根式基础及根式锚碇方案构思

本文提出一种新型基础--根式基础,它是在沉井的侧壁以顶推根键的方法使基础周边土体的承载力充分调动起来,形成一种仿生的根式基础.利用数值模拟对根式基础和普通沉井基础的受力特性进行了分析.根式基础用于悬索桥锚碇将成为一种新的选择.     

新型桥梁基础——根式沉井施工关键技术

根式沉井是以传统沉井为基础,通过仿生创新而设计的一种新型桥梁基础。文中分析了根式沉井的加固原理;以阜阳至合肥高速公路淮河特大桥跨堤桥左半幅桩基础施工为例,从底节沉井管壁施工、沉井安装下沉辅助措施、顶推根键等方面对根式沉井的施工技术进行了摸索和改进,简述了其关键施工技术。     

根式基础水下顶进根键可行性试验

马鞍山长江公路大桥施工桥位处地下水非常丰富,为验证在有水环境下根键顶进施工的可行性,在施工现场针对1个根式基础进行根键水下顶进试验.沉井首先下沉到位并封底,在干环境下安装好根键,然后灌满水,由潜水员下潜至预定位置,利用千斤顶进行根键顶进.试验结果表明,水下顶进根健顺利、安全,单根根键顶进时间为12 h,比干环境长6～8 h,顶进过程未出现异常现象.水下顶进根键可行.     

根式沉井基础竖向承载力自平衡试验研究

根式沉井基础是通过在普通沉井井壁增加根键,利用根键带动基础周围大范围土体承担基础顶部荷载,使其承载力得以提高.为研究其竖向承载特性,并与普通沉井基础进行承载力对比,考察根键对于竖向承载力提高程度,对根式沉井基础及顶入根键前的普通沉井基础进行竖向承载力自平衡试验研究.试验结果表明,根键对提高沉井基础竖向承载力效果明显.     

根式沉井基础在水平荷载作用下对周围土体影响的试验研究

根式沉井基础是在普通沉井周围增加根键,利用根键带动基础周围更大范围内的土体承担荷载,使基础的承载力得以提高,是一种创新型的基础形式。根式锚碇基础是根式沉井基础的拓展,是通过承台把数根根式沉井群连接成群井基础,而形成的一种悬索桥锚碇基础。通过现场试验,分析根式沉井基础在水平荷载作用下对基础周围土体的影响范围和影响程度,为根式群井和根式锚碇基础的设计提供参考。研究发现:在水平设计荷载作用下,根式沉井基础对距基础中心2.5倍基础直径范围内的位置点,随着水平力作用方向的不同,影响程度也不同,多个根式沉井基础成梅花状布置时,基础间相互影响较小,2.5倍基础直径范围之外的土体所受影响较小。     

根式基础水平承载力的弹塑性有限元分析

采用弹塑性有限元法,对某公路长江大桥的根式基础原位试验进行数值模拟,通过改变根式基础的结构布置,分析了根式基础的受力特性,探讨了根键排列形式、根键数量、根键布置位置等因素对根式基础承载力的影响。研究证明,在施工工艺允许的前提下,调整根键布置位置是提高根式基础水平抗推承载力的有效措施。     

根式沉井基础力学分析与施工工艺

为分析根式沉井基础受力机理并总结其施工工艺,对马鞍山长江大桥江心洲Z1号、Z5号、Z9号桥墩基础开展相关研究。分别建立根式沉井在竖向荷载、水平荷载及荷载组合作用下的力学模型,结合经验公式,推导出该类基础竖向、水平承载力及结构变形等的分析方法。对Z5号桥墩基础B进行受力计算,将计算结果与实测结果进行对比得出:在井壁增加根键可有效提高沉井基础的承载力。通过工程实践,确定Z1号、Z5号、Z9号桥墩基础采用以压重为主的助沉方案,根键施工按自下向上的顺序逐层进行,对称顶进。     

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.     

根式沉井基础水平向荷载试验研究

为研究根式沉井基础的水平承载特性,对其进行水平承载力测试,试验加载采用慢速维持荷载法.测试出同等直径和长度根式沉井基础和普通沉井基础的水平承载力,同时分析根式沉井基础的变形、井身弯矩及所承担的周围土抗力.试验结果表明:根式沉井基础与普通沉井基础相比,承载力大幅提高;根式沉井基础顶部水平位移较大,底部水平位移较小,基础中上部所受土抗力较大,对整个基础承担水平荷载起主要作用.     

马鞍山长江公路大桥左汊主桥悬索桥南锚碇基础比选

马鞍山长江公路大桥左汊主桥采用2×1 080 m三塔两跨悬索桥方案.南锚位于江心洲上,场区覆盖层厚,合理的持力层圆砾土层埋深约50 m.根据对地质的适应性,选择沉井基础方案和根式锚碇基础方案进行比选.沉井方案结合地质条件以及受力情况选择了合理的持力层,并考虑施工下沉的要求对结构进行了优化设计;根式基础方案为一种新型结构,通过现场的试验,提出了有效的简化计算方法及施工工艺.综合两个方案的优缺点,经比选,采用相对成熟的沉井基础作为南锚碇的最终实施方案.     

深海桥梁的基础形式与施工方法

以某海峡大桥为例进行深海桥梁基础设计研究,借鉴国内外已建海湾大桥及海上平台的成功经验,选用了沉井基础、吸附式裙式基础、预制桩壳体围堰基础及预制桩沉箱的复合式基础4种形式。沉井基础采用在船坞内整体预制,自浮到深海处接高至整体,通过系泊缆索下沉就位。吸附式裙式基础利用井内抽水形成负压原理将基础下沉到位,不需在井内除土。预制桩壳体围堰基础是先预制管桩,利用打桩船插打管桩形成群桩,吊装壳体围堰后施工承台。预制桩沉箱的复合式基础利用插入土中的钢桩将地基加固,由安放的沉箱传力给地基。     

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。     

T形沉井的基础及下沉稳定性施工设计

沉井是修建深基础、地下构筑物所广泛应用的施工方法之一。该文通过对某污水处理厂粗格栅及进水泵房T形沉井(构筑物)基础的下沉施工设计计算、施工实践,解决了T形沉井制作及不排水法下沉施工中的稳定性问题。     

砂质地基沉井施工对周围环境影响研究

马鞍山发电厂扩建工程循环水泵房采用沉井基础。为了防止沉井施工导致周围结构物和建筑物桩基损坏,在沉井施工过程中进行水位、土体水平位移和桩顶位移监测。监测分析结果表明:土体的水平位移随着深度增大逐渐减小,随距沉井壁距离增大也逐渐减小;同时沉井的尺寸越大,对土体水平位移影响越大;桩基受土体位移影响发生位移并与土体位移保持一致,桩基经检测未发生破坏。     

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。     

大型沉井下沉阻力监测技术

介绍了泰州长江大桥南锚碇沉井基础的施工特点和下沉阻力现场监测技术。在下沉过程中,采用土压力计监测了每节沉井的侧壁土压力和沉井的刃脚土压力。通过这些监测数据的整理和规律分析,既控制了沉井的安全平稳的下沉,也为同类型的大型沉井的设计和施工提供了可以参考的依据。     

钢板桩围堰施工技术

我国深水基础的应用始于20世纪50年代,从基础尺寸、使用材料、结构形式等方面叙述深水基础发展和应用主要经历的3个阶段,即管柱基础、沉井基础和钻孔灌注桩基础、复合基础和特殊基础。钢板桩围堰是目前极具优势的深水基础围堰施工技术,在客运专线和高速铁路桥梁建设中有广泛应用。其设计计算方法大多基于简化计算和工程经验;围堰施工技术的关键在于空间定位、超深钢板桩快速插打及止水等方面;通过对围堰施工过程的实时监控,可以检验施工效果和设计的合理性、及时掌握围堰的受力和变形情况,对施工中出现的异常情况采取措施。