桥梁新型根式基础研究与应用

1、根式基础研究与应用根式基础研究与应用安徽省高速公路控股集团有限公司安徽省高速公路控股集团有限公司殷永高殷永高2012.09第二篇第二篇 系列根式基础研究与应用系列根式基础研究与应用系列化根式基础的方案构思系列化根式基础的方案构思 一一大直径根式沉井基础大直径根式沉井基础大直径模块现浇根式基础大直径模块现浇根式基础 三三小直径根键式钻孔灌注桩基础小直径根键式钻孔灌注桩基础 四四根式锚碇基础根式锚碇基础一一二二五五目录系列根式基础研究与应用系列根式基础研究与应用一、系列化根式基础方案构思一、系列化根式基础方案构思传统群桩基础根式沉井基础 1.1 传统群桩基础根式沉井基础3一、系列化根式基础方案构思

2、一、系列化根式基础方案构思1.2 传统锚碇根式锚碇传统矩形沉井根式锚碇基础传统重力式矩形沉井锚碇基础尺寸传统重力式矩形沉井锚碇基础尺寸： 沉井长60.2m,宽55.4m ，深48m。根式锚根式锚碇碇基础基础尺寸：尺寸： 长71m、宽59m，由18根根式沉井梅花形布置，单个沉井直径6m，长46m。4二、大直径根式沉井基础二、大直径根式沉井基础2.1 施工工艺内衬浇筑根键顶进沉井下沉沉井立模、制作封底根式沉井基础根式沉井基础施工工艺施工工艺5二、大直径根式沉井基础二、大直径根式沉井基础空气幕辅助 下沉到位 封底取土下沉 首节沉井立模及制作沉井接高 空气幕辅助下沉（动画）6二、大直径根式沉井基础二、

3、大直径根式沉井基础根键顶进 根键顶进到位安装顶进平台 预制根键 根键顶进（动画）内衬浇筑 顶板浇筑 72.2 根式基础防水、根键止水工艺 分6步设置，依次为：井壁挡板防水橡胶止水带止水挤密式构造止水快速顶进末端快凝止水内衬永久止水。高密度聚乙烯板挡水内衬永久止水 安装橡胶止水带挤密式构造止水大行程千斤顶快速顶进预留凹槽内涂快凝防水材料 二、大直径根式沉井基础二、大直径根式沉井基础8二、大直径根式沉井基础二、大直径根式沉井基础 采用自平衡法进行测试，根式基础外径6m，深39m，荷载箱距底端5.5m,最大的测试荷载120,000 KN,分别进行竖向静载和水平静载试验。2.3 根式沉井基础测试根式基

4、础荷载箱实物图1 1、测试简介、测试简介9二、大直径根式沉井基础二、大直径根式沉井基础2 2、测试结果、测试结果92,00452,016承载力（KN）侧摩阻力（KN）竖向静载试验结果对比59,07419,046水平静载试验结果对比有根键有根键无根键无根键16,00010,000承载力（KN）有根键有根键无根键无根键承载力提高达75%75%侧摩阻力提高210%210%承载力提高达60%60%10三、大直径模块现浇根式基础三、大直径模块现浇根式基础3.1 基础形式适用范围的探讨0.50.670.81.01.31.64OOOOO5OOOOO6OOOOO8OOOOO1012OOOOO直径直径 壁厚壁厚

5、适用模块现浇根式基础适用模块现浇根式基础模块现浇根式基础与根式沉井模块现浇根式基础与根式沉井模块现浇根式基础与根式沉井基础两种工法适用范围（单位：m）适用根式沉井适用根式沉井下沉系数大于下沉系数大于1.21.2下沉系数等于下沉系数等于1.21.2下沉系数小于下沉系数小于1.21.211 下沉系数小于1.2时，不易下沉；下沉系数大于1.2时，下沉可控；下沉系数等于1.2时，两种工法可根据实际情况选择。三、大直径模块现浇根式基础三、大直径模块现浇根式基础3.2 施工工艺流程概述钢壁制作钢壁制作成孔施工成孔施工钢壁钢壁砼浇筑砼浇筑根键顶进根键顶进模块现浇根式模块现浇根式基础施工基础施工封底封底12三

6、、大直径模块现浇根式基础三、大直径模块现浇根式基础胎架及内壁制作 钢骨架加工 根键外套固定 钢结构受力钢筋架设 外壁压浆管安装 钢壁涂装 3.3 钢壁制作13三、大直径模块现浇根式基础三、大直径模块现浇根式基础KTY4000型动力头钻机钻孔 成孔质量控制3.4 成孔施工 终孔泥浆指标控制为终孔泥浆指标控制为: :相对密度相对密度1.20,1.20,黏度黏度22Pa.s,22Pa.s,含砂率含砂率0.5%0.5%，胶，胶体率体率99%99%。14三、大直径模块现浇根式基础三、大直径模块现浇根式基础封底 外壁回填 钢壁管身砼浇筑钢壁节段注水下沉钢壁下放到位 3.5 钢壁管身砼浇筑152101801

7、20640478403工期(工作日)造价（万元）传统桩基础传统桩基础根式沉井基础根式沉井基础模块现浇根式基础模块现浇根式基础三种基础对比3.6 本章小结三、大直径模块现浇根式基础三、大直径模块现浇根式基础 在同等承载力下，三种基础工期及造价对比：16与传统桩基础相比，根式沉井基础工期节省15%15%，造价节约25%25%。与传统桩基础相比，模块现浇根式基础工期节省40%40%，造价节约37%37%。四、小直径根键式钻孔灌注桩基础四、小直径根键式钻孔灌注桩基础4.1 小直径根键式钻孔灌注桩 在传统钻孔灌注桩的基础上，在桩体周壁增加根键，形成根式钻孔桩。钻孔桩基础根键式钻孔灌注桩桩预制根键灌注桩体

8、17四、小直径根键式钻孔灌注桩基础四、小直径根键式钻孔灌注桩基础4.2 施工工艺根键顶进根键顶进钢筋笼下放钢筋笼下放钻孔泥浆配置钻孔泥浆配置护筒埋设护筒埋设成孔钻进成孔钻进根键式钻孔桩根键式钻孔桩施工工艺施工工艺18四、小直径根键式钻孔灌注桩基础四、小直径根键式钻孔灌注桩基础根键顶进 （动画）浇筑混凝土成桩钢筋笼制作成孔钻进 下放及定位19四、小直径根键式钻孔灌注桩基础四、小直径根键式钻孔灌注桩基础4.3 承载力测试 采用自平衡法测试，对某大型桥梁引桥部50+60+50m连续梁过渡墩Z114处，左幅承台布置1根1.5m的根键式钻孔灌注桩基础。 经测试极限承载力为30037kN30037kN，相

9、应的位移为75.8mm75.8mm。 根键式钻孔灌注桩根键式钻孔灌注桩钻孔灌注桩钻孔灌注桩摩阻力（KPa）承载力（KN）根键式钻孔桩与钻孔灌注桩对比253421,65530,037与钻孔灌注桩相比，根键式钻孔桩摩阻力提高35%35%，承载力提高28%28%。20五、根式锚碇基础五、根式锚碇基础 根式锚碇突破了传统重力式锚碇的形式，采用一种新的思路，由多个根式基础通过承台连结形成整体，充分有效的利用沉井周围更多的土体发挥承载作用。 根式锚碇受力机理5.1 根式锚碇受力机理21五、根式锚碇基础五、根式锚碇基础沉井锚碇数值模拟计算模型 运营阶段竖向位移云图 运营阶段竖向应力云图 5.2 根式锚碇的计

10、算3.614.293.163.554.972.54群井锚碇群井锚碇大沉井锚碇大沉井锚碇根式锚碇根式锚碇竖向位移(cm)水平位移（cm）散索点位移3.383.653.03.03.892.16竖向位移(cm)水平位移（cm）群井锚碇群井锚碇大沉井锚碇大沉井锚碇根式锚碇根式锚碇承台底座位移22五、根式锚碇基础五、根式锚碇基础5.3.1 传统锚碇与根式锚碇方案比较 根式沉井基础构造立面图矩形沉井基础构造立面图5.3 根式锚碇与传统锚碇方案比较23五、根式锚碇基础五、根式锚碇基础 根式锚碇基础在施工中还具有施工质量易控制、施工安全、对环境影响小等优势。5.3.2 大沉井锚碇与根式锚碇方案比较 根键锚碇根键锚碇大沉井锚碇大沉井锚碇造价(万元)工期（工作日）根式锚碇与大沉井锚碇对比11,7748,968690410与矩形沉井锚碇相比，根式锚碇造价节约25%25%，工期节省40%40%。24总结与展望总结与展望 经过施工工艺、试验、理论分析及设计方法的研究，形成了一套较包括