一种沉入桩与“工”字形重力式锚碇组合结构及施工方法与流程

1.本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及一种沉入桩与“工”字形重力式锚碇组合结构及施工方法。


背景技术：

2.目前，锚碇是悬索桥的重要组成部分，是保证悬索桥主体结构稳定性的关键部位。目前桥梁工程领域锚碇基础具有多种结构型式，例如重力式锚碇、岩锚式锚碇、隧道式锚碇、桩式锚碇等。重力式锚碇与围岩作用机理较为明确，适应性强，因此重力式锚碇应用比较广泛。重力式锚碇主要依靠自重以及与地基之间的摩阻力来平衡主缆拉力，存在开挖及混凝土浇筑体量较大的问题，并且当遇到地基土体力学性能差的情况，为保证锚碇具有足够的承载能力，往往通过增加锚碇体量的方式来提高承载力，这就会大大增加工程造价，并且巨大的岩土开挖量，也给环境带来非常不利的影响。
3.现有技术中，重力式锚碇多通过增大锚碇面（体）积和基础底部设置桩基等组合基础来提高锚碇的承载能力，但是上述方式对施工期的安全稳定性要求较高，并不能充分利用锚碇前方土体的水平抗力。


技术实现要素：

4.本发明提供一种沉入桩与“工”字形重力式锚碇组合结构及施工方法，充分高效地利用前方土体承载力，以实现较小体量的锚碇基础满足桥梁基础稳定的各项指标，克服现有技术中重力式锚碇混凝土浇筑量大、受地质条件影响大的问题。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种沉入桩与“工”字形重力式锚碇组合结构，包括重力式锚碇以及设于重力式锚碇前端的沉入桩组，其中：重力式锚碇呈工字型结构，其包括后锚碇、前锚碇、锚腰、锚体；后锚碇与前锚碇平行相对设置；前锚碇横截面为前宽后窄的梯形；在前锚碇的前锚面等间距设置若干自上而下贯通的凹槽；在前锚碇前方位置划分与前锚碇宽度等宽的矩形加固区；锚腰设置于前锚碇与后锚碇之间，前锚碇、后锚碇、锚腰呈工字形；锚体设置于锚腰上方；沉入桩组设置于矩形加固区域内，对前锚碇前端被动土压力区进行加固。
6.作为本发明的进一步优选，沉入桩组包括压顶梁、若干基桩、若干斜桩，其中：压顶梁设置于若干基桩与若干斜桩顶部；若干基桩与若干斜桩一一对应设置，且若干基桩与若干斜桩的顶端均锚入压顶梁。
7.作为本发明的进一步优选，前锚碇的埋置深度大于后锚碇的埋置深度，后锚碇埋置深度不小于前锚碇埋置深度的2/3。
8.作为本发明的进一步优选，前锚碇的侧面与前锚面之间夹角为45-60
°
。
9.作为本发明的进一步优选，前锚碇、锚腰、后锚碇、锚体为整体浇筑的钢筋混凝土构件。
10.作为本发明的进一步优选，前锚碇、锚腰、后锚碇三者等厚。
11.作为本发明的进一步优选，锚腰宽度为后锚碇宽度的1/2-2/3。
12.还提供一种沉入桩与“工”字形重力式锚碇组合结构的施工方法，包括以下步骤：步骤s1、开挖锚碇基坑：开挖锚碇基坑，锚碇基坑包括放坡开挖，且需进行边坡支护，并进行基坑围护桩施工；步骤s2、垫层施工：在基坑底部浇筑混凝土并平整表面；步骤s4、浇筑锚碇混凝土：将后锚碇、前锚碇、锚腰、锚体浇筑为一体形成重力式锚碇组合结构并养护；步骤s5、施工沉入桩组：待锚碇混凝土强度达到当前工况所需强度后，在矩形加固区域内进行沉入桩组的施工。
13.作为本发明的进一步优选，步骤s2中，浇筑的是40-60cm厚的c25素混凝土。
14.作为本发明的进一步优选，步骤s5中，沉入桩组具体的施工步骤如下：步骤s5-1、依次进行基桩、斜桩的沉桩工作；步骤s5-2、沉桩完成后，在基桩和斜桩顶部进行现浇压顶梁的施工，与基桩和斜桩构成整体。
15.通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：1、本发明提供的沉入桩与“工”字形重力式锚碇组合结构中前锚碇的宽度由前至后逐渐变化，并在前锚面设置均匀分布的凹槽，能够增大前锚面与土体的接触面积，提高前锚面的水平承载力。
16.2、本发明提供的沉入桩与“工”字形重力式锚碇组合结构适用于土体力学性能较差的情况，利用沉入桩加固地基土，能够显著增加锚碇结构前端地基土的土抗力。
17.3、本发明提供的沉入桩与“工”字形重力式锚碇组合结构采用“工”字形结构，可减小锚碇基础的开挖量及混凝土用量，节约成本。
附图说明
18.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
19.图1是本发明的整体结构三维结构示意图；图2是本发明的整体结构平面结构示意图；图3是本发明的整体结构立面结构示意图。
20.图中：1-重力式锚碇、2-前锚碇、3-沉入桩组、4-锚腰、5-后锚碇、6-前锚面、7-前锚碇侧面、8-凹槽、9-锚体、10-矩形加固区域、11-斜桩、12-压顶梁、13-基桩。
具体实施方式
21.现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
22.本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。
23.实施例1本实施例提供一种优选实施方案，一种沉入桩与“工”字形重力式锚碇组合结构，包括重力式锚碇1以及设于重力式锚碇1前端的沉入桩组3，其中：上述重力式锚碇1呈工字型结构，其包括后锚碇5、前锚碇2、锚腰4、锚体9，具体结构如下：上述后锚碇5与前锚碇2平行相对设置，锚腰4设置于前锚碇2与后锚碇5之间，前锚碇2、后锚碇5、锚腰4呈工字形。工字型结构可减小本重力式锚碇组合结构基础的开挖量及混凝土用量，节约成本。
24.上述前锚碇2横截面为前宽后窄的梯形，以增大前锚面6与岩土体接触面积。优选地，前锚碇2的侧面7与前锚面6之间夹角为45-60
°
。45-60
°
范围为水平荷载传力的扩散角范围，传力效率最佳。
25.进一步地，前锚碇2的埋置深度大于后锚碇5的埋置深度，后锚碇5埋置深度不小于前锚碇2埋置深度的2/3。前锚碇2埋置深度大于后锚碇5埋置深度，能够大大提高本重力式锚碇组合结构基础的抗倾覆能力。后锚碇5埋置深度不小于前锚碇2埋置深度的2/3，是基于一般基础的埋置深度要求，前后锚碇埋置深度差异较大时，将导致基础破坏形式发生变化。
26.在前锚碇2的前锚面6等间距设置若干自上而下贯通的凹槽8，若干凹槽8同宽。若干凹槽8进一步地增大了前锚面6与土体的接触面积，提高前锚面6的水平承载力。
27.上述锚体9设置于锚腰4上方；锚体9截面呈三角形，是为了固定桥梁的主缆。
28.当处于土体力学性能较差的工况时，为了本重力式锚碇组合结构适应性更好，在前锚碇2前方位置划分与前锚碇2宽度等宽的矩形加固区10，并在矩形加固区10内设置沉入桩组3，通过沉入桩组3对前锚碇2前端被动土压力区进行加固，提高土抗力，增强本重力式锚碇组合结构承载力。优选地，矩形加固区10的长边与前锚面6同宽，同宽时效果最佳。
29.具体地，上述沉入桩组3包括压顶梁12、若干基桩13、若干斜桩11。压顶梁12设置在若干基桩13与若干斜桩11顶部；若干基桩13与若干斜桩11一一对应设置，且若干基桩13与若干斜桩11的顶端均锚入压顶梁12。
30.进一步地，前锚碇2、锚腰4、后锚碇5、锚体9为整体浇筑的钢筋混凝土构件。前锚碇2、锚腰4、后锚碇5三者等厚，厚度均为h；锚腰4宽度b为后锚碇5宽度b的1/2-2/3，锚腰4宽度b可根据工程现场具体情况，由设计人员验算确定，按照桥梁基础设计规范进行验算。
31.本实施方案还提供了一种沉入桩与“工”字形重力式锚碇组合结构的施工方法，具体包括以下步骤：步骤s1、开挖锚碇基坑：
开挖锚碇基坑，锚碇基坑包括放坡开挖，且需进行边坡支护，并进行基坑围护桩施工；步骤s2、垫层施工：在基坑底部浇筑混凝土并平整表面；进一步地，步骤s2中，浇筑的是40-60cm厚的c25素混凝土。
32.步骤s3、钢筋绑扎：首先放样定位锚碇具体位置，再进行锚碇钢筋骨架绑扎；步骤s4、浇筑锚碇混凝土：将后锚碇5、前锚碇2、锚腰4、锚体9浇筑为一体形成重力式锚碇组合结构并养护；步骤s5、施工沉入桩组3：待锚碇混凝土强度达到当前工况所需强度后，在矩形加固区域10内进行沉入桩组3的施工。步骤s5中，沉入桩组3具体的施工步骤如下：步骤s5-1、依次进行基桩13、斜桩11的沉桩工作；步骤s5-2、沉桩完成后，在基桩13和斜桩11顶部进行现浇压顶梁12的施工，与基桩13和斜桩11构成整体。
33.待锚碇混凝土强度达到当前工况所需强度后，进行沉入桩组3的施工。依次进行基桩13、斜桩11的沉桩工作；沉桩完成后，在基桩13和斜桩11顶部进行现浇压顶梁的施工，与基桩13和斜桩11构成整体。
34.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
35.本技术中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
36.本技术中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
37.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。