[发明专利]一种适用于大跨径悬索桥的复合锚碇基础及其施工方法

说明书

本发明公开了一种适用于大跨径悬索桥的复合锚碇基础及其施工方法，该基础包括单体沉井和设于单体沉井下端的钢管桩；钢管桩和单体沉井浇筑成为一个整体；所述单体沉井包括沉井井壁、沉井隔墙和设于沉井隔墙上端的沉井盖板；所有沉井井壁形成一个矩形，任意两个平行的沉井井壁之间均通过若干沉井隔墙连接，沉井隔墙平行于沉井井壁且其高度低于沉井井壁；沉井隔墙与沉井井壁之间、沉井井壁与沉井井壁之间形成沉井井孔；沉井井孔底部设有封底混凝土，沉井盖板和封底混凝土之间设有井孔填芯；沉井隔墙和沉井井壁上均设有贯通的预留桩孔，钢管桩设于预留桩孔中且其顶部嵌入预留桩孔底部。本发明不仅能减小单体沉井的入土深度，还能降低锚碇施工难度。

技术领域

本发明涉及一种适用于大跨径悬索桥(1000m)的复合锚碇基础及其施工方法，属于土建工程建造技术领域。

背景技术

随着大跨径悬索桥跨径的逐渐增加，悬索桥上部结构主缆拉力呈非平方指数形式增加，造成锚碇规模急剧扩大，锚碇基础建设越来越复杂，施工难度越来越大，造价越来越高。而目前国内外常用的重力式锚碇主要有锚碇沉井基础，锚碇地连墙基础，但是这两种重力式锚碇基础在大跨径悬索桥中往往体积庞大，因此存在施工困难和造价高昂的问题。沉井在不均匀土层中下沉困难，施工过程中易发生流砂造成沉井倾斜；地连墙施工设备昂贵，技术复杂，质量要求高，而且会产生大量泥浆。

在已有的沉井+钢管桩的设计方法中，沉井+钢管桩的复合结构能够综合沉井和钢管桩的优点，达到降低造价和提高施工效率的目的。中国发明专利(申请公布号CN109914454A)公开了一种管桩与沉井合体施工的方法，该方法先将管桩打入土中，然后施工沉井，能够缩短工期，节约成本。中国发明专利(申请公布号CN102322069B)公开了一种沉井和钢管桩的水中组合基础及其施工方法，该施工方法制作的沉井和钢管桩的水中组合基础，能有效提高水中桥梁基础的承载力，抗船舶撞击作用强。上述方法的共同特点是先施工钢管桩再施工沉井，钢管桩均施工在沉井井孔内，且沉井+钢管桩的受力以竖向受力为主。然而对于长度大于1000m的大跨径悬索桥，锚碇基础不仅承受着巨大的竖向力，同时还承受着巨大的水平力，而且以横向受力为主的复合锚碇基础在大跨径悬索桥锚碇结构中的应用未见报道。

发明内容

本发明提供一种适用于大跨径悬索桥的复合锚碇基础及其施工方法。该方法能够综合单体沉井基础和大直径钢管桩的优点，一方面能够大大减小施工难度，另一方面能够显著降低造价。

本发明采用以下技术方案：

一种适用于大跨径悬索桥的复合锚碇基础，包括单体沉井和设于单体沉井下端的钢管桩；所述钢管桩和单体沉井浇筑成为一个整体；所述的单体沉井包括沉井井壁、沉井隔墙和设于沉井隔墙上端的沉井盖板；所有沉井井壁形成一个矩形，任意两个平行的沉井井壁之间均通过若干沉井隔墙连接，所述的沉井隔墙平行于沉井井壁且其高度低于沉井井壁；所述沉井隔墙与沉井井壁之间、以及沉井井壁与沉井井壁之间形成沉井井孔；所述沉井井孔底部设有封底混凝土，沉井盖板和封底混凝土之间设有井孔填芯；所述沉井隔墙和沉井井壁上均设有贯通的预留桩孔，所述钢管桩设于预留桩孔中且其顶部嵌入预留桩孔底部。

上述技术方案中，进一步地，所述的预留桩孔分为两种：第一种预留桩孔位于任意两个沉井井壁的交汇处、任意两个沉井隔墙的交汇处、以及沉井井壁与沉井隔墙交汇处；第二种预留桩孔位于沉井井壁和沉井隔墙上，且任意一个第二种预留桩孔均位于两个相邻的第一种预留桩孔的中点处。

进一步地，单体沉井的宽度B为30～60m，单体沉井的长度L≤2B。

进一步地，所述的单体沉井分节制作，首节沉井采用预制钢壳沉井，首节沉井高度H₁≥8m,单体沉井采用变截面设计，首节沉井的沉井井壁自下而上在2倍的桩径高度内的截面面积大于单体沉井其他位置的截面面积，用于保证沉井井壁横截面内预留桩孔中的桩中心点距沉井井壁边缘不小于1倍桩径的距离；其余各节沉井采用现场浇筑方式制备钢筋混凝土沉井，各节钢筋混凝土沉井的截面一致，且其高度H₂＝4～12m。