一种沉管式基础地基结构的制作方法

1.本实用新型涉及建(构)筑物地基基础设计技术领域，具体涉及一种沉管式基础地基结构。


背景技术：

2.建(构)筑地基设计时常遇到地基持力层较深，需要深基坑大范围开挖的情况。深基坑开挖不仅工程作量大，且有厂房内环境无施工作业面的问题。实际工程急需一种既能控制开挖范围，又有保证的地基形式。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种沉管式基础地基结构，有效控制深基坑开挖范围。
4.本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：一种沉管式基础地基结构，包括管壁、底板、牛腿和基础承台；所述的管壁底部位于持力层，顶部设置基础承台，牛腿设置在管壁内，底板位于牛腿下方。
5.优选地，所述的管壁由从下至上分段浇筑的多段环形管壁构成。优选地，所述的管壁采用钢筋混凝土结构。优选地，本实用新型基础，采用常规材料，方便采购，可采用市场上技术成熟、供应充沛、经济性较高的的强度等级为c30商品混凝土和强度等级为hrb400的螺纹钢。
6.优选地，所述的管壁内侧为空腔，外侧从下至上依次为持力层、软弱土层和杂填土层。
7.优选地，所述的底板位于持力层，底板顶部抵接牛腿。
8.优选地，所述的牛腿为倒置式牛腿。
9.优选地，所述的基础承台浇筑于管壁顶部，基础承台顶部放置设备。
10.优选地，所述的基础承台顶部位于地平线以上，底部位于地平线以下，基础承台边缘线位于管壁边缘线外侧。
11.优选地，所述的管壁底部具有倒角结构。管壁内土壤挖出后，管壁底部倒角结构可以便于管壁快速均匀沉降。后期沉降到位浇筑底板后，倒角结构也可以有效地传递底板反力。
12.优选地，所述的底板底部与管壁底部之间距离为0.4～1.0m，管壁厚度不低于0.25m，单侧配筋率不小于0.2％。
13.优选地，所述的管壁内径范围为0.6～4.0m，牛腿内边缘与管壁内壁之间的距离不超过0.6m。
14.优选地，所述的底板厚度为0.4～0.8m，配筋率不小于0.15％。
15.与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
16.1.本实用新型沉管式基础地基结构，能有效控制深基坑开挖范围，可避免室内传统深基础地基开挖范围过大的问题，可将开挖范围控制在管壁范围内；
17.2.本实用新型通过管壁兼做为挡土墙，省去深基坑支护的施工措施，降低了工程造价；
18.3.本实用新型通过形成空腔的设置，可避免基础自重过大问题，而且也节省了材料，降低了材料费用；
19.4.本实用新型基础下底板深埋，基础可正常进行深度修正，实现效益最大化；
20.5.本实用新型基础施工完成后，基础内部无需回填土，避免了大面积回填土压实的问题，基础周边只需素土回填，回填土压实系数达到0.94即可；
21.6.本实用新型通过管壁底部倒角的设置，便于施工过程中管壁内土体挖去后，管壁的下沉，提高施工效率；
22.7.本实用新型通过牛腿的设置，在提高管壁结构强度的同时可对底板进行限位，并承受底板向上的反力，保证地基的承载能力；
23.8.本实用新型基础，特别适用于建筑物内部改造的环境，若受到周围基础的影响，可以根据现场实际情况，因地制宜地确定管壁的断面形状，比如矩形、圆形、三角形、多边形，甚至是不规则断面都可以灵活调整，方便的避让周围物体；
24.9.本实用新型基础，管壁长度可以根据场地土特性而决定，因此适用于某些特殊土层，比如持力层埋深比较大的场地；某些淤泥土层比较厚，管壁基础可以穿越淤泥土到达承载力高的土层；可以穿越某些液化土层，到达工程性能好的非液化土层；可以穿越某些湿陷性黄土层，到达工程性能好的土层；
25.10.本实用新型基础，具有较高的安全性，管壁基础本身采用钢筋混凝土结构，基础荷载传递线路清晰，基础底板和侧壁受力明确，构件计算精度比较高，因此易于把控设计计算的安全度，若结合编程电算，更可以提高计算效率；
26.11.本实用新型基础，采用常规施工措施即可实现，方便施工，侧壁可采用施工中常用的木模板或钢模板搭设，脚手架采用扣件式脚手架或者圆盘式脚手架，侧壁浇筑完成后，沉降至地下，不存在高支模的问题，降低了施工难度。
附图说明
27.图1为本实用新型沉管式基础地基结构的结构示意图；
28.图2为图1的a-a面剖视图；
29.图3为本实用新型管壁施工方式示意图；
30.图4为本实用新型沉管式基础地基结构受力原理示意图；
31.图中：1-管壁，2-底板，3-牛腿，4-基础承台，5-设备，a-持力层，b-软弱土层(液化土层或湿陷性黄土层)，c-杂填土层。
具体实施方式
32.下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
33.实施例1
34.一种沉管式基础地基结构，如图1～2所示，包括管壁1、底板2、牛腿3和基础承台4，
管壁底部位于持力层a，顶部设置基础承台4，牛腿3设置在管壁1内，底板2水平设置于牛腿3下方。
35.如图3所示，通过分段式浇注管壁1，管壁1混凝土凝固后作为挡土墙，可将开挖范围有效控制在管壁1内部。管壁1内土体挖去后，管壁1下沉，再进行第二次管壁浇筑，采取分段式浇筑管壁和分段式开挖，重复以上步骤直至到达持力层a。最后浇筑基础承台4进行封口，形成箱型基础。
36.某些厂房投入使用后，在室内需要新增加设备基础。若设备重量比较大或者对沉降比较敏感，若地质不佳或持力层较深，传统的独立基础无法满足承载力或者沉降要求，且室内没有无开挖作业面或桩基施工的作业面时，本实用新型室内沉管式基础可以充分发挥承载力大、施工作业面小的优势。
37.实施例2
38.一种沉管式基础地基结构，管壁1插入持力层a，管壁1内环设有牛腿3，在管壁1内牛腿3下方浇筑底板2，在管壁1顶部浇筑基础承台4，牛腿3为倒置式牛腿，管壁1内侧为空腔，外侧从下至上依次为持力层a、软弱土层b和杂填土层c，在基础承台4顶部放置设备5。
39.如图4所示，设备5自重g1k，基础承台4自重g2k，管壁1和底板2自重g3k，基底反力pk，底板2对牛腿3的反力fk。基地面积a。修正后的地基承载力特征值fa。
40.(1)基础整体受力原理：
41.根据平衡原理可知：
42.∑gik/a＝pk
43.(g1k g2k 2g3k)/a＝pk
44.需要满足pk《fa，即可满足基础承载力要求。
45.(2)牛腿受力原理：
46.牛腿承受底板向上的反力，根据平衡原理：
47.fk＝pk
·
a/2＝∑gik/2＝(g1k g2k 2g3k)/2
48.此处牛腿根据受力方向为倒置式牛腿，主要是剪切受力。
49.(3)管壁受力原理：
50.管壁在竖直方向承受设备自重和基础自重的轴向力，水平方向承受基础周围土体的被动土压力。处于压弯受力状态。因此受力模型可采用水池有限元模型计算。
51.(4)承台受力原理：
52.承台上部承受设备的运行荷载，并将荷载传递至管壁。受力模型为四边简支板。
53.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。