CN110761192B - 沉箱桩基础及其建造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沉箱桩基础及其建造方法，涉及桥梁工程基础结构领域，该方法包括以下步骤，S1：使在所述盲柱孔内设有墩柱节段的沉箱漂浮于水面并系泊定位；S2：向沉箱内注水，使其下沉，同时接长墩柱节段，直至沉箱座底；S3：通过基桩套筒将基桩依次插打至设定设计标高；S4：将每个所述基桩套筒和与之对应的所述基桩固定连接。本发明能解决现有技术中，沉箱体积大，沉箱施工难度大，工程量大，并且河床或者海床沉降影响沉箱平稳的问题。

Description

沉箱桩基础及其建造方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程基础结构领域，具体涉及沉箱桩基础及其建造方法。

背景技术

沉箱基础用来修筑的桥梁墩台或其它构筑物的基础。

现有技术中，CN200710053800提及了一种桥梁沉箱复合桩基础及其逆作建造方法，用于水深超过50米的海洋环境，由沉箱和桩基两部分组成。该技术的沉箱内部分设格舱，沉箱顶部和舱壁上设有门洞供人员和设备进入，沉箱底板预留钢管桩孔洞，钢管桩从孔中打入地层。首节钢管桩在沉箱制作时就安装在预留孔处，其桩尖部位设置了堵头，桩身外壁设置了止推套环，止推套环经设于沉箱底板的止推卡环作用能限制住钢管桩，防止钢管桩在水浮力作用下从预留孔溜入沉箱。钢管桩需要在现场分段接长，打入一段，接长一段。受沉箱内部净空限制，每个桩段长度都很短，其实施例中取节段长度2～3米。该技术在沉箱座底以后，进行钢管桩打桩施工的同时向上施工桥塔结构及梁部结构，待梁部结构合拢前夕，灌注沉箱底板上层混凝土实现桩与沉箱的连接。

现有技术中，由于沉箱底板是传递荷载的主要途径，当用于大跨径桥梁基础时，沉箱底板传递的荷载大，这一方面要求沉箱底土具有较高承载能力，另一方面还要求沉箱底板具有较大面积。沉箱规模巨大时，制作、运输难度大，成本和风险都很高。为了将沉箱规模限定在合理范围内，就必须找到承载能力相对较高的地基土层，这与桥址的地质条件相关，通常需要挖掘出埋藏较深的土层。这样就涉及到基础清淤，工程量很大，技术难度高。沉箱靠浅层河床或者海床承受竖直方向的力，沉降量大，且会影响沉箱的平稳状态。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种沉箱桩基础及其建造方法，能解决现有技术中，沉箱体积大，沉箱施工难度大，工程量大，并且河床或者海床沉降影响沉箱平稳的问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

本发明提供一种沉箱桩基础，包括：

沉箱，其上设有盲柱孔，所述盲柱孔的周向方向间隔设有多个基桩孔，每个所述基桩孔内设有基桩套筒；

与所述基桩套筒一一对应的基桩，每个所述基桩套筒套设在与之对应的所述基桩上，并与其固定连接；

墩柱，其包括至少一节墩柱节段，所述墩柱的一端设于所述盲柱孔内并与沉箱固定连接。

在上述技术方案的基础上，每个所述基桩套筒内壁设有套筒剪力键，每根所述基桩的外壁设有基桩剪力键，所述基桩套筒与所述基桩之间设有粘结剂。

在上述技术方案的基础上，每个所述基桩套筒下方的周向设有封隔器，所述封隔器包括卡固件和铺设在所述基桩套筒下方一圈的钢丝，所述钢丝的一端通过所述卡固件固定在所述基桩套筒上，另一端用于抵持在所述基桩上。

在上述技术方案的基础上，每个所述基桩套筒的上方设有喂桩套。

在上述技术方案的基础上，所有的所述基桩套筒与所述墩柱通过连接装置固定连接。

在上述技术方案的基础上，所述沉箱的内部空间分隔为设定数量的舱室，并且每个舱室均设有注水孔。

本发明还提供一种如权利要求所述的沉箱桩基础的建造方法，包括以下步骤：

S1：使在所述盲柱孔内设有墩柱节段的沉箱漂浮于水面并系泊定位；

S2：向沉箱内注水，使其下沉，同时接长墩柱节段，直至沉箱座底；

S3：通过基桩套筒将基桩依次插打至设定设计标高；

S4：将每个所述基桩套筒和与之对应的所述基桩固定连接。

在上述技术方案的基础上，在S4步骤前，通过向沉箱内分隔的舱室注水，调整沉箱的局部浮力使其达到设定角度。

在上述技术方案的基础上，S4步骤具体包括：

在基桩套筒和对应的基桩之间的间隙内注入设定高度的粘结剂；

待已注入的粘结剂达到设定强度后，将间隙内充满粘结剂，直至凝固。

在上述技术方案的基础上，在S2步骤中，沉箱座底后通过预设在沉箱的底部的千斤顶对沉箱进行调平。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过将设定数量的基桩从对应的基桩套筒内插打至河底或者海底设定标高，使其能够承受横向力和竖向力。并将每个所述基桩套筒和与之对应的所述基桩固定连接。使沉箱能够承受一定的竖向力，在座底后，及时河床或者海床发生地质沉降，沉箱的重力由基桩承受，保证沉箱的平稳，这样可以在施工前减小对河床或者海床的要求，减小了沉箱施工的施工量。

附图说明

图1为本发明实施例中沉箱桩基础的结构示意图；

图2为本发明实施例中沉箱桩基础的俯视结构示意图；

图3为本发明实施例中沉箱桩基础的俯视剖视结构示意图；

图4为本发明实施例中沉箱桩基础的主视局部剖视结构示意图。

图中：1、基桩；11、基桩剪力键；2、沉箱；21、盲柱孔；22、基桩套筒；221、套筒剪力键；222、封隔器；223、粘结剂；224、喂桩套；23、基桩孔；3、墩柱；4、连接装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

图1为本发明实施例中沉箱桩基础的结构示意图；图2为本发明实施例中沉箱桩基础的俯视结构示意图。

如图1和图2所示，本发明提供一种沉箱桩基础，包括：

沉箱2，其上设有盲柱孔21，盲柱孔21的周向方向间隔设有多个基桩孔23，每个基桩孔23内设有基桩套筒22；还包括与基桩套筒22一一对应的基桩1，每个基桩套筒22套设在与之对应的基桩1上，并与其固定连接；还包括墩柱3，其一端设于盲柱孔21内并与沉箱2固定连接。

在使用该沉箱桩基础时，使在盲柱孔21内设有墩柱节段的沉箱2漂浮于水面并系泊定位；向沉箱2内注水，使其下沉，同时接长墩柱节段，直至沉箱2座底；通过基桩套筒22将基桩1依次插打至设定设计标高；将每个基桩套筒22和与之对应的基桩1固定连接。这样的沉箱桩基础，可以使基桩承受沉箱竖直方向的力，并且施工简单快速，不需要特殊的机械设备，并且避免了水下作业，建造风险低。

在本实施例中，盲柱孔21内也可以设置墩柱套筒，基桩套筒22与墩柱套筒固定连接，这样的设计方便沉箱与墩柱固定连接。在其他实施例中，还可以根据河床或者海床的结构，制作好与河床或者海床的结构相匹配的底面，从而使沉箱2找平时更加的简单。

优选地，每个基桩套筒22内壁设有套筒剪力键221，每根基桩1的外壁设有基桩剪力键11，基桩套筒22与基桩1之间设有粘结剂223。

在本实施例中，基桩套筒22的内径比基桩1外径大4～400mm，基桩套筒22和基桩1通过设置在基桩套筒22内壁设有套筒剪力键221和基桩1的外壁设有基桩剪力键11，以及基桩套筒22与基桩1之间额粘结剂223将基桩套筒22和基桩1固定连接在一起，使基桩1能够承受沉箱2的竖直方向的力。并且在施工时，可以在沉箱2下沉到水底之后，在通过基桩套筒22插打基桩1。

优选地，每个基桩套筒22的上方设有喂桩套224。

在本实施例中，喂桩套包括喇叭口，该喇叭口上端位于沉箱2的顶板上方，上端直径比下端直径大，喇叭口下端内径比基桩外径大4～400mm，喇叭口下端通过沉箱2的顶板基桩套筒22上端连接，或与从沉箱的顶板基桩孔上端连接，该喇叭口轴线与沉箱顶板桩孔轴线重合。在每个基桩套筒22的上方设置喂桩套224，可以方便沉箱2下沉到水底之后，在通过基桩套筒22插打基桩1时，基桩1更加容易找到基桩套筒22的位置，使基桩1***基桩套筒22内。

图4为本发明实施例中沉箱桩基础的主视局部剖视结构示意图。如图4所示，优选地，每个基桩套筒22下方的周向设有封隔器222，封隔器222包括卡固件和铺设在基桩套筒22下方一圈的钢丝，钢丝的一端通过卡固件固定在基桩套筒22上，另一端伸向基桩套筒22内侧。

在本实施例中，钢丝长度不小于基桩套筒22的内径与基桩外径之差的一半，该封隔器222在使用时，在使基桩1***基桩套筒22时，基桩1可以顺利的通过封隔器222，钢丝紧贴基桩1的外壁。当基桩1插打到适应的位置时，向基桩套筒22与基桩1之间的间隙内加入少量的粘结剂223，待这部分粘结剂223凝固后，再将基桩套筒22与基桩1之间的间隙内填充满粘结剂223，待粘结剂223凝固后就可以将基桩1与沉箱2之间固定连接，使其承受沉箱2的竖直方向的力。

图3为本发明实施例中沉箱桩基础的俯视剖视结构示意图；如图3所示，优选地，所有的基桩套筒22与墩柱3通过连接装置4固定连接。

在本实施例中，基桩套筒22与墩柱3通过连接装置连接，可以使基桩套筒22承受更大的竖向力，使其能够承受沉箱的竖向力。在本实施例中，基桩套筒22与墩柱3通过钢板固定连接，将沉箱2分隔成多个舱室。在其他实施例中，基桩套筒22与墩柱3也可以通过钢桁架固定连接，以提供支撑力。

优选地，沉箱2的内部空间分隔为设定数量的舱室，并且每个舱室均设有注水孔。这样的设计可以在沉箱2下沉时，可以通过调节向分隔的舱室内的注水量，调整沉箱2的姿态，防止沉箱2倾覆。另外，当沉箱2座底时，若其不角度不在设定位置，也可以通过调节分隔的舱室内的水量，微调沉箱2的姿态。

另一方面，本发明还提供一种沉箱桩基础的建造方法，包括以下步骤：

在S1步骤之前，可以根据预设位置的海床形状预设能与之吻合的沉箱2的底面形状。这样的设计可以使沉箱2在座底时，更加容易达到设计角度。也可在在沉箱2底部预设千斤顶，用于沉箱2座底后的调平工作。

在实施该方法前，首先将沉箱2和基桩1依次运输至桥址位置，做好施工准备。

S1：使在所述盲柱孔内设有墩柱节段的沉箱漂浮于水面并系泊定位。

在本实施例中，在陆地上预制好沉箱2，并将并将盲柱孔21内设置好墩柱节段，然后运送至桥址处，使其在水面并系泊定位。同时预制剩下的墩柱节段运送至桥址处。

S2：向沉箱2内注水，使其下沉，同时接长墩柱节段，直至沉箱2座底。

优选地，沉箱2座底后通过预设在沉箱2底部的千斤顶对沉箱2进行找平。即在沉箱2座底后，若不能达到设计角度，可以通过预设在沉箱2的底部设置千斤顶对沉箱2进行找平。

S3：通过基桩套筒22将基桩1依次插打至设定设计标高。

在本实施例中，设计标高即为设计的基桩1在符合安全系数条件下不会下沉的高度。

优选地，通过向沉箱2内分隔的舱室注水，调整沉箱2的局部浮力使其达到设定角度。

S4：将每个基桩套筒22和与之对应的基桩1固定连接。

在本实施例中，具体实施方式为：

在基桩套筒22和对应的基桩1之间的间隙内注入设定高度的粘结剂223。

待已注入的粘结剂223达到设定强度后，将间隙内充满粘结剂223，直至凝固。

在其他的实施例中，也可以采用密集设置的钢丝，使其有第一定承载能力。并且在钢丝数量多而表面积大、空隙小时，钢丝对粘结剂的吸附作用，以及空隙对骨料的卡塞作用使悬臂钢丝板结来实现封隔，无需等到粘结剂剂硬化，一次灌浆就可以实现基桩套筒22和与之对应的基桩1的固定连接。

综上所述，使在所述盲柱孔内设有墩柱节段的沉箱2漂浮于水面并系泊定位；向沉箱2内注水，使其下沉，同时接长墩柱节段，直至沉箱2座底；通过基桩套筒22将基桩1依次插打至设定设计标高；将每个基桩套筒22和与之对应的基桩1固定连接。这样的沉箱桩基础，可以使基桩承受沉箱2竖直方向的力，并且施工简单快速，不需要特殊的机械设备，并且避免了水下作业，建造风险低。

本发明不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本发明相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。

Claims (7)

1.一种沉箱桩基础，其特征在于，包括：

沉箱(2)，其上设有盲柱孔(21)，所述盲柱孔(21)的周向方向间隔设有多个基桩孔(23)，每个所述基桩孔(23)内设有基桩套筒(22)；

与所述基桩套筒(22)一一对应的基桩(1)，每个所述基桩套筒(22)套设在与之对应的所述基桩(1)上，并与其固定连接；

墩柱(3)，其包括至少一节墩柱节段，所述墩柱(3)的一端设于所述盲柱孔(21)内并与沉箱(2)固定连接；

每个所述基桩套筒(22)内壁设有套筒剪力键(221)，每根所述基桩(1)的外壁设有基桩剪力键(11)，所述基桩套筒(22)与所述基桩(1)之间设有粘结剂(223)；

每个所述基桩套筒(22)下方的周向设有封隔器(222)，所述封隔器(222)包括卡固件和铺设在所述基桩套筒(22)下方一圈的钢丝，所述钢丝的一端通过所述卡固件固定在所述基桩套筒(22)上，另一端用于抵持在所述基桩(1)上。

2.如权利要求1所述的沉箱桩基础，其特征在于：每个所述基桩套筒(22)的上方设有喂桩套(224)。

3.如权利要求1所述的沉箱桩基础，其特征在于：所有的所述基桩套筒(22)与所述墩柱(3)通过连接装置(4)固定连接。

4.如权利要求1所述的沉箱桩基础，其特征在于：所述沉箱(2)的内部空间分隔为设定数量的舱室，并且每个舱室均设有注水孔。

5.一种如权利要求1所述的沉箱桩基础的建造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：使在所述盲柱孔(21)内设有墩柱节段的沉箱(2)漂浮于水面并系泊定位；

S2：向沉箱(2)内注水，使其下沉，同时接长墩柱节段，直至沉箱(2)座底；

S3：通过基桩套筒(22)将基桩(1)依次插打至设定设计标高；

S4：将每个所述基桩套筒(22)和与之对应的所述基桩(1)固定连接，具体地：

在基桩套筒(22)和对应的基桩(1)之间的间隙内注入设定高度的粘结剂(223)；

待已注入的粘结剂(223)达到设定强度后，将间隙内充满粘结剂(223)，直至凝固。

6.如权利要求5所述的沉箱桩基础的建造方法，其特征在于，

在S4步骤前，通过向沉箱(2)内分隔的舱室注水，调整沉箱(2)的局部浮力使其达到设定角度。

7.如权利要求5所述的沉箱桩基础的建造方法，其特征在于：在S2步骤中，沉箱(2)座底后通过预设在沉箱(2)底部的千斤顶对沉箱(2)进行调平。

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