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桥梁工程设置基础

futao 拆除工程 2019-04-28 930 0
川渝拆除17713551981

桥梁工程设置基础

很多跨越海峡的大桥,水深、潮急、航运频繁,在这种条件下修建桥梁深水基础现场作业特别困难。为了尽可能减少上述不利因素对施工的干扰,仿照海洋钻井平台的施工方法,现在许多国家发展了一种设置基础。这种基础是将基础分为若干部件在岸上预制,然后在深水中设置套接形成基础。比较典型的设置基础是1996年加拿大诺森伯兰海峡大桥基础,如图8-18所示。

由于诺森伯兰海峡冬季的气象条件恶劣,沿海岸形成的冰块因风和潮流的作用,以2m/s的速度移动,使桥墩要承受高达30MN的横向水平力;而且结构物的施工只能在没有冰冻的5~11月期间进行施工,但即使是在这个期间,施工还得在强风作用下以及4m的涨落潮位及2m波高的海浪中进行。经过全面考虑分析,最后采用由岩层直接支承,并使用大规模预制构

件来进行套接设置的基础形式。对基础的形式曾研究过如图8-18所示两种方案:由环状构件支承的圆锥形基础[图8-18a)]及具有斜向加劲肋的八角形筏形基础[图8-18b)],最后选用的是圆锥形基础。

图8-18诺森伯兰海峡大桥基础方案

图8-18诺森伯兰海峡大桥基础方案

目前设置基础形式基本上有两种:一是设置沉井基础;另一种是钟形基础,下面分别介绍。

一、设置沉井基础

设置沉井基础就是采用大型浮运沉井,在岸边预制,浮运就位固定,灌水下沉设置在整平的岩层上,井内填石灌浆(或混凝土)至水面以上。日本1988年建成的北、南赞赖户公路铁路两用悬索桥6个海中基础及1998年建成的明石海峡大桥;1998年建成的丹麦大带海峡大桥;

1991年建成的英国泰晤士河上的达特福斜拉桥等均采用设置沉井基础。图8-19是丹麦大带海峡悬索桥锚墩设置沉井基础及施工示意图。

图8-19丹麦大带海峡悬索桥锚墩设置沉井基础及其施工示意图

图8-19丹麦大带海峡悬索桥锚墩设置沉井基础及其施工示意图

大带海峡桥的东桥长为6.8km,其主桥为跨度535m+1624m+535m的公路悬索桥。悬索桥的主塔墩基础均为设置深井,平面尺寸78m×35m×20m,重量为30000t,在岸边干船坞内预制后浮运就位。其锚墩也为设置沉井基础,每个沉井自重为36000t,平面尺寸为121.5m×

54.5m,水深10m,由于悬索桥的锚墩需要承受很大的水平力和力矩,所以地基为楔形碎石层,沉井的尾端填以铁矿石作为压重。

日本明石海岸大桥墩塔基础结构方案确定时,曾提出一个自浮式沉井与管柱桩相结合的组合基础方案,见图8-20。其方案是采用设置沉井的施工方法,将沉井设置在海底下一定深度可以持力的土层上,然后再在沉井的预留孔中下沉钢管柱至岩层,并钻孔嵌岩成为沉井加管柱组合基础。虽然,这种组合基础也能像设置沉井那样避开海上施工的恶劣自然条件,但恶劣自然条件下作管柱下沉困难也较大,另外,组合基础的刚度还是不如设置沉井基础,所以最后仍然选用了设置沉井方案,见图8-20b)。

图8-20明石海峡大桥

图8-20明石海峡大桥

明石海峡的最大水深为110m,墩位处水深为45m;最大潮流速度为4.5m/s,墩位处最大为3.5m/s;每日约有1400艘船通过。为尽量减少海上施工作业,采用在工厂预制,而后浮运、下沉的设置沉井基础。

二、钟铃形设置基础

钟铃形设置基础是以形状似古代钟铃的预制薄壳套箱结构,以套接的方式将套箱吊装安置在整平好的地基或基础上,然后将基础承台和套箱及上接墩身的混凝土同时浇筑形成整体。由于这一钟铃形薄壳套箱既是施工用的防水围堰,又是基础混凝土浇筑模板,施工简便快捷,节省材料,前面介绍的加拿大诺森伯兰海峡大桥就是预制的钟铃形基础。

横跨希腊大陆与希腊最大半岛伯罗奔尼撒半岛之间的科林斯海湾(Rion-Antirion)的桥,桥位处的建设条件相当复杂,水深达65m,海床下500m处仍没有岩床,软弱土层非常厚,并处于一些活动断层有可能造成强烈地震的区域。该桥采用五跨连续斜拉桥,跨径组成为286m+3×560m+286m,2004年建成,为现今最长的斜拉桥。地基是采用25~30m长、2.0m的钢管桩进行土体加固,每墩下用250根钢管桩,间距为7~8m。为了允许基础与地基之间的滑动,在钢管上面铺设50cm反滤沙层,再铺设2m厚直径8~10cm的鹅卵石层,最上面再铺设50cm厚的碎石层。支承在加固土上的基础底盘为直径90m的混凝土沉箱构成。由于沉箱尺寸较大,采用32片放射状布置变高梁进行加劲,每片梁厚1.0m,高度从中心的13.5m降到边缘9.0m。水下基础(可视为水下墩身)的上半部分为底部38m、上端27m的圆锥形结构,根据水深和桥墩位置的不同,高度为37~53m。基础是先利用干船坞施工,每个沉箱灌注到15m高程后,再被拖放至湿船坞,在那里完成锥形结构浇筑,然后拖至永久墩位沉入水中。在海平面以上的桥墩呈八边形,主墩高26m,墩顶部是倒金字塔状结构,高16m,顶面为边长40m正方形。再往上则是4根高强混凝土塔腿,至塔顶处合并为整体,塔腿顶部牢牢嵌住35m高的上塔柱(图8-21)。

图8-22是美国俄勒岗大桥的深水双曲钟铃形设置基础,该基础的薄壳外套箱全部用钢板焊制成,打完桩后,将钟铃形钢壳浮运至墩位处后吊起,等钢筋笼套入已吊起的钢壳内,再将钟铃形钢壳连同钢筋笼在已施打完成的桩基础上准确定位后,沉入水中落底,并按设计要求准确地套在桩基础上,最后在钢壳内灌注厚度为2.7m的封底混凝土,再抽水浇筑墩身混凝。当混凝土达到预定强度后,再用液压千斤顶将钟铃形钢壳顶起重复使用。这座桥的所有深水基础和墩身,都是用一个钟铃形钢壳做模板建造的。

图8-21科林斯海湾桥基础结构示意图

图8-21科林斯海湾桥基础结构示意图1-钢管桩加固地基;2-铺垫层;3-设置沉箱;4-水下锥钟形基础

图8-22美国俄勒岗大桥钟铃形设置基础

图8-22美国俄勒岗大桥钟铃形设置基础1-钟铃形钢壳;2-钢筋笼;3-打入桩;4-封底混凝土


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