專利名稱：一種新型橋梁設置基礎及其施工方法
技術領域：
本發明涉及橋梁設置基礎技術領域，具體說是一種新型橋梁設置基礎及其施工方法。
背景技術：
設置基礎在國內外海上橋梁基礎工程中有著廣泛的應用，主要有以下幾種施工方法整體預制自浮輔助設備定位安裝法、整體預制浮吊安裝法等。整體預制自浮輔助設備定位安裝法需先修建大型船塢，在船塢中完成橋梁的基礎構件整體預制，后將基礎構件自浮或采用措施輔助浮運至墩位，定位船或重錨定位下沉， 將基礎構件安裝已處理好的底基礎上的一種施工方法。該施工方法需要建造大型船塢，且對水深條件有較高的要求。整體預制浮吊安裝法對中小型基礎構件在預制場集中預制，通過駁船運輸至橋位處，利用大型吊船(大型浮吊)安裝的方法。預制浮吊安裝的方法要求有相應吊重的大型吊船，投入大，建造周期長，而且在無明確目標下設計制造特大型浮吊等設備是不現實的， 一定程度上制約了基礎構件預制規模。
發明內容
針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種新型橋梁設置基礎及其施工方法，即采用組合沉箱設置基礎施工方法，具有對預制場地及運輸、起重設備的要求低，施工方便，周轉材料設備省，減少水上施工工作量和作業時間，質量、安全有保障的優
點ο為達到以上目的，本發明采取的技術方案是 一種新型橋梁設置基礎，其特征在于，包括
若干矩形的沉箱，所述沉箱包括由沉箱底板、外壁及縱、橫隔墻構成的填石艙格和連接艙格，且構成設置基礎外立面的沉箱底部設有箱趾，沉箱間設有至少一處由三對凸墻構成的止水企口，中間一對凸墻之間填充有橡膠止水帶， 相鄰的沉箱之間通過連接艙格和型鋼桿件相連。在上述技術方案的基礎上，新型橋梁設置基礎的施工方法為各個沉箱分別預制、 運輸、定位安裝，通過基床升漿、沉箱間止水、艙格填充、沉箱連接、胸墻澆筑將沉箱組合構成整體設置基礎。上述新型橋梁設置基礎的施工方法，其特征在于，其具體步驟如下
1)設置基礎的基槽開挖采用大型挖泥船開挖基槽至設計標高，必要時爆破后再挖
掘；
2)基床拋填石塊在開挖好的基槽內拋填石塊，拋石前檢查基槽回淤情況，若淤泥的厚度及容重超過設計、規范要求，采用專業清淤船進行清淤；
3)基床整平及土工布鋪設拋石基床經夯實后采用潛水刮道整平，基床邊坡人工鋪設土工布后均勻覆蓋袋裝碎石，土工布伸入沉箱底部至少an ；
4)沉箱整體預制沉箱在預制場臺座上進行整體預制，采用大塊鋼模板分多層澆筑，預制時進行升漿預埋管及止水企口橡膠止水帶預埋件的預埋；
5)沉箱出運采用半潛駁下潛出運工藝，將沉箱從預制臺座氣囊法平移至坐底式半潛駁，半潛駁排水起浮后由拖輪拖至沉放現場，半潛駁下潛，沉箱出駁；
6)沉箱精確定位安裝沉箱安裝選擇平潮期進行，首個沉箱采用定位船配合重錨絞纜定位；沉箱出駁后，拖輪拖沉箱靠定位船，沉箱上設卷揚機，通過鋼絲繩、滑輪組與定位船及重錨連接，平面位置偏差較大時，通過定位船的錨機絞纜來進行調整，偏差較小時通過卷揚機來調整，滿足安裝精度后，注水下沉就位；
其余沉箱出駁，拖輪拖運到位后，以已安裝沉箱為依托，逐個安裝，在相鄰兩個沉箱頂拉環之間交叉布置鋼絲繩及倒鏈，在凸墻接縫處設置硬木塊，通過反復收放倒鏈及注水調整，將沉箱沉放就位；
箱內及時灌水，以免偏斜對基床造成偏載，在經歷2個低潮后，復測位置符合質量標準后，轉入下道工序；
7)沉箱艙內填石向沉箱內除連接艙格以外的艙格均勻拋填石塊；
8)基床升漿及填石艙格升漿在沉箱頂部搭設升漿平臺，通過沉箱壁中預埋的升漿預埋管鉆孔至基床底，在平臺上進行制漿，平升法升漿，先后進行基床升漿和填石艙格升漿；
9)沉箱止水企口橡膠止水帶安裝及混凝土澆筑在企口中間一對凸墻之間安裝橡膠止水帶，止水帶兩側企口中采用導管法澆筑混凝土，完成設置基礎止水工作；
10)已升漿填石艙格澆筑封頂混凝土已升漿的填石艙格澆筑封頂混凝土，按設計布設胸墻預埋鋼筋；
11)胸墻混凝土澆筑綁扎鋼筋，澆筑已填石艙格胸墻混凝土，澆筑分塊進行，各塊體施工縫之間預留橡膠止水帶和預埋鋼筋；
12)沉箱連接艙格及沉箱間抽水將沉箱連接艙格中和沉箱間的水抽干；
13)連接艙格型鋼桿件安裝及混凝土澆筑在連接艙格安裝沉箱間型鋼桿件，分層澆筑連接艙格及沉箱間混凝土至沉箱頂面，按設計布設胸墻預埋鋼筋；
14)胸墻中部混凝土澆筑綁扎鋼筋，澆筑胸墻中部混凝土，即完成設置基礎施工。在上述技術方案的基礎上，沉箱整體預制時，每個沉箱重量控制在3000t 4000t ；大塊鋼模板分多層澆筑時，分層高度為5 6m。本發明所述的新型橋梁設置基礎及其施工方法，采用組合沉箱設置基礎施工方法，具有對預制場地及運輸、起重設備的要求低，施工方便，周轉材料設備省，減少水上施工工作量和作業時間，質量、安全有保障的優點。本發明所述的新型橋梁設置基礎及其施工方法，將設置基礎分塊預制，各預制體相對尺寸及重量大大減小，降低了預制場地及運輸、起重設備的要求，便于制作及水上施工，減少水上施工工作量和作業時間，提高工程質量、加快工程進度和減少施工風險，工程造價低的優點。本發明對于近海、海灣等水深、浪高水文條件下大型橋梁深水基礎施工具有較強的適應性。
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本發明有如下附圖 圖1設置基礎總體布置圖， 圖2圖1的左視圖，
圖3首個沉箱精確定位示意圖， 圖4、圖5其他沉箱精確定位示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明作進一步詳細說明。如圖1所示，本發明所述的新型橋梁設置基礎，包括
若干矩形的沉箱，所述沉箱包括由沉箱底板、外壁及縱、橫隔墻構成的填石艙格和連接艙格，且構成設置基礎外立面的沉箱底部設有箱趾，沉箱間設有至少一處由三對凸墻構成的止水企口，中間一對凸墻填充有橡膠止水帶，
相鄰的沉箱之間通過連接艙格和型鋼桿件相連。圖1所示的實施例中，包括順時針依次排列的第一 第六沉箱1、2、3、4、5、6，六個沉箱排列成一矩形橋梁設置基礎，如圖1、2所示，每個沉箱由沉箱底板23、若干連接艙格8 和填石艙格7 (包括帶凸墻9的填石艙格7)組成，所述連接艙格8和填石艙格7 (包括帶凸墻9的填石艙格7)由外壁12及縱隔墻13、橫隔墻14構成，連接艙格8設有型鋼桿件15， 實施例中，第一沉箱1、第三沉箱3、第四沉箱4、第六沉箱6的兩個側面(與其他沉箱相連接的側面)設有連接艙格8，其余兩個側面底部設有箱趾11，第二沉箱2、第五沉箱5的三個側面(與其他沉箱相連接的側面)設有連接艙格8，剩余一個側面底部設有箱趾11，帶凸墻9的填石艙格7設置在連接艙格的外側，橡膠止水帶10填充在中間一對凸墻9之間。本發明還給出了上述新型橋梁設置基礎的施工方法，所述設置基礎由數個沉箱組合而成，各個沉箱分別預制、運輸、定位安裝，通過基床升漿、沉箱間止水、艙格填充、沉箱連接、胸墻澆筑將沉箱組合構成整體設置基礎。在上述技術方案的基礎上，如圖2、3、4、5所示，具體施工步驟為
1)設置基礎的基槽開挖采用大型挖泥船開挖基槽至設計標高，必要時爆破后再挖
掘；
2)基床拋填石塊在開挖好的基槽內拋填石塊完成拋石基床21施工，拋石前檢查基槽回淤情況，若淤泥的厚度及容重超過設計、規范要求，采用專業清淤船進行清淤；
3)基床整平及土工布鋪設拋石基床21經夯實后采用潛水刮道整平，基床邊坡人工鋪設土工布后均勻覆蓋袋裝碎石25，土工布伸入沉箱底部至少an ；
4)沉箱整體預制沉箱22在預制場臺座上進行整體預制，采用大塊鋼模板分多層澆筑，預制時進行升漿預埋管及止水企口橡膠止水帶預埋件的預埋；
5)沉箱出運采用半潛駁下潛出運工藝，將沉箱從預制臺座氣囊法平移至坐底式半潛駁，半潛駁排水起浮后由拖輪拖至沉放現場，半潛駁下潛，沉箱出駁；
6)沉箱定位安裝沉箱安裝選擇平潮期進行，首個沉箱1采用定位船31配合重錨32 絞纜定位；沉箱出駁后，拖輪拖沉箱靠定位船31，沉箱上設卷揚機34，通過鋼絲繩36、滑輪組35與定位船31及重錨32連接，平面位置偏差較大時，通過定位船31的錨機33絞纜來進行調整，偏差較小時通過卷揚機來調整，滿足安裝精度后，注水下沉就位；
6其余沉箱出駁，拖輪拖運到位后，以已安裝沉箱為依托，逐個安裝，沉箱頂設置拉環43， 在兩個沉箱頂拉環43之間交叉布置鋼絲繩41及倒鏈42，在凸墻9接縫處設置硬木塊44， 通過反復收放倒鏈42及注水調整，將沉箱沉放就位；
沉箱內及時灌水，以免偏斜對基床造成偏載，在經歷2個低潮后，復測位置符合質量標準后，轉入下道工序；
7)沉箱艙內填石向沉箱22內除連接艙格8以外的填石艙格7均勻拋填石塊；
8)基床升漿及填石艙格升漿在沉箱頂部搭設升漿平臺，通過沉箱壁中預埋的升漿預埋管鉆孔至基床底，在平臺上進行制漿，平升法升漿，先后基床升漿和填石艙格升漿；
9)沉箱止水企口橡膠止水帶安裝及混凝土澆筑在企口中間一對凸墻9之間安裝橡膠止水帶10，止水帶兩側企口中采用導管法澆筑混凝土，完成設置基礎止水工作；
10)已升漿填石艙格澆筑封頂混凝土已升漿的填石艙格澆筑封頂混凝土，按設計布設胸墻M預埋鋼筋；
11)胸墻混凝土澆筑綁扎鋼筋，澆筑已填石艙格胸墻混凝土，澆筑分塊進行，各塊體施工縫之間預留橡膠止水帶和預埋鋼筋；
12)沉箱連接艙格及沉箱間抽水將沉箱連接艙格8中和沉箱間的水抽干；
13)連接艙格型鋼桿件安裝及混凝土澆筑在連接艙格8安裝沉箱間型鋼桿件15，分層澆筑連接艙格及沉箱間混凝土至沉箱頂面，按設計布設胸墻預埋鋼筋；
14)胸墻中部混凝土澆筑綁扎鋼筋，澆筑胸墻中部混凝土，即完成設置基礎施工。在上述技術方案的基礎上，沉箱整體預制時，每個沉箱重量控制在3000t 4000t ；大塊鋼模板分多層澆筑時，分層高度為5 6m。以下為本發明的一個實施例
以沉箱設置基礎為69mXMm，高度為17m，場地地質條件為淤泥質粘土層、粘土層、強風化巖層、中風化巖層，持力層為中風化巖層地基為例，具體施工步驟如下 1)基槽開挖
采用大型抓斗式挖泥船開挖基槽至設計標高，必要時爆破后再挖掘。開挖深度大于:3m 時采用分層開挖，基槽尺寸、深度偏差滿足規范要求。挖出土石方由泥駁運至棄泥地點進行拋棄。挖泥船配備GPS，通過設置基礎橫橋向兩側設置的4個混凝土錨碇絞纜移位。2)基床拋石
采用方駁+反鏟施工方法在基槽內拋填石塊，拋石船依靠橫跨基床方駁對標定位，拋填石料采用10 IOOkg (粒徑8 15cm)塊石，按每層厚度分層進行，拋石前檢查基槽回淤情況，若淤泥的厚度大于0. : 及容重大于12. 6KN/m3時，采用專業清淤船進行清淤。基床拋石頂面不能超過設計高程0 -50cm范圍。
3 )基床整平及土工布鋪設
基床夯實驗收合格后，采用潛水刮道整平基床。沉降預留量如下基床厚度為1 1. 5m 時，預留IOcm ;1. 5 an時，預留12cm ；超過!時，預留15cm。土工布人工鋪設，基床外邊坡全部鋪設土工布，其上均勻覆蓋袋裝碎石，土工布伸入沉箱內不少于an。4)沉箱預制
按照每個沉箱3000 4000t的原則，將設置基礎分解設計為可組合的多個沉箱，沉箱在專門的預制場臺座上進行預制施工，采用大片鋼模板分3層澆筑，分層高度按5 6m進行控制。預制時預埋箱壁升漿預埋管、橡膠止水帶預埋件及安裝拉環。沉箱外形尺寸偏差滿足規范要求。5)沉箱出運
采用半潛駁下潛出運工藝，卷揚機牽引沉箱從預制臺座氣囊法平移至坐底式半潛駁， 共采用12根直徑Im的氣囊和6根接應氣囊，半潛駁在潮位到達高平潮前2 3小時與碼頭進行對接，確保有充足的時間完成沉箱上駁，并在高平潮前抽水船艉安全浮起，脫離碼頭。半潛駁起浮后，拖輪拖半潛駁至現場，在滿足半潛駁下潛水深的水域順流駐位下潛，沉箱順水流方向出駁。出運時，氣象、海況滿足波高彡1. 0m，風速彡6級，流速彡1. Om/ s，能見度> 1000m。6)沉箱定位安裝沉箱安裝選擇平潮期進行。首個沉箱采用定位船配合重錨絞纜定位。定位船在靠近安裝的基床位置附近，順基礎軸線方向下錨定位，沉箱出駁后，拖輪傍拖法拖沉箱靠定位船，沉箱上設卷揚機，設置鋼絲繩及滑輪組與定位船及重錨連接，以便調整沉箱與定位船的相對位置。平面位置偏差較大時，通過定位船的錨機絞纜來進行調整，偏差較小時通過卷揚機來調整。滿足安裝精度且沉箱穩定后，沉箱使用潛水泵注水下沉，如沉箱位置測量監控發生變動，則停止注水，重新調整沉箱位置，再注水下沉，確保滿足安裝精度要求。其余沉箱以已安裝沉箱為依托，順時針逐個進行安裝，順序由第一沉箱開始，至第六沉箱結束。沉箱出駁后，用拖輪拖至安裝位置，迅速在兩個沉箱上交叉布置鋼絲繩及倒鏈，均勻注水下沉，待沉箱底部離基床約0. 5m時(即沉箱頂部高于已安裝沉箱頂0. 5m)，逐步收緊倒鏈。沉箱定位用的調整裝置有2種設置形式
第一種形式是在每個沉箱布置8個拉環，分別位于沉箱外壁及止水凸墻頂面。安裝時止水凸墻處拉環倒鏈及硬木塊用來調整安裝縫寬，沉箱外壁上拉環倒鏈用來調整沉箱與已安裝沉箱的相對平面位置。第二種形式是在每個沉箱布置4個拉環，位于沉箱外壁上。安裝時每個拉環上分別采用鋼絲繩及倒鏈與已安裝沉箱拉環對拉和斜拉，同時在沉箱間設置硬木塊，來達到對縫寬和平面位置的調整控制。在平潮時間內，通過反復收放倒鏈及注水調整，測量監控沉箱前后沿高差的變化， 如此反復調整，將沉箱沉放到正確位置。沉箱安放后，箱內及時灌水，讓沉箱始終保持水平狀態，以免偏斜對基床造成偏載，在經歷2個低潮后，復測位置符合質量標準后，轉入下道工序。7)沉箱艙內填石
沉箱安裝到位后，及時向沉箱內填石艙格拋填石塊，拋填厚度8. 5m，部分艙格11. 5m。 采用方駁配反鏟拋填，拋填不到的艙格采用溜槽工藝進行拋填。各艙格填石速度要均勻，從沉箱中心向四周填充，艙格內填石高差不大于lm，減小沉箱不均勻沉降。8 )基床升漿及艙格升漿
在沉箱頂部搭設基床升漿平臺，利用沉箱壁中的升漿預埋管在基床中鉆進至基床底，清孔后進行基床升漿作業。升漿采用平升工藝，以每個沉箱范圍作為一個升漿單元，從一側外壁向另一側外壁逐排進行。在基床升漿完成后，接著進行艙格內的升漿，工藝同樣采用平升工藝，保證沉箱荷載的均勻提升。漿液制備直接在升漿平臺上進行，原材料由運輸船舶從陸上運輸。9 )沉箱企口橡膠止水帶安裝及混凝土澆筑
在企口中間一對凸墻之間安裝橡膠止水帶，止水帶兩側企口中采用導管法澆筑混凝土，兩側混凝土灌注速率均勻，避免新灌混凝土壓力差拉脫止水帶，完成設置基礎止水工作。10)已升漿填石艙格澆筑封頂混凝土
已升漿的填石艙格澆筑封頂混凝土至沉箱頂面50cm下方位置，按設計布設胸墻預埋鋼筋。11)胸墻混凝土澆筑
綁扎鋼筋，澆筑已填石艙格胸墻混凝土，澆筑分塊進行，各塊體施工縫之間預留橡膠止水帶和預埋鋼筋，加強各塊體之間止水和連接效果。12)沉箱連接艙格及沉箱間抽水
將沉箱連接艙格中和沉箱間的水抽干，對個別部位有滲漏的地方采取堵漏措施。13)連接艙格型鋼桿件安裝及混凝土澆筑在連接艙格安裝沉箱間型鋼桿件，分層澆筑連接艙格及沉箱間混凝土至沉箱頂面，按設計布設胸墻預埋鋼筋。14)胸墻中部混凝土澆筑
綁扎鋼筋，澆筑胸墻中部混凝土，即完成設置基礎施工。本說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業技術人員公知的現有技術。
權利要求
1.一種新型橋梁設置基礎，其特征在于，包括若干矩形的沉箱，所述沉箱包括由沉箱底板、外壁及縱、橫隔墻構成的填石艙格和連接艙格，且構成設置基礎外立面的沉箱底部設有箱趾，沉箱間設有至少一處由三對凸墻構成的止水企口，中間一對凸墻之間填充有橡膠止水帶，相鄰的沉箱之間通過連接艙格和型鋼桿件相連。
2.—種權利要求1所述的新型橋梁設置基礎的施工方法，其特征在于各個沉箱分別預制、運輸、定位安裝，通過基床升漿、沉箱間止水、艙格填充、沉箱連接、胸墻澆筑將沉箱組合構成整體設置基礎。
3.如權利要求2所述的新型橋梁設置基礎的施工方法，其特征在于，其具體步驟如下1)設置基礎的基槽開挖采用大型挖泥船開挖基槽至設計標高，必要時爆破后再挖掘；2)基床拋填石塊在開挖好的基槽內拋填石塊，拋石前檢查基槽回淤情況，若淤泥的厚度及容重超過設計、規范要求，采用專業清淤船進行清淤；3)基床整平及土工布鋪設拋石基床經夯實后采用潛水刮道整平，基床邊坡人工鋪設土工布后均勻覆蓋袋裝碎石，土工布伸入沉箱底部至少an ；4)沉箱整體預制沉箱在預制場臺座上進行整體預制，采用大塊鋼模板分多層澆筑，預制時進行升漿預埋管及止水企口橡膠止水帶預埋件的預埋；5)沉箱出運采用半潛駁下潛出運工藝，將沉箱從預制臺座氣囊法平移至坐底式半潛駁，半潛駁排水起浮后由拖輪拖至沉放現場，半潛駁下潛，沉箱出駁；6)沉箱精確定位安裝沉箱安裝選擇平潮期進行，首個沉箱采用定位船配合重錨絞纜定位；沉箱出駁后，拖輪拖沉箱靠定位船，沉箱上設卷揚機，通過鋼絲繩、滑輪組與定位船及重錨連接，平面位置偏差較大時，通過定位船的錨機絞纜來進行調整，偏差較小時通過卷揚機來調整，滿足安裝精度后，注水下沉就位；其余沉箱出駁，拖輪拖運到位后，以已安裝沉箱為依托，逐個安裝，在相鄰兩個沉箱頂拉環之間交叉布置鋼絲繩及倒鏈，在凸墻接縫處設置硬木塊，通過反復收放倒鏈及注水調整，將沉箱沉放就位；沉箱內及時灌水，以免偏斜對基床造成偏載，在經歷2個低潮后，復測位置符合質量標準后，轉入下道工序；7)沉箱艙內填石向沉箱內除連接艙格以外的艙格均勻拋填石塊；8)基床升漿及填石艙格升漿在沉箱頂部搭設升漿平臺，通過沉箱壁中預埋的升漿預埋管鉆孔至基床底，在平臺上進行制漿，平升法升漿，先后進行基床升漿和填石艙格升漿；9)沉箱止水企口橡膠止水帶安裝及混凝土澆筑在企口中間一對凸墻之間安裝橡膠止水帶，止水帶兩側企口中采用導管法澆筑混凝土，完成設置基礎止水工作；10)已升漿填石艙格澆筑封頂混凝土已升漿的填石艙格澆筑封頂混凝土，按設計布設胸墻預埋鋼筋；11)胸墻混凝土澆筑綁扎鋼筋，澆筑已填石艙格胸墻混凝土，澆筑分塊進行，各塊體施工縫之間預留橡膠止水帶和預埋鋼筋；12)沉箱連接艙格及沉箱間抽水將沉箱連接艙格中和沉箱間的水抽干；13)連接艙格型鋼桿件安裝及混凝土澆筑在連接艙格安裝沉箱間型鋼桿件，分層澆筑連接艙格及沉箱間混凝土至沉箱頂面，按設計布設胸墻預埋鋼筋；14)胸墻中部混凝土澆筑綁扎鋼筋，澆筑胸墻中部混凝土，即完成設置基礎施工。
4.如權利要求3所述的新型橋梁設置基礎的施工方法，其特征在于沉箱整體預制時， 每個沉箱重量控制在3000t 4000t ；大塊鋼模板分多層澆筑時，分層高度為5 6m。
全文摘要
本發明涉及一種新型橋梁設置基礎及其施工方法，所述基礎包括若干矩形的沉箱，所述沉箱包括由沉箱底板、外壁及縱、橫隔墻構成的填石艙格和連接艙格，且構成設置基礎外立面的沉箱底部設有箱趾，沉箱間設有至少一處由三對凸墻構成的止水企口，中間一對凸墻之間填充有橡膠止水帶，相鄰的沉箱之間通過連接艙格和型鋼桿件相連。各個沉箱分別預制、運輸、定位安裝，通過基床升漿、沉箱間止水、艙格填充、沉箱連接、胸墻澆筑將沉箱組合構成整體設置基礎。本發明采用組合沉箱設置基礎施工方法，具有對預制場地及運輸、起重設備的要求低，施工方便，周轉材料設備省，減少水上施工工作量和作業時間，質量、安全有保障的優點。
文檔編號E02D27/18GK102561379SQ20121002319
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月2日 優先權日2012年2月2日
發明者何思形, 朱明權, 黃旺明 申請人:中鐵大橋局股份有限公司