第六章组合基础施工课件

三、地下连续墙基础实例1.广东省虎门大桥(主跨888m的单跨悬索桥)西锚碇设计为重力式锚，每锚承受主缆的拉力约2×170000kN。西锚碇位于人工填筑的砂岛上，原设计用沉井加桩基方案。由于基础处原为暗·礁区，石笋林立，岩石风化腐蚀不一，且沉井刃脚周边岩面高差极大(达10.5m)，沉井施工困难大，经方案比较后，最后选定用地下连续墙基础。该基础为一圆形结构(图4—57)，外径为61.Om，内径为59.4m，墙厚为0.8m，平均深度约14.Om，嵌入弱风化岩的平均深度为1.95m，最大嵌岩深度达3.5m。环形折线墙体分为35个节段，节段间采用人字形钢板接头，使墙体互相楔合。墙内设有三道内衬圈和一道顶圈梁，以增强连续墙的整体性和刚度。三、地下连续墙基础实例1施工分三步进行(1)连续墙施工；(2)抽水干挖基坑土石方，并相应自上而下浇筑内衬圈梁砼；(3)检验基底，干处浇筑大体积基础砼。

施工仅用了3个月，总体完成圬工量约40000m3，在同等规模基础工程施工中，创下了施工速度的新记录。施工分三步进行施工仅用了3个月，总体完成圬工量约4000022.日本明石海峡大桥1号锚碇日本从70年代末首次将地下连续墙基础用于铁路桥梁后，目前已先后在近20座桥梁工程上应用。青森预应力砼斜拉桥(主跨240m)，塔墩采用了20.5m×30.0m、深达42m的地下连续墙井箱基础；室兰港白鸟大桥(三跨公路悬索桥，主跨为720m)的3号主墩，采用了用地下连续墙构筑的圆形井筒基础，挖深达106m；明石海峡大桥为960m+1990m+960m的悬索桥，世界第一大跨桥，其主缆端部最大拉力达1200000kN。该桥1号锚墩基础庞大，持力层在60m深以下，采用了直径为85m、深度达75.5m的圆柱形、以地下连续墙为壳体、中间填充辗压砼的实心基础(图4—58)。2.日本明石海峡大桥1号锚碇3该施工方法的特点是：1)先用地下连续墙构成圆形井筒，以深井抽水降低筒内水位，挖掘筒内土体。挖土时用逆砌法浇筑侧墙以加固地下连续墙；挖至基底后，浇筑底板，并用碾压法填充井筒素砼，收到效率高、造价低的效果。2)可细察基底岩层情况及时清除隐患，得到承载力大的稳定基础3)除地下连续墙施工必须在半年内昼夜施工外，其他工程均只需昼间作业，有利于环境与安全。4)地下连续墙是主体结构的一个组成部分。该施工方法的特点是：4第六节

组合式基础施工处于特大水流上的桥梁基础工程，墩位处往往水深流急，地质条件极其复杂，河床土质覆盖层较厚，施工时水流冲刷较深，施工工期较长，采用普遍常用的单一形式的基础难以适应。为了确保基础工程安全可靠，同时又能维持航道交通，宜采用由两种以上形式组成的组合式基础。其功能要满足既是施工围堰、挡水结构物，又是施工作业平台，能承担所有施工机具与用料等；同时还应成为整体基础结构物的一部分，在桥梁营运阶段亦有所作为。组合基础的形式很多，常用的有双壁围堰钻孔桩基础、钢沉井加管柱(钻孔桩)基础、浮运承台与管柱、井柱、钻孔桩基础以及地下连续墙加箱形基础等。根据设计要求、桥址处的地质水文条件、施工机具设备状况、施工安全及通航要求等因素，通过综合技术经济分析，论证比较，因地制宜，合理选用。第六节组合式基础施工处于特大水流上的桥梁基础工程，墩位处5一、双壁钢囤堰加钻孔灌注桩基础它不仅能起到深水基础工程的围水与施工平台作用，而且可以参与部分结构受力，既增加了深水基础工程结构的整体性能，又提高了下部结构的防撞能力，方便施工，降低了工程造价。在水深流急江河中，有其他结构难比拟的优越性。表4—47为90年代建成的几座长江大桥应用双壁钢围堰钻孔桩基础情况。一、双壁钢囤堰加钻孔灌注桩基础6图4—59为泸州长江大桥3号墩基础构造示意。施工特点是隔水设施用双壁钢围堰，围堰由吸泥下沉，穿过砂卵石层至岩面。清理岩面、填塞刃脚后，浇筑水下砼围堰内抽水，埋设护筒(直径3m)，冲孔成桩，再浇筑桩顶承台砼，整个基础完成。钢围堰总重300t，见图4—59所示，分四节组拼，工厂预制，下沉就位。施工方案的优点是：砼先封底，利用围堰能承受较大的水压力，抽干积水，埋设护筒，省了护筒定位架及起重设备，避免异形刃脚护筒；同时钢围堰能安全度洪，脚手架可设置在钢围堰顶上。缺点是钢围堰只能作为施工手段用。

图4—59为泸州长江大桥3号墩基础构造示意。7二、浮式沉井加管柱(钻孔桩)基础

南京长江大桥2号、3号墩，水深30m，覆盖层厚约40m，基岩强度为7～9MPa，河床最大冲刷深度可达23m，采用钢沉井加管柱基础。钢沉井采用矩形，平面尺寸为16.19m×25.01m，井内分成15个方格，内插13根直径3m的预应力砼管柱。管柱下沉到岩面后钻孔，孔径2.4m，孔深7～9m，钻孔内放置钢筋骨架，然后灌注水下砼，一直填充至管柱顶面。管柱下端嵌入基岩，上端嵌固在承台砼中，沉井的封底封顶砼将管柱群联结成整体。二、浮式沉井加管柱(钻孔桩)基础8本方案的特点是：钢沉井能减少管柱所要穿过的覆盖层厚度，兼做下沉管柱的导向架，灌注上下封底、封顶砼及承台砼时作防水围堰；同时又是永久结构的组成部分，可增强桥墩基础的刚度。图4—63为3号墩基础型式图，图4—64为施工步骤示意图。本方案的特点是：9日本横滨港湾大桥(三跨连续钢斜拉桥，主跨460m)位于横滨港国际航道上，水深约12～14m，海底覆盖层厚度为30～40m。主墩采用浮式承台加井柱组合式基础。浮式承台为预制的预应力砼空箱结构，尺寸56m×54m，高度为12m；空箱内插入9根直径10m、长47～75m的钢筋砼沉井，沉井分节，底节长27m重力27000kN,用30000kN浮吊吊运就位安装。图4—66为横滨桥主墩构造示意图，图4—67为浮式承台井柱基础施工主要工序示意日本横滨港湾大桥(三跨连续钢斜拉桥，主跨460m)10该基础工程的主要特点是：其一，大型构件预制化，多功能预应力砼浮式承台与巨型沉井都是在岸边干船坞与专设预料厂制作，不仅施工质量有保障，而且可以加快施工进度，减少海上作业难度；其二，采用专门研制成功的大型摇臂式水中挖掘机，开挖水下深层泥岩，挖掘机工作面直径可扩大到11m，保证井柱的嵌岩深度至14m左右；其三，施工中作业面较小，完全能保证国际航道的通行安全。该桥的顺利建成为海湾地区的桥梁工程快速建设提供了范例。该基础工程的主要特点是：11三、地下连续墙箱形基础地下连续墙与挖掘机等技术的新发展，使得围堰支撑深挖直接基础有可能在水下基础工程中实现。日本从1979年开始在桥梁工程中应用地下连续墙技术以来，已在近20座桥梁的约70多个墩台基础中应用。室兰港的白鸟大桥的主塔墩基础可为典型示例。主跨720m的三跨双铰加劲公路悬索桥，桥宽14.25m，全长1380m。由于墩位处水深约15m，且地质复杂，砂砾层中含有直径大于1.Om的漂石，基岩为凝灰砂质砂岩，岩面又在水下73m处，不宜采用气压沉箱及刚性低的桩基础，只得采用以地下连续围堰支护的筒形井箱基础(图4—68)。该桥两个塔墩主墩基础底面标高与承台顶面标高最大高差达80m，且处于深水海中，可见其施工技术难度之大。三、地下连续墙箱形基础12

13该桥主墩基础工程的施工特点是：其一，采用直径1.0～1.3m的锁口钢管桩(3号墩用168根1.Om，4号墩用136根1.3m)筑成直径为67m的围堰。筑岛材料为70％粉煤灰，30％火山灰并掺加4％～5％的普通硅酸盐水泥，同时对筑岛下的地基(直径达97m)进行改良加强，以求挖槽时槽壁稳定性好；其二，用地下连续墙构筑直径为37m的钢筋砼井筒，壁厚为1.5m，井筒底面标高：3号墩为一103m，4号墩为－67m，井筒顶面高出水面3m，地下连续墙高度达106m，为当今同类型桥梁基础之最；其三，挖基在围堰内抽干水的条件下进行，以先挖深、后浇筑砼井箱基础外壁的逆向施工法(倒卷帘法)，紧贴地下连续墙内壁面，由上而下地逐节浇筑厚度为2m的井箱外壁，直至井箱基础底面标高为止，井箱外壁连同地下连续墙壁形成厚度达3.5m的墙体，很大程度提高了围堰整体强度和防渗能力，也使地下连续墙成为基础主体结构的一部分，其四，施工方便(图4—68c))，减少了海上深水作业，切实保证了施工质量、施工安全及通航要求。该桥主墩基础工程的施工特点是：14深水桥梁基础也相应涌现出不少新形式，如锁口钢管桩基础(图4—69)、深水设置基础等锁口钢管桩基础多用大直径钢管桩(1.Om～1.3m，壁厚10～15mm，两侧焊上钢锁口)打入土中，形成圆形或椭圆形的井筒基础。优点是既具有桩基础那种能适应基岩高低不平的灵活性，又具有像沉井那样的整体刚度，且设备简单、施工快速、水上作业面小、有利通航等。宁波大桥主塔墩基础首次采用了锁口钢管桩作防水围堰；深水桥梁基础也相应涌现出不少新形式，如锁口钢管桩基础(图4—15深水设置基础先在陆地上将基础结构物预制好，然后在深水中设置的一种基础形式，适用于水深、潮急、航运频繁等修建基础甚为困难的条件下。首先将海底爆破取平，用挖泥船或抓斗式吊船把残渣清除，形成基底台面，用浮式沉井下沉或用大型浮吊吊装等方法，在深水中安置预制的基础及墩身。这种基础施工安全、施工质量有保障、施工速度快，对航运影响甚小。图4—70为1996年施工的加拿大诺森伯兰海峡大桥的深水设置基础示意图。该桥由44孔跨度为250m的预应力砼箱梁组成，系把基础和墩身分两大件安装，每件重力在30MN～55MN之间，重型起重船的吊装能力为67MN。深水设置基础16三、地下连续墙基础实例1.广东省虎门大桥(主跨888m的单跨悬索桥)西锚碇设计为重力式锚，每锚承受主缆的拉力约2×170000kN。西锚碇位于人工填筑的砂岛上，原设计用沉井加桩基方案。由于基础处原为暗·礁区，石笋林立，岩石风化腐蚀不一，且沉井刃脚周边岩面高差极大(达10.5m)，沉井施工困难大，经方案比较后，最后选定用地下连续墙基础。该基础为一圆形结构(图4—57)，外径为61.Om，内径为59.4m，墙厚为0.8m，平均深度约14.Om，嵌入弱风化岩的平均深度为1.95m，最大嵌岩深度达3.5m。环形折线墙体分为35个节段，节段间采用人字形钢板接头，使墙体互相楔合。墙内设有三道内衬圈和一道顶圈梁，以增强连续墙的整体性和刚度。三、地下连续墙基础实例17施工分三步进行(1)连续墙施工；(2)抽水干挖基坑土石方，并相应自上而下浇筑内衬圈梁砼；(3)检验基底，干处浇筑大体积基础砼。

施工仅用了3个月，总体完成圬工量约40000m3，在同等规模基础工程施工中，创下了施工速度的新记录。施工分三步进行施工仅用了3个月，总体完成圬工量约40000182.日本明石海峡大桥1号锚碇日本从70年代末首次将地下连续墙基础用于铁路桥梁后，目前已先后在近20座桥梁工程上应用。青森预应力砼斜拉桥(主跨240m)，塔墩采用了20.5m×30.0m、深达42m的地下连续墙井箱基础；室兰港白鸟大桥(三跨公路悬索桥，主跨为720m)的3号主墩，采用了用地下连续墙构筑的圆形井筒基础，挖深达106m；明石海峡大桥为960m+1990m+960m的悬索桥，世界第一大跨桥，其主缆端部最大拉力达1200000kN。该桥1号锚墩基础庞大，持力层在60m深以下，采用了直径为85m、深度达75.5m的圆柱形、以地下连续墙为壳体、中间填充辗压砼的实心基础(图4—58)。2.日本明石海峡大桥1号锚碇19该施工方法的特点是：1)先用地下连续墙构成圆形井筒，以深井抽水降低筒内水位，挖掘筒内土体。挖土时用逆砌法浇筑侧墙以加固地下连续墙；挖至基底后，浇筑底板，并用碾压法填充井筒素砼，收到效率高、造价低的效果。2)可细察基底岩层情况及时清除隐患，得到承载力大的稳定基础3)除地下连续墙施工必须在半年内昼夜施工外，其他工程均只需昼间作业，有利于环境与安全。4)地下连续墙是主体结构的一个组成部分。该施工方法的特点是：20第六节

组合式基础施工处于特大水流上的桥梁基础工程，墩位处往往水深流急，地质条件极其复杂，河床土质覆盖层较厚，施工时水流冲刷较深，施工工期较长，采用普遍常用的单一形式的基础难以适应。为了确保基础工程安全可靠，同时又能维持航道交通，宜采用由两种以上形式组成的组合式基础。其功能要满足既是施工围堰、挡水结构物，又是施工作业平台，能承担所有施工机具与用料等；同时还应成为整体基础结构物的一部分，在桥梁营运阶段亦有所作为。组合基础的形式很多，常用的有双壁围堰钻孔桩基础、钢沉井加管柱(钻孔桩)基础、浮运承台与管柱、井柱、钻孔桩基础以及地下连续墙加箱形基础等。根据设计要求、桥址处的地质水文条件、施工机具设备状况、施工安全及通航要求等因素，通过综合技术经济分析，论证比较，因地制宜，合理选用。第六节组合式基础施工处于特大水流上的桥梁基础工程，墩位处21一、双壁钢囤堰加钻孔灌注桩基础它不仅能起到深水基础工程的围水与施工平台作用，而且可以参与部分结构受力，既增加了深水基础工程结构的整体性能，又提高了下部结构的防撞能力，方便施工，降低了工程造价。在水深流急江河中，有其他结构难比拟的优越性。表4—47为90年代建成的几座长江大桥应用双壁钢围堰钻孔桩基础情况。一、双壁钢囤堰加钻孔灌注桩基础22图4—59为泸州长江大桥3号墩基础构造示意。施工特点是隔水设施用双壁钢围堰，围堰由吸泥下沉，穿过砂卵石层至岩面。清理岩面、填塞刃脚后，浇筑水下砼围堰内抽水，埋设护筒(直径3m)，冲孔成桩，再浇筑桩顶承台砼，整个基础完成。钢围堰总重300t，见图4—59所示，分四节组拼，工厂预制，下沉就位。施工方案的优点是：砼先封底，利用围堰能承受较大的水压力，抽干积水，埋设护筒，省了护筒定位架及起重设备，避免异形刃脚护筒；同时钢围堰能安全度洪，脚手架可设置在钢围堰顶上。缺点是钢围堰只能作为施工手段用。

图4—59为泸州长江大桥3号墩基础构造示意。23二、浮式沉井加管柱(钻孔桩)基础

南京长江大桥2号、3号墩，水深30m，覆盖层厚约40m，基岩强度为7～9MPa，河床最大冲刷深度可达23m，采用钢沉井加管柱基础。钢沉井采用矩形，平面尺寸为16.19m×25.01m，井内分成15个方格，内插13根直径3m的预应力砼管柱。管柱下沉到岩面后钻孔，孔径2.4m，孔深7～9m，钻孔内放置钢筋骨架，然后灌注水下砼，一直填充至管柱顶面。管柱下端嵌入基岩，上端嵌固在承台砼中，沉井的封底封顶砼将管柱群联结成整体。二、浮式沉井加管柱(钻孔桩)基础24本方案的特点是：钢沉井能减少管柱所要穿过的覆盖层厚度，兼做下沉管柱的导向架，灌注上下封底、封顶砼及承台砼时作防水围堰；同时又是永久结构的组成部分，可增强桥墩基础的刚度。图4—63为3号墩基础型式图，图4—64为施工步骤示意图。本方案的特点是：25日本横滨港湾大桥(三跨连续钢斜拉桥，主跨460m)位于横滨港国际航道上，水深约12～14m，海底覆盖层厚度为30～40m。主墩采用浮式承台加井柱组合式基础。浮式承台为预制的预应力砼空箱结构，尺寸56m×54m，高度为12m；空箱内插入9根直径10m、长47～75m的钢筋砼沉井，沉井分节，底节长27m重力27000kN,用30000kN浮吊吊运就位安装。图4—66为横滨桥主墩构造示意图，图4—67为浮式承台井柱基础施工主要工序示意日本横滨港湾大桥(三跨连续钢斜拉桥，主跨460m)26该基础工程的主要特点是：其一，大型构件预制化，多功能预应力砼浮式承台与巨型沉井都是在岸边干船坞与专设预料厂制作，不仅施工质量有保障，而且可以加快施工进度，减少海上作业难度；其二，采用专门研制成功的大型摇臂式水中挖掘机，开挖水下深层泥岩，挖掘机工作面直径可扩大到11m，保证井柱的嵌岩深度至14m左右；其三，施工中作业面较小，完全能保证国际航道的通行安全。该桥的顺利建成为海湾地区的桥梁工程快速建设提供了范例。该基础工程的主要特点是：27三、地下连续墙箱形基础地下连续墙与挖掘机等技术的新发展，使得围堰支撑深挖直接基础有可能在水下基础工程中实现。日本从1979年开始在桥梁工程中应用地下连续墙技术以来，已在近20座桥梁的约70多个墩台基础中应用。室兰港的白鸟大桥的主塔墩基础可为典型示例。主跨720m的三跨双铰加劲公路悬索桥，桥宽14.25m，全长1380m。由于墩位处水深约15m，且地质复杂，砂砾层中含有直径大于1.Om的漂石，基岩为凝灰砂质砂岩，岩面又在水下73m处，不宜采用气压沉箱及刚性低的桩基础，只得采用以地下连续围堰支护的筒形井箱基础(图4—68)。该桥两个塔墩主墩基础底面标高与承台顶面标高最大高差达80m，且处于深水海中，可见其施工技术难度之大。三、地下连续墙箱形基础28

29该桥主墩基础工程的施工特点是：其一，采用直径1.0～1.3m的锁口钢管桩(3号墩用168根1.Om，4号墩用136根1.3m)筑成直径为67m的围堰。筑岛材料为70％粉煤灰，30％火山灰并掺加4％～5％的普通硅酸盐水泥，同时对筑岛下的地基(直径达97m)进行改良加强，以求挖槽时槽壁稳定性好；其二，用地下连续墙构筑直径为37m的钢筋砼井