橋梁新型根式基礎(chǔ)研究與應(yīng)用

1、根式基礎(chǔ)研究與應(yīng)用根式基礎(chǔ)研究與應(yīng)用安徽省高速公路控股集團(tuán)有限公司安徽省高速公路控股集團(tuán)有限公司殷永高殷永高2012.09第二篇第二篇 系列根式基礎(chǔ)研究與應(yīng)用系列根式基礎(chǔ)研究與應(yīng)用系列化根式基礎(chǔ)的方案構(gòu)思系列化根式基礎(chǔ)的方案構(gòu)思 一一大直徑根式沉井基礎(chǔ)大直徑根式沉井基礎(chǔ)大直徑模塊現(xiàn)澆根式基礎(chǔ)大直徑模塊現(xiàn)澆根式基礎(chǔ) 三三小直徑根鍵式鉆孔灌注樁基礎(chǔ)小直徑根鍵式鉆孔灌注樁基礎(chǔ) 四四根式錨碇基礎(chǔ)根式錨碇基礎(chǔ)一一二二五五目錄系列根式基礎(chǔ)研究與應(yīng)用系列根式基礎(chǔ)研究與應(yīng)用一、系列化根式基礎(chǔ)方案構(gòu)思一、系列化根式基礎(chǔ)方案構(gòu)思傳統(tǒng)群樁基礎(chǔ)根式沉井基礎(chǔ) 1.1 傳統(tǒng)群樁基礎(chǔ)根式沉井基礎(chǔ)3一、系列化根式基礎(chǔ)方案構(gòu)思

2、一、系列化根式基礎(chǔ)方案構(gòu)思1.2 傳統(tǒng)錨碇根式錨碇傳統(tǒng)矩形沉井根式錨碇基礎(chǔ)傳統(tǒng)重力式矩形沉井錨碇基礎(chǔ)尺寸傳統(tǒng)重力式矩形沉井錨碇基礎(chǔ)尺寸： 沉井長60.2m,寬55.4m ，深48m。根式錨根式錨碇碇基礎(chǔ)基礎(chǔ)尺寸：尺寸： 長71m、寬59m，由18根根式沉井梅花形布置，單個(gè)沉井直徑6m，長46m。4二、大直徑根式沉井基礎(chǔ)二、大直徑根式沉井基礎(chǔ)2.1 施工工藝內(nèi)襯澆筑根鍵頂進(jìn)沉井下沉沉井立模、制作封底根式沉井基礎(chǔ)根式沉井基礎(chǔ)施工工藝施工工藝5二、大直徑根式沉井基礎(chǔ)二、大直徑根式沉井基礎(chǔ)空氣幕輔助 下沉到位 封底取土下沉 首節(jié)沉井立模及制作沉井接高 空氣幕輔助下沉（動畫）6二、大直徑根式沉井基礎(chǔ)二、

3、大直徑根式沉井基礎(chǔ)根鍵頂進(jìn) 根鍵頂進(jìn)到位安裝頂進(jìn)平臺 預(yù)制根鍵 根鍵頂進(jìn)（動畫）內(nèi)襯澆筑 頂板澆筑 72.2 根式基礎(chǔ)防水、根鍵止水工藝 分6步設(shè)置，依次為：井壁擋板防水橡膠止水帶止水?dāng)D密式構(gòu)造止水快速頂進(jìn)末端快凝止水內(nèi)襯永久止水。高密度聚乙烯板擋水內(nèi)襯永久止水 安裝橡膠止水帶擠密式構(gòu)造止水大行程千斤頂快速頂進(jìn)預(yù)留凹槽內(nèi)涂快凝防水材料 二、大直徑根式沉井基礎(chǔ)二、大直徑根式沉井基礎(chǔ)8二、大直徑根式沉井基礎(chǔ)二、大直徑根式沉井基礎(chǔ) 采用自平衡法進(jìn)行測試，根式基礎(chǔ)外徑6m，深39m，荷載箱距底端5.5m,最大的測試荷載120,000 KN,分別進(jìn)行豎向靜載和水平靜載試驗(yàn)。2.3 根式沉井基礎(chǔ)測試根式基

4、礎(chǔ)荷載箱實(shí)物圖1 1、測試簡介、測試簡介9二、大直徑根式沉井基礎(chǔ)二、大直徑根式沉井基礎(chǔ)2 2、測試結(jié)果、測試結(jié)果92,00452,016承載力（KN）側(cè)摩阻力（KN）豎向靜載試驗(yàn)結(jié)果對比59,07419,046水平靜載試驗(yàn)結(jié)果對比有根鍵有根鍵無根鍵無根鍵16,00010,000承載力（KN）有根鍵有根鍵無根鍵無根鍵承載力提高達(dá)75%75%側(cè)摩阻力提高210%210%承載力提高達(dá)60%60%10三、大直徑模塊現(xiàn)澆根式基礎(chǔ)三、大直徑模塊現(xiàn)澆根式基礎(chǔ)3.1 基礎(chǔ)形式適用范圍的探討0.50.670.81.01.31.64OOOOO5OOOOO6OOOOO8OOOOO1012OOOOO直徑直徑 壁厚壁厚

5、適用模塊現(xiàn)澆根式基礎(chǔ)適用模塊現(xiàn)澆根式基礎(chǔ)模塊現(xiàn)澆根式基礎(chǔ)與根式沉井模塊現(xiàn)澆根式基礎(chǔ)與根式沉井模塊現(xiàn)澆根式基礎(chǔ)與根式沉井基礎(chǔ)兩種工法適用范圍（單位：m）適用根式沉井適用根式沉井下沉系數(shù)大于下沉系數(shù)大于1.21.2下沉系數(shù)等于下沉系數(shù)等于1.21.2下沉系數(shù)小于下沉系數(shù)小于1.21.211 下沉系數(shù)小于1.2時(shí)，不易下沉；下沉系數(shù)大于1.2時(shí)，下沉可控；下沉系數(shù)等于1.2時(shí)，兩種工法可根據(jù)實(shí)際情況選擇。三、大直徑模塊現(xiàn)澆根式基礎(chǔ)三、大直徑模塊現(xiàn)澆根式基礎(chǔ)3.2 施工工藝流程概述鋼壁制作鋼壁制作成孔施工成孔施工鋼壁鋼壁砼澆筑砼澆筑根鍵頂進(jìn)根鍵頂進(jìn)模塊現(xiàn)澆根式模塊現(xiàn)澆根式基礎(chǔ)施工基礎(chǔ)施工封底封底12三

6、、大直徑模塊現(xiàn)澆根式基礎(chǔ)三、大直徑模塊現(xiàn)澆根式基礎(chǔ)胎架及內(nèi)壁制作 鋼骨架加工 根鍵外套固定 鋼結(jié)構(gòu)受力鋼筋架設(shè) 外壁壓漿管安裝 鋼壁涂裝 3.3 鋼壁制作13三、大直徑模塊現(xiàn)澆根式基礎(chǔ)三、大直徑模塊現(xiàn)澆根式基礎(chǔ)KTY4000型動力頭鉆機(jī)鉆孔 成孔質(zhì)量控制3.4 成孔施工 終孔泥漿指標(biāo)控制為終孔泥漿指標(biāo)控制為: :相對密度相對密度1.20,1.20,黏度黏度22Pa.s,22Pa.s,含砂率含砂率0.5%0.5%，膠，膠體率體率99%99%。14三、大直徑模塊現(xiàn)澆根式基礎(chǔ)三、大直徑模塊現(xiàn)澆根式基礎(chǔ)封底 外壁回填 鋼壁管身砼澆筑鋼壁節(jié)段注水下沉鋼壁下放到位 3.5 鋼壁管身砼澆筑152101801

7、20640478403工期(工作日)造價(jià)（萬元）傳統(tǒng)樁基礎(chǔ)傳統(tǒng)樁基礎(chǔ)根式沉井基礎(chǔ)根式沉井基礎(chǔ)模塊現(xiàn)澆根式基礎(chǔ)模塊現(xiàn)澆根式基礎(chǔ)三種基礎(chǔ)對比3.6 本章小結(jié)三、大直徑模塊現(xiàn)澆根式基礎(chǔ)三、大直徑模塊現(xiàn)澆根式基礎(chǔ) 在同等承載力下，三種基礎(chǔ)工期及造價(jià)對比：16與傳統(tǒng)樁基礎(chǔ)相比，根式沉井基礎(chǔ)工期節(jié)省15%15%，造價(jià)節(jié)約25%25%。與傳統(tǒng)樁基礎(chǔ)相比，模塊現(xiàn)澆根式基礎(chǔ)工期節(jié)省40%40%，造價(jià)節(jié)約37%37%。四、小直徑根鍵式鉆孔灌注樁基礎(chǔ)四、小直徑根鍵式鉆孔灌注樁基礎(chǔ)4.1 小直徑根鍵式鉆孔灌注樁 在傳統(tǒng)鉆孔灌注樁的基礎(chǔ)上，在樁體周壁增加根鍵，形成根式鉆孔樁。鉆孔樁基礎(chǔ)根鍵式鉆孔灌注樁樁預(yù)制根鍵灌注樁體

8、17四、小直徑根鍵式鉆孔灌注樁基礎(chǔ)四、小直徑根鍵式鉆孔灌注樁基礎(chǔ)4.2 施工工藝根鍵頂進(jìn)根鍵頂進(jìn)鋼筋籠下放鋼筋籠下放鉆孔泥漿配置鉆孔泥漿配置護(hù)筒埋設(shè)護(hù)筒埋設(shè)成孔鉆進(jìn)成孔鉆進(jìn)根鍵式鉆孔樁根鍵式鉆孔樁施工工藝施工工藝18四、小直徑根鍵式鉆孔灌注樁基礎(chǔ)四、小直徑根鍵式鉆孔灌注樁基礎(chǔ)根鍵頂進(jìn) （動畫）澆筑混凝土成樁鋼筋籠制作成孔鉆進(jìn) 下放及定位19四、小直徑根鍵式鉆孔灌注樁基礎(chǔ)四、小直徑根鍵式鉆孔灌注樁基礎(chǔ)4.3 承載力測試 采用自平衡法測試，對某大型橋梁引橋部50+60+50m連續(xù)梁過渡墩Z114處，左幅承臺布置1根1.5m的根鍵式鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。 經(jīng)測試極限承載力為30037kN30037kN，相

9、應(yīng)的位移為75.8mm75.8mm。 根鍵式鉆孔灌注樁根鍵式鉆孔灌注樁鉆孔灌注樁鉆孔灌注樁摩阻力（KPa）承載力（KN）根鍵式鉆孔樁與鉆孔灌注樁對比253421,65530,037與鉆孔灌注樁相比，根鍵式鉆孔樁摩阻力提高35%35%，承載力提高28%28%。20五、根式錨碇基礎(chǔ)五、根式錨碇基礎(chǔ) 根式錨碇突破了傳統(tǒng)重力式錨碇的形式，采用一種新的思路，由多個(gè)根式基礎(chǔ)通過承臺連結(jié)形成整體，充分有效的利用沉井周圍更多的土體發(fā)揮承載作用。 根式錨碇受力機(jī)理5.1 根式錨碇受力機(jī)理21五、根式錨碇基礎(chǔ)五、根式錨碇基礎(chǔ)沉井錨碇?jǐn)?shù)值模擬計(jì)算模型 運(yùn)營階段豎向位移云圖 運(yùn)營階段豎向應(yīng)力云圖 5.2 根式錨碇的計(jì)

10、算3.614.293.163.554.972.54群井錨碇群井錨碇大沉井錨碇大沉井錨碇根式錨碇根式錨碇豎向位移(cm)水平位移（cm）散索點(diǎn)位移3.383.653.03.03.892.16豎向位移(cm)水平位移（cm）群井錨碇群井錨碇大沉井錨碇大沉井錨碇根式錨碇根式錨碇承臺底座位移22五、根式錨碇基礎(chǔ)五、根式錨碇基礎(chǔ)5.3.1 傳統(tǒng)錨碇與根式錨碇方案比較 根式沉井基礎(chǔ)構(gòu)造立面圖矩形沉井基礎(chǔ)構(gòu)造立面圖5.3 根式錨碇與傳統(tǒng)錨碇方案比較23五、根式錨碇基礎(chǔ)五、根式錨碇基礎(chǔ) 根式錨碇基礎(chǔ)在施工中還具有施工質(zhì)量易控制、施工安全、對環(huán)境影響小等優(yōu)勢。5.3.2 大沉井錨碇與根式錨碇方案比較 根鍵錨碇根鍵錨碇大沉井錨碇大沉井錨碇造價(jià)(萬元)工期（工作日）根式錨碇與大沉井錨碇對比11,7748,968690410與矩形沉井錨碇相比，根式錨碇造價(jià)節(jié)約25%25%，工期節(jié)省40%40%。24總結(jié)與展望總結(jié)與展望 經(jīng)過施工工藝、試驗(yàn)、理論分析及設(shè)計(jì)方法的研究，形成了一套較包括