,工程造价相对低廉，是一种适用于强震区域软弱土体地基的新型桥梁深水基础形式。为了研究沉箱-垫层-桩复合基础的水平承载性能及抗震性能，设计了复合基础试验模型，进行了4组复合基础的低周反复荷载试验研究，分析了复合基础的破坏形态，选取垫层厚度、竖向荷载、地基形式为变量，研究了复合基础整体的滞回性能、骨架曲线、刚度退化、强度退化、耗能能力等，并通过在沉箱顶部设置位移计、桩身贴设应变片等测试方法，单独分析了试验过程中沉箱的沉降状态及下部桩体的受力状态。试验结果表明:复合地基的使用可有效提高基础的抗震性能；在相同的循环位移下，复合基础的水平承载力、强度、刚度随着垫层厚度的增加及竖向荷载的减小而降低；采用复合地基的基础单圈耗能能力更强，累积耗能更高；垫层厚度的增加对沉箱沉降及倾角控制影响并不明显；竖向力的减小会导致沉箱出现的倾角更大；复合地基会使沉箱的沉降更为均匀，沉降速率更慢，但对于倾覆控制影响不大；复合地基中的群桩以前排桩承担的水平荷载最多，中排桩次之，后排桩最少，中桩承担的水平荷载略高于边桩；桩身最大弯矩位置在40%~50%桩长处；垫层的存在有效地减小了桩体分担的水平荷载。     

武汉鹦鹉洲长江大桥北锚碇新型沉井基础设计

武汉鹦鹉洲长江大桥主桥为三塔四跨悬索桥。该桥北锚碇基础经多方案比选采用多圆孔环形截面新型沉井结构。沉井中间大圆孔内设置十字形隔墙,圆环内沿圆周均布有小直径井孔。沉井总高43 m,共分8节,第1节为钢壳混凝土沉井,第2~8节均为钢筋混凝土沉井。北锚碇施工中采用不排水下沉、井壁增加空气幕等措施减小施工难度及风险。采用软件FLAC3D对沉井施工过程进行数值模拟分析,评估施工安全性能、施工引起的环境效应及运营加载后锚碇基础的变形等。计算结果表明,沉井分节下沉施工过程中其结构、地面变形均满足规范要求,施工可有效避免对周围建筑物和长江大堤的不利影响。     

近海河段桥梁深水基础的设计与施工

福安赛岐大桥跨近海河流，水文地质条件复杂，采用了钻孔桩、沉井、沉井套钻孔桩等基础形式，本文分析了该桥的深水基础的设计与施工技术。     

清水浦大桥主要施工技术

清水浦大桥为主跨468 m的连体桥塔分幅组合梁斜拉桥.为保证桥塔桩基施工质量,根据不同深度和地层,采用不同成孔工艺,对钻杆特性、减压钻进、沉渣厚度等进行控制,使其桩基倾斜度小于1/200、沉渣厚度不大于15 cm.为保证防洪大堤及基坑安全,采用刚度控制设计方法,在钢管桩外设水泥土搅拌桩止水,并采用控制拔桩速度、回填砂等措施,确保基坑顺利度过洪期.边跨梁段采用桥式起重机安装,桥塔区梁段采用桥式起重机提升,顺桥向滑移就位;中跨梁段采用悬拼吊机安装;在温度变化≤5℃时进行合龙.     

共和至结古高速公路冻土区桥梁基础设计

以青海省共和至结古高速公路工程为依托,针对西部高海拔冻土区的地质情况,按扩大基础设计原则和冻土区桩基设计原则,对其公路桥的基础进行了设计,查穷玛桥采用扩大基础,K559处公路桥采用钻孔灌注桩,供高海拔冻土路段桥梁的基础设计参考。     

佛山石湾大桥主桥施工技术

佛山石湾大桥主桥为(90.5+150+90.5)m的三跨连续矮塔斜拉桥.为避免受汛期的影响及保护水环境,承台及桩基础施工采取钢管桩+贝雷梁作为水上施工平台,待钻孔桩施工后,再拆除施工平台、插打单壁钢板桩围堰,在基坑开挖时选择干封法进行封底.主梁0号块采用预埋托架施工,1～16号块采用挂篮逐段悬臂现浇施工,合龙段采用挂篮作为吊挂、按先边跨后中跨的顺序进行施工.     

利用动刚度法评价营运高速公路桥梁桩基承载力

地震、软土侧向位移、船舶撞击、桩基施工质量不佳等均会导致营运高速公路桥梁桩基出现损伤,有必要选择合适的检测方法确定营运高速公路桥梁桩基承载力。然而,常规的静载试验较难应用于测试营运高速公路桥梁桩基的承载力。基于瞬态导纳法理论,提出利用动刚度法评价营运高速公路桥梁桩基的承载力。为了评价动刚度法的实际应用效果,将其用于检测广东省某营运高速公路特大桥桩基的承载力。采用取芯法并结合承载力验算结果对动刚度测试方法进行了验证,验证结果表明：相同类型的基桩动刚度的大小直接反应了其承载力的大小,基桩桩身质量越差,动刚度值相应越小。     

桥梁基桩竖向承载力检测技术发展现状及展望

如何合理地确定基桩的承载力,具有重要的工程实际意义和经济价值.用什么方法确定基桩的承载力,一直是桥梁工程界十分关心的问题.国内得到广泛应用的基桩承载力检测方法有静载试验、高应变法和自平衡试桩法,各种检测技术的优缺点不同、适用性也不尽相同.近年来,随着桥梁工程桩基朝着大直径、大吨位、超长桩方向的不断发展,自平衡试桩法已逐渐成为大吨位、困难环境条件下基桩竖向承载力试验首选的检测方法.