一种悬索桥重力式锚碇多孔环形基础
技术领域
本实用新型涉及大型桥梁基础结构，特别涉及一种悬索桥重力式锚碇多孔环形基础。
背景技术
锚碇是悬索桥的重要组成部分，将主缆传来的荷载传递到地基上。锚碇主要分为隧道式锚碇和重力式锚碇，但由于对工程地质条件要求较高，隧道式锚碇在实际工程中应用较少。根据楼庄鸿所收集的59座国外跨径超过400m的大型悬索桥资料显示，其中采用隧道式锚碇的桥梁仅5座。在国内，在建或拟建的特大桥中仅有重庆鹅公岩长江大桥、坝陵河悬索桥、四渡河特大悬索桥、矮寨悬索桥等几座桥梁采用隧道式锚碇，其他基本采用重力式锚碇，比如在建的国内跨度最大的公轨两用悬索桥-重庆郭家沱长江大桥，其南北锚碇也是重力式锚碇。
锚碇基础作为锚碇与地基之间传力载体，其重要性不言而喻，主要有桩基础、沉井基础以及现浇扩大基础等形式。施工中常采用的是沉井基础，其埋置深度可以很大，整体性强、稳定性好，有较大的承载面积，能承受较大的垂直荷载和水平荷载；沉井既是基础，又是施工时的挡土和挡土围堰结构物，施工工艺并不复杂。目前沉井基础截面主要有圆形、矩形、和圆端形，其截面内的井孔排列方式主要有行列式和多圆孔式。矩形截面沉井抗弯刚度大，在弯矩作用下，其整体受力较好，但矩形截面沉井井孔一般成行列式布置，在水平土压力作用下，纵横向隔墙形成井壁支点，井壁在平面内为多点支撑结构，所受弯矩大，特别是在重力式锚碇这种大型基础，受力较差，且为行列式非中心对称结构，在下沉中容易出现扭转难以纠正问题。而且，锚碇基础都为大型基础，面积超过上千平方米，这种非对称结构基础在沉井下沉中后期，容易出现下沉不均匀、突沉、翻沙等不利工况，下部井壁受拉，易出现沉井开裂风险，甚至沉井基础折断、破损而导致沉井基础废弃。圆形截面沉井为中心对称结构，下沉易于定位，但圆形截面沉井井孔一般为行列式布置，同样存在矩形截面沉井的缺陷。若采用多圆孔式井孔布置，虽然受力较好，但由于孔多，在平面内各圆孔间存在较大面积的实体，在沉井基础下沉过程中实体下的土体较难清除，会造成其正面阻力较大，下沉困难且井身混凝土数量也较多，会增加更多机械、人力使其下沉，对工期也不利，较多的井身混凝土增加了施工成本。
发明内容
本实用新型的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种基础下沉安全性更有保障，同时减少工期和降低成本的悬索桥重力式锚碇多孔环形基础。
本实用新型采用以下技术来实现上述目的：
一种悬索桥重力式锚碇多孔环形基础，包括圆环柱形内壁，在所述的圆环柱形内壁外间隔环套有圆环柱形外壁，在内壁和外壁之间的环形区域内浇筑有混凝土并且预埋有甩头钢筋，沿内壁和外壁之间的环形区域的圆周方向均匀间隔安装有多个竖直钢管作为井孔，在所述的内壁的空腔中固定有十字形隔墙将内壁的空腔平均分成四个扇形区；所述的外壁的底部内侧设置有单侧斜尖状外壁刃脚，井孔的底部和十字形隔墙壁的底部分别设置有箭头状刃脚，在所述单侧斜尖状外壁刃脚上部的外壁的内壁上、井孔的箭头状刃脚上部的井孔内外侧壁上以及十字形隔墙壁的箭头状刃脚上部的十字形隔墙壁内外侧壁上分别设置有凸缘。
与现有技术相比，本实用新型有益效果是：
本锚碇基础为多孔环形基础，中间为一圆环柱形内壁，圆环柱形内壁外间隔有圆环柱形外壁，沿内壁和外壁之间的环形区域的圆周方向均匀间隔有多个井孔，在所述的内壁的空腔中固定有十字形隔墙将内壁的空腔平均分成四个扇形区，该结构为一种完全对称结构，易于定位，解决了下沉中的扭转问题。一方面，该基础在水平土压力作用下发挥了圆形截面拱效应，井壁基本为全截面受压结构，充分发挥了混凝土抗压强度高的特点，基础下沉安全性更有保障；另一方面，截面中心四个扇形区和内外壁之间环形区域的多个环形方向布置的井孔尺寸空间大，可以大量机械人工操作施工，可以加快施工进度，保证施工工期；最后，沿内壁和外壁之间的环形区域的圆周方向均匀间隔有多个井孔，可以减少井内井壁和隔墙的实体面积，以便从小井孔底部辅助取土，以辅助沉井均匀对称下沉，可以加快施工进度与顺利度，而且，井内壁和隔墙面积减少，填充的混凝土也相对减少，也能同时减少工期和经济成本。该基础能保证施工安全，避免非对称结构基础在沉井下沉中后期，容易出现下沉不均匀、突沉、翻沙等不利工况时，下部井壁受拉，易出现沉井开裂风险，甚至沉井基础折断、破损而导致沉井基础废弃。同时能节约工期和施工成本。
附图说明
图1是本实用新型的悬索桥重力式锚碇多孔环形基础的俯视图；
图2是图1所示的结构的A-A剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做出进一步说明：
如附图所示，本实用新型的一种悬索桥重力式锚碇多孔环形基础，包括圆环柱形内壁2，在所述的圆环柱形内壁外间隔环套有圆环柱形外壁1，在内壁和外壁之间的环形区域内浇筑有混凝土并且预埋有甩头钢筋，沿内壁和外壁之间的环形区域的圆周方向均匀间隔安装有多个竖直钢管3作为井孔6，在所述的内壁的空腔中固定有十字形隔墙4将内壁的空腔平均分成四个扇形区5；所述的外壁1的底部内侧设置有单侧斜尖状外壁刃脚8，井孔6的底部和十字形隔墙壁的底部分别设置有箭头状刃脚9，在所述单侧斜尖状外壁刃脚8上部的外壁1的内壁上、井孔6的箭头状刃脚9上部的井孔内外侧壁上以及十字形隔墙壁的箭头状刃脚9上部的十字形隔墙壁内外侧壁上分别设置有凸缘10。所述单侧斜尖状外壁刃脚8和箭头状刃脚9的作用是基础下沉时切削土体，有利于基础下沉。所述凸缘10的作用在于固定并强化沉井下沉就位后浇筑的封底混凝土与沉井形成连接良好的整体结构。
该基础为中心对称结构。环形内壁为具有一定强度、刚度、稳定性的钢板材质，十字隔墙为钢板材质。所述外壁1、井孔、十字形隔墙壁均为一定强度、刚度和稳定性的钢板材质。
本结构的施工方法包括以下步骤：
第一步，预制多个环形基础，每一个所述的环形基础包括圆环柱形内壁2，在所述的圆环柱形内壁外间隔环套有圆环柱形外壁1，在内壁和外壁之间的环形区域内浇筑有混凝土并且预埋有甩头钢筋，沿内壁和外壁之间的环形区域的圆周方向均匀间隔安装有多个竖直钢管3作为井孔6，在所述的内壁的空腔中固定有十字形隔墙4将内壁的空腔平均分成四个扇形区5；所述的外壁1的底部内侧设置有单侧斜尖状外壁刃脚8，井孔6的底部和十字形隔墙壁的底部分别设置有箭头状刃脚9，在所述单侧斜尖状外壁刃脚8上部的外壁1的内壁上、井孔6的箭头状刃脚9上部的井孔内外侧壁上以及十字形隔墙壁的箭头状刃脚9上部的十字形隔墙壁内外侧壁上分别设置有凸缘10。所述单侧斜尖状外壁刃脚8和箭头状刃脚9的作用是基础下沉时切削土体，有利于基础下沉。所述凸缘10的作用在于固定并强化沉井下沉就位后浇筑的封底混凝土与沉井形成连接良好的整体结构。
该基础为中心对称结构。环形内壁为具有一定强度、刚度、稳定性的钢板材质，十字隔墙为钢板材质。所述外壁1、井孔、十字形隔墙壁均为一定强度、刚度和稳定性的钢板材质。
第二步，将第一层环形基础放置在待安装位置，并在所述的第一层环形基础的扇形区5和井孔6内均匀对称取土，以保证环形基础均匀下沉，当第一层环形基础下沉至设定深度并整体稳定后，停止取土下沉。
第三步，在第一层环形基础上安装第二层环形基础，将第二层环形基础上的甩头钢筋与第一层环形基础上的甩头钢筋绑扎连接并且在连接处支模板浇筑混凝土，使第一层环形基础和第二层环形基础形成整体；
第四步，在所述的第一层、第二层环形基础的扇形区5和井孔内均匀对称取土，直至第一层环形基础下沉至设定深度并整体稳定后，停止取土下沉；
第五步，重复第三步-第四步在最上层的环形基础上安装上一层环形基础，直至第一层环形基础底部达到设计高程并稳定后停止施工；
第六步，在第一层环形基础的内壁空腔内底部以及外壁空腔内底部均浇筑封底混凝土至第一层环形基础的凸缘10顶部位置11处；
第七步，当封底混凝土达到设计强度后，在最上层环形基础的顶面上现浇盖板7。
上述实例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、材料、连接方式都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术基础上进行的等同变换和改进，均不应该排除在本实用新型的保护范围之外。
