锚碇基础介绍(共27页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上第5章 锚碇基础 5.1悬索桥及其锚碇悬索桥，是指以悬索为主要承重结构的桥，由主缆、主塔、加劲梁、锚碇、吊索、桥面、等部分组成，如图5-1所示，是跨越能力最强的桥型，目前跨度1000m以上的桥几乎都采用了这种形式。图5-1 悬索桥结构示意图悬索桥的主缆是柔性结构，为对其两端进行约束，可采用两种方式：一是将两端锚于悬索桥的加劲梁上，成为自锚式，这种方式适用于跨度较小的桥。另一种是地锚式，即通过锚碇将主缆固定于桥头岸边的岩石或土层中，这也是目前应用最为广泛的形式。因此，锚碇也是悬索桥的主要承载结构之一。锚碇的形式与桥位区的地形及地质条件密切相关。当桥头的岸边有坚固的岩层时，主缆可通过隧道式锚碇或岩锚的方式锚固在岩石中。图5-2所示为乔治华盛顿大桥新泽西侧的隧道式锚碇。图5-2隧道式锚碇（乔治华盛顿大桥新泽西侧）如果岸边没有合适的锚固岩层，则可采用重力式锚碇，其主要组成部分包括锚体、散索鞍支墩、锚室和基础等。其中，基础可采用沉井、桩、地下连续墙等形式。这将在下节详细介绍。根据上述介绍，锚碇的锚固形式可归纳为：无论采用何种锚固形式，都需通过散索鞍座或喇叭形散索套将原来捆紧的钢丝索股分开，然后逐股锚固。图5-4为散索鞍座示意图，一般置于主缆锚固体之前，除可将主缆分散为索股外，还能使分散后的主缆转角。图5-4 散索鞍分散主缆示意图若主缆分散后不需要转角，则可采用喇叭形散索套，如图5-5所示。喇叭形散索套的内表面适应主缆从捆紧状态逐渐变化到分散状态，其本身依靠置于散索套小口端的摩擦套箍固定位置。图5-5 喇叭形散索套分散主缆示意图展开后的索股通过一定的方式将其所受拉力传给锚体或锚塞体。如图5-6所示，其主要传递方式有5种：图中（a）所示是早期采用的方式（20世纪前半叶）。索股的拉力通过数节眼杆形成的眼杆链传至锚固块后方的后锚梁。眼杆链与锚固块之间的是分离的，以保证拉力全部传至后锚梁。这种方式施工工艺繁杂且不经济，现已很少使用。（b）是采用上端有螺纹的钢杆代替眼杆传递索股力。当钢杆过长过重时，会给施工带来困难。上述两种传递方式的主要目的是保证传至锚体的索股力不在锚体中产生拉应力。当引入预应力技术后，使得索股力的传递可采用更为灵活方便的方式：如（c）中所示，锚固块中施加预应力后，其钢杆的长度只要保证他与锚体混凝土之间有足够的黏结力传递索股力即可，其长度可较（b）中的长度大大减小。（d）中在混凝土在前锚面通过基板将连接索股的螺杆直接与预应力筋相连，将索股力传至锚体。在（e）中，索股穿过锚固在锚体中的锚管后，固定在后锚面。图5-6 索股力传给锚体（锚塞体）的方式5.2 重力式锚碇基础的类型为承受由主缆传来地的巨大的拉力（以江阴长江大桥南侧锚碇为例，主缆传给锚碇的拉力约为6. 4×105kN，分解后，其水平分力约为5. 5×105 kN。），锚碇系统需提供足够的抵抗力，它来自于锚体和基础的重力以及土层或岩体的阻力。总体上讲，锚碇在施工及运营期间受力特点及相应要求并不完全相同。对重力式基础，在施工期间主要是自身重力，作用于竖向，此时，应保证地基承载力和沉降要求；而在运营期间，除上述荷载外，还将收到主缆传来的拉力，此时除上述要求外，还需重点保证锚碇不会发生水平滑移和倾覆，即应满足稳定性条件。同时，在运营期间，还需将基础的沉降和水平位移控制在容许范围内。为使锚碇有足够的安全性，通常会尽可能将锚碇基础置于基岩或性质良好的土层上。为满足上述要求，根据地层情况、荷载大小等条件的不同，重力式锚碇的基础形式可选为浅埋扩大式、沉井（沉箱）式、地下连续墙式、桩式等，但总的来看，锚碇基础的尺寸通常很大，除承受竖向力外，还要承受很大的水平力及弯矩。5.2.1 浅埋扩大式基础当基岩或良好土层深较浅时，可采用浅埋扩大基础，亦称直接基础型。与其他基础形式相比，浅埋扩大基础的结构形式简单，施工方便，是应首先考虑的基础形式。浅埋扩大基础多置于岩石上，置于土层时通常需对地基进行加固处理。此外，该类基础多在陆地或浅水区，采用明挖干施工。图5-7所示为浅埋扩大式基础的基本形式，为提高基础的稳定性，可将基础的底面作成前高后低的倾斜状，以抵消部分主缆拉力，如丹麦的大贝尔特（Great Belt）桥的基础底面就设置成与水平面呈10.4o的倾斜面；还可将基底作成锯齿状、台阶状等，甚至可以将型钢混凝土桩插入基础与基岩之间，以加大基底的水平阻力。锚碇还可设计成如图5-8的形式，如江阴长江大桥南锚、虎门大桥东锚、汕头海湾大桥南锚等，此时，基础与锚碇的其他部分已融为一体。图5-7 浅埋扩大式基础图5-8 连体浅埋扩大式基础图5-9所示为建于1996年？的厦门海沧大桥东航道大桥扩大基础。该桥为特大型三跨连续钢箱梁悬索桥，主跨长度为648m，两个边跨均长230m，全长1108m，单根主缆的拉力约为kN，在散索点处的入射角为12.4803o。根据主缆拉力及土层情况，确定锚碇采用扩大式基础。以东锚碇为例，选择强风化斜长花岗斑岩为持力层，其基本承载力s0不小于500kPa，最终确定出基础的底面尺寸为79.5m×57m，底面积为4531.5m2。其中，为提高基础的抗滑能力，基础底面设计成5.41%的倒坡；同时，为尽可能减小基底的压应力但同时又能保证基础的抗覆稳定性，基础的前端部分设计为箱型，而后部则采用实体形式。图5-9 厦门海沧大桥东航道大桥锚碇浅埋扩大基础（尺寸单位：cm）5.2.2 地下连续墙基础当基岩或良好土层埋深很大时，为给基础提供较强的持力层，可采用深埋基础形式。常用的深埋基础的形式有两类：地下连续墙基础及沉井基础。其中，地下连续墙基础适于场地处在陆地或浅水区，沉井基础的适用性则较强，可用于陆地、浅水区、深水区的施工。地下连续墙基础先以地下连续墙围成圆形或矩形截面的围护结构，然后用“逆作法”施做内衬，其作用是与连续墙一同承担坑外的土、水压力。挖至设计深度形成基坑，再浇筑底板，然后在其中灌注（填筑）混凝土或砂、水等增加重量，最后浇筑顶板形成基础，如图5-10所示。图5-10 地下连续墙基础可以看出，地下连续墙实际只是整个基础的一部分，其主要作用还是体现在围护功能，这与单独、直接承担上部结构荷载的地下连续墙基础是有很大差别的，本质上讲，它应属于深埋扩大基础。地下连续墙基础的关键在于地下连续墙的施工。作为围护结构，它具有刚度大、埋深大、施工精度高、对地层适应性强等优点。缺点是开挖遇到障碍物时难处理，墙体间的接缝处理不好易成为结构受力、防水的薄弱点，护壁泥浆会影响混凝土质量等。地下连续墙基础在国内外悬索桥中有着广泛的应用，如日本明石海峡北锚碇（1998）、国内的虎门大桥西锚碇（1997）、广州珠江黄埔大桥的南汊桥的南、北锚碇（2005）、武汉阳逻大桥（2007）南锚碇等采用了圆形的地下连续墙，而润扬长江大桥南汊桥主桥北锚碇（2005）则采用了矩形地下连续墙的形式。武汉阳逻长江大桥主桥为250m+1280m+440m的悬索桥，主缆设计拉力为kN。其南锚碇位于长江南岸的I级阶地，属长江冲积平原的高河漫滩，地势相对平缓。覆盖层为厚50.451.6m的第四系冲积亚黏土、淤泥质亚黏土、亚黏土夹亚砂土、粉砂、细砂、含砾细中砂及圆砾，下伏砾岩、砂岩。强风化砾岩岩性破碎，强度较低；弱风化砾岩完整性较好，饱和单轴抗压强度为12.829.4MPa之间；锚址区水文地质差，覆盖层地下水与长江水连通。针对上述特点，其南锚碇采用了圆形地下连续墙基础，以卵石、圆砾层作为基底持力层。如图5-11所示，连续墙外径73m，壁厚1.5m，内衬由上到下采用1.5m、2.0、2.5m不同的厚度，基坑开挖深度41.5m，底板厚度6m，坑内回填填芯混凝土，最后浇筑610m厚的钢筋混凝土顶板形成基础。图5-11 武汉阳逻长江大桥南锚碇圆形地下连续墙基础（尺寸单位：cm）润扬长江大桥南汊桥主桥为470m1490m470m的悬索桥，其北锚碇为亚黏土、亚黏土夹粉砂、淤泥质亚黏土、粉细砂、砾砂等第四系覆盖层，厚度47.5m48.5m，下为强风化、弱风化、微风化花岗闪长岩、花岗斑岩，地下水位受长江水位影响明显，枯水期地下水标高1.5m1.6m，丰水期3.6m4.1m。经与沉井基础、圆形地下连续墙基础等方案比较后，最终选取了矩形地下连续墙基础方案。如图5-12所示，北锚碇基础基岩埋深约50 m，基坑平面尺寸为69 m×50 m，开挖深度达48 m，采用壁厚1.2 m的地下连续墙和12道钢筋混凝土支撑作为围护结构。基础底板浇筑后，基坑内设置的3道纵隔板、4道横隔板将基础分为20个隔舱，除2个隔舱填混凝土，2个隔舱灌水外，其余16个隔舱均填砂，除可起到调节基础重心的作用外，也节省了混凝土的用量。图5-12 润扬长江大桥北锚碇矩形地下连续墙基础除以地下连续墙作为基坑的支护结构外，还可以采用排桩支护形式，此时，一般要结合其他措施防止水向基坑内渗入，如可在排桩之间的土中钻孔，然后进行高压注浆。也可采用冻结法在基坑周围形成冻结帷幕来阻水，润扬长江大桥的南锚碇就采用了排桩加冻结帷幕的方法，并取得了很好的效果，其排桩围护结构如图5-13所示。图5-13 润扬长江大桥南锚碇排桩围护结构5.2.3 沉井基础与地下连续墙基础相比，沉井基础除可用于处在陆地或浅水区的场地外，还可在深水区施工，是锚碇基础的一种重要形式。锚碇沉井基础也有2种形式，即现场就地浇筑下沉的一般沉井及先在岸边预制好，然后浮运至井位下沉的浮运沉井，也称为设置沉井。前者如江阴长江大桥（1999）北锚碇基础、南京长江第四大桥（在建）北锚碇基础等，后者如日本南、北赞濑户桥南锚及中间锚碇及丹麦大贝尔特桥等。江阴长江大桥为336.5m+1385m+309.4m的单孔简支钢箱悬索桥，其北锚碇所在的地层由淤泥质亚黏土与松散亚砂土、亚砂与亚黏土互层和粉细砂、硬塑或半坚硬的粉质黏土层并夹有粉细砂、密实的细砂，含砾中粗砂层等组成的厚度78m86 m的覆盖层，下为石灰岩。地下水位在地表下l2m，20m40 m和50 m以下存在两层承压水层，并与长江水相连通。考虑到锚碇所承受的主缆拉力巨大、基岩上覆盖土层厚、地下水丰富等原因，经综合比较分析，选择长69m、宽51m、高58m的特大沉井作为锚碇基础，如图5-14所示，沉井在平面上分为36个隔舱，竖向分为11节，并在沉井后段隔舱中填砂、填水，增加基础的重量，并使其重心后移，为提高基础的稳定性。图5-14 江阴长江大桥北锚碇沉井基础（尺寸单位：cm）（书P38）5.2.4 桩基础与前述基础相比，桩基是锚碇基础很少采用的形式，这主要是因为桩基结构相对较轻，而作用机理比较复杂，设计者对其在运营期间能否有效控制位移并无很大把握。目前，锚碇桩基的应用在国内尚无先例，不过在国外则有成功的应用，如1997年建于美国洛杉矶的文森特桥( Vincent Thomas Bridge)及2007年在加利福利亚建成的新卡圭尼兹大桥( New Carquinez Bridge)。新卡圭尼兹大桥位于旧金山海湾，其跨度为147 m+ 728 m+ 181 m，相应的地层为：上部为厚度15 24 m的软土、松砂，下为基岩。此外，地下水位高，地震时砂土可能会发生液化。该桥的南锚碇采用了桩基形式，如图5-15所示。所采用的桩为直径760mm的现场灌注钢管管桩( Cast-in-Situ-Steel Pipe Pile)，共计380根，桩距为2. 63倍桩径，为抵抗缆索的拉力, 其中有占总数55% 的桩为斜桩，斜率达1：3。图5-15 新卡圭尼兹大桥锚碇桩基础示意图除上述单独使用的桩基础外，还可将桩与浅埋扩大基础及沉井基础等结合起来，形成复合基础。如葡萄牙的萨拉大桥扎（四月二十五大桥）（1966）的北锚碇就采用了前端12个直径3.7m圆形沉井与后端44根钻孔桩相结合的混合基础方式。此外，虎门大桥的西锚碇基础在初步设计时也考虑采用前端沉井，后端为桩基的复合型基础。这种“前井后桩”的方案充分考虑了锚碇基础的受力特点，即锚碇施工期间，由沉井和桩共同承担锚体重量，而大桥工程完成的运营阶段，在主缆索力作用下，锚碇重力将主要作用于前端沉井上并与基底产生的摩阻力来平衡主缆水平力，因此桩基仅在施工阶段发挥作用，这较单独采用沉井基础更为节省材料，只是后来进一步的详勘的结果表明，其下部弱风化岩面高差过大，不宜采用沉井方案，最终采用了圆形地下连续墙基础方案。5.3 重力式锚碇基础的设计5.3.1 锚碇（地基）验算的内容及要求从施工阶段到桥梁运营阶段，锚碇地基的受力具有不同的特点：（1）在基础浇筑完成后，地基受力比较均匀。（2）基础之上的锚体浇筑后，由于锚体通常后重前轻，故属基底后端压应力较大，前端压应力较小的后倾偏心受压状态。（3）在运营阶段，在巨大的主缆拉力作用下，基底压应力变为前大后小的前倾状态。所以应根据验算内容选择不同的阶段（荷载工况）进行验算。可以看出，锚碇地基既有与一般桥梁基础相同的受力特性，又有自身的特点，但现行规范中并无专门针对锚碇基础的内容，所以其设计除应满足现行公路桥涵地基与基础设计规范外，并参照并无正式发行的公路悬索桥设计规范（报批稿），此外，也参考国外特别是日本的相应规范及标准。锚碇地基的验算内容包括以下几个方面：（1）持力层承载力应对施工到运营阶段不同的受力情况进行地基承载力验算。按公路桥涵地基与基础设计规范要求，应满足轴心荷载作用下 （5.1）式中p基底的平均压力，按作用短期效应组合计算；fa 修正后的地基承载力容许值。偏心荷载作用下 （5.2）式中pmax基底的平均压力，按作用短期效应组合计算；gR地基承载力容许值抗力系数，可取为1.25。（2）锚碇基础偏心距在施工阶段、运营阶段，要求在偏心荷载作用下，基底不能与地基岩（土）层脱离，即按简化算法计算时，基底受压偏心距不得大于基底截面核心半径。（3）锚碇整体抗滑动能力锚碇整体抗滑动稳定安全系数 （5.3）计算时所采用的荷载不考虑分项系数和组合系数的作用标准值组合或偶然作用（地震除外）标准值组合。（4）锚碇抗覆稳定性抗倾覆安全系数 （5.4）计算时荷载的确定方法同抗滑计算。（5）地基沉降及锚碇水平位移为避免锚碇的位移对桥梁结构产生不良影响，应限制其下沉量及水平位移量，其容许值应根据结构的要求来确定，例如，参照日本的经验，散索鞍支墩上散索转点成桥后容许水平位移不得大于中跨跨径的1/6000。位移计算时应采用对应于荷载长期效应组合。5.3.2 锚碇受力分析（1）浅埋扩大基础图5-16所示为扩大式基础锚碇的受力示意图，其中以实线表示实际的作用力，以虚线表示其分力或合力。图5-16 扩大式基础锚碇受力示意图图中T主缆在散索鞍支点处的拉力，其水平方向及竖向的分力分别为Tx、Ty；G锚碇的重量；N地基对锚碇基础的法向反力；F沿基础底面方向的摩擦力，且有F=mN，为基础底面的摩擦系数。ex、ey、eG、eNTx、Ty、G、N对O点的力臂；q基础底面与水平面的夹角。下面以基础底面水平即q =0为例进行分析。为保证锚碇的抗滑稳定性，应有 （5-5）并结合竖向平衡方程 （5-6）容易得到 （5-7）在设计时，为估算锚碇所需的重量，可将上式写为 （5-8）由于m的值总是小于1，故锚碇的重量应明显大于主缆拉力的水平分力。例如，当Tx=2Ty，m=1/3时，有G6.5Tx，说明保证锚碇不发生滑移所需的锚碇重量远大于主缆拉力的水平分力。另一方面，还需保证锚碇的抗覆稳定性，即 （5-9）上式基底压力合力N的大小可利用式（5-6）确定，即而其合理距O点的距离eN显然与基底压力的分布形式有关，最简单的方法是将其设为线性分布形式，按前述浅基础的计算方法，即很容易确定其大小及分布形式。此外，可以看出，设计时应使锚碇的重心尽量后移，这将使eG增大，有利于锚碇抗倾覆性的提高。（2）深埋基础这里的深埋基础主要是指前述沉井（沉箱）基础、地下连续墙基础等，其受力示意图如图5-17所示。图5-17 深埋基础锚碇受力示意图图中G1锚体的重量；G2基础（包括其中填充物）的重量；P侧面土层对基础的横向抗力；F沿基础底面方向的摩擦力；eG1、eG2、ePTx、Ty、G1、G2、P对O点的力臂。其余各量的意义同浅基础。与浅基础相似，为保证抗滑稳定性，应有 （5-10）对抗倾覆性验算，则有 （5-11）可以看出，横向抗力有利于（能够提高）锚碇基础的抗滑稳定性及抗倾覆能力，可采用前述刚性深基础的方法计算。由于锚碇基础的尺寸较一般基础大得多，其受力也更为复杂，为更为准确地确定其受力及位移，可采用有限元等数值方法进行更为精细的计算。5.3.3 锚碇基础的选型如前所述，目前锚碇基础的常用形式包括浅埋扩大基础、深埋扩大基础（地下连续墙基础）、沉井（沉箱）基础等，选择时需综合基础所受荷载大小、基础所在场地的水位地质条件、施工条件等因素的影响。1）荷载锚碇的作用是为主缆提供约束，因此锚碇的尺寸及基础形式与所受的主缆拉力的大小密切相关。对浅埋扩大基础来说，保证基础的抗滑、抗倾覆稳的重力及相应的摩擦阻力主要来源于锚块，因此锚碇能够承担的主缆拉力相对较小。相比之下，采用深埋扩大基础、沉井基础时，除锚体重量外，基础自身（及其中填充物）的重量、土（岩）层的横向抗力等也可提较大的阻力，因此可承担更大的主缆拉力。2）地质水文条件由于所受荷载很大，通常需选择良好的岩层或土层作为基础的持力层。当岩层埋深较浅时，可选择扩大式浅埋基础，如前述厦门海沧大桥东航道大桥的东锚碇基础。对非岩石地基，若需采用浅埋基础，可预先对地基进行加固。当岩层或良好土层埋深较大时，可采用沉井基础，如前述江阴长江大桥的北锚碇基础，或地下连续墙基础，如前述武汉阳逻长江大桥南锚碇基础，以及润扬长江大桥南汊桥北锚碇基础等。3）施工浅埋扩大基础采用明挖法施工，因此最为简单。沉井及地下连续墙基础的施工则较为复杂，整体上看：在施工过程中，沉井及地下连续墙都可起到支撑、挡土、挡水的作用，这是其主要优点。沉井基础适用性很强，可在陆地、浅水、深水区施工。但由于尺寸大，可能会出现下沉困难、基础倾斜、偏移等现象，因此，施工技术和控制往往是成败的关键。此外，排水下沉时对土层扰动较大，造成地表沉降、土层变形等，对周围结构物产生不良影响。地下连续墙多用在陆地或浅水区的施工，具有施工精度高、能用于各种土层的优点。在砂层中成槽时会有较大风险，遇强度较高时的岩石时成槽困难，此外，还有墙体接头漏水、墙体偏斜及墙体混凝土浇筑质量不高等风险。除上述技术问题外，除此之外，造价、工期等也是重要的影响因素。基础形式选定后，即可进行基础的设计计算，其基本原理及方法同一般的桥梁基础，但也应注意到它自身的特点及特殊要求。以下分别介绍浅埋扩大基础、沉井及地下连续墙基础的设计步骤。5.3.4 浅埋扩大基础的设计步骤（1）确定基础的基本尺寸锚碇基础的基本尺寸主要取决于地基在承载力、沉降以及锚碇在稳定性、水平位移控制等方面的要求，同时，还需满足基础在自身结构方面的要求。浅埋扩大基础有两种基本形式，一种是基础与锚体各有独立的基实体，另一种则将二者为一体。对浅埋扩大基础，保证锚碇抗滑移及抗倾覆稳定所需的重量主要由锚块提供，基础的主要作用是提供足够的基底面积，以满足地基承载力、基础抗倾覆等方面的要求。因此，应1）按地基承载力要求初步拟定基底尺寸。2）根据结构受力要求，初步拟定基础的厚度。（2）锚碇验算按5.3.1的方法进行验算，包括：地基承载力、偏心距、抗滑稳定性、抗倾覆稳定性等项目。其中在地基承载力、偏心距验算时，可假定基底压力为线性分布形式，采用与一般浅埋基础相似的方法计算。若抗滑稳定性不满足要求，可采用将基础底面设为倾斜面、做成台阶状等措施。浅埋扩大基础一般都置于岩石或经过加固处理的土层上，故通常不需要进行沉降验算，同样，也不需要进行水平位移验算。（3）基础结构设计与普通的浅埋基础不同，锚碇基础的尺寸很大，受力复杂，通常采用钢筋混凝土形式，应满足强度、变形及裂缝宽度等方面的要求，可按相应的钢筋混凝土设计规范进行计算设计，这里不再详细介绍。5.3.5 地下连续墙基础的设计步骤地下连续墙基础由地下连续墙、内衬、顶板、底板、填芯等组成。（1）确定基础的外部尺寸与浅埋扩展基础不同的是，基础的主要作用除为锚碇提供足够的地基承载力外，还需补充提供锚碇抗滑移及抗倾覆稳定所需的重力，因此，在确定基础尺寸时，应综合考虑这两方面的要求：1）应将基础置于良好的土层上，由此即可初步确定基础的高度。2）由地基承载力要求，确定所需的基础底面尺寸；考虑在暂不计入桩侧土的横向抗力的情况下，为满足抗滑及抗倾覆稳定性的要求所需的基础重量；综合上述要求，可初步确定基础的截面尺寸。（2）锚碇验算对地基承载力、偏心距、抗滑稳定性、抗倾覆稳定性、沉降及变形等项目进行验算，并可根据计算结果对基础尺寸进行调整。与浅埋扩大基础相比，地下连续墙基础的受力变形计算更为复杂。相对于承载力、稳定性等项目的验算，锚碇的沉降及水平位移需要更为精确的确定，而由于土的力学性质的复杂性、施工因素的影响等原因，这往往比较困难。与传统的计算模型及方法相比，采用有限元等数值方法计算时，可较好地模拟实际土（岩）层的分布形式及其性质，并可模拟基础的整个施工过程，是目前确定锚碇位移及内力最好的计算方法，但其计算工作量较大。（3）基础结构设计地下连续墙基础的基坑开挖范围及深度都很大，因此其围护结构需要有足够的强度，故采用地下连续墙+内衬的形式，采用逆作法施工。根据结构的受力特点，内衬多采用上薄下厚的方式，其设计计算方法属基坑工程的内容，此处不做介绍。基础的顶板及底板则分别承受锚体传来的荷载及地基反力，应按所受荷载的大小确定板厚并配置钢筋。5.3.5 沉井基础的设计步骤沉井基础的设计步骤与上述基础相似，即：（1）基础外部尺寸的确定；（2）地基承载力、偏心距、抗滑稳定性、抗倾覆稳定性、沉降及变形等项目的验算；（3）基础结构设计。沉井基础与地下连续墙基础同属于深埋基础，他们与土（岩）之间的相互作用机理也十分相似，因此上述前两项的计算设计可参考地下连续墙基础的相应部分。而作为锚碇基础的沉井，其结构形式与前述沉井基础并无本质区别，只不过尺寸相对较大，因此其相应的设计计算可参照第4章的相关内容。5.4锚碇基础的施工沉井基础的施工方法在第4章已有介绍，以下主要介绍浅埋扩大基础及地下连续墙基础的施工。5.4.1 浅埋扩大基础的施工其施工过程包括锚碇基坑的开挖及锚碇基础的浇筑。以下结合海沧大桥东锚碇基础简要介绍基础的施工过程。（1）基坑开挖开挖的目的是露出持力岩层（或土层），以便于基础的施工。同一般基坑工程一样，若地下水位处于基坑底面以上，则需进行降水，保证基坑的干开挖作业及锚碇的施工。为保证基坑的稳定性，基坑通常还需采用相应的支护。相比之下，放坡开挖的施工既经济，又方便，是锚碇基坑施工经常采用的开挖形式。海沧大桥东锚碇基础位于牛头山前沿斜坡地带与东渡码头后缘平坦地带交界处，基坑底面为73.5m´52m的长方形，基坑的最大深度约37.3m。根据地勘资料，地下裂隙较为丰富，且地下水位高于基底高程，故需采用降水措施。结合抽水试验资料，经计算，在基坑东、南、北三侧共布置9个管井进行降水。基坑处于流纹质晶屑凝灰熔岩、斜长花岗岩中，具有较高的强度，故采用放坡开挖，并用锚杆+钢筋网+喷混凝土对边坡进行支护和防护，对大高度边坡及局部节理发育的不稳定边坡采用预应力锚索进行加固，如图5-18所示。开挖施工时，地表土层采用反铲挖掘机开挖，岩层则主要用小爆破法开挖，以尽量减小对边坡稳定性的影响。挖至基坑底面以上2m后，则禁止采用爆破开挖，以不影响地基的强度。图5-18 锚碇基坑开挖及支护（2）锚碇基础浇筑锚碇的体积很大，若措施不当，混凝土在施工阶段所产生的温度应力可能会导致结构的开裂，影响锚碇的强度及耐久性，因此施工过程中需解决的关键问题就是大体积混凝土的施工。这里仍以上述锚碇为例进行说明。锚碇长74m，宽52m，标高61.5m，混凝土总方量约为7.5万m3。根据其结构特点，将整个锚碇分块浇筑。如图5-19所示，基础与锚块被分割为南、北锚块及南、北箱型基础共4块，各块之间设2m宽的后浇带。为控制混凝土的温度，锚块分28层浇筑，箱型基础分5层浇筑，如图5-20所示。图5-19 锚块及基础分块图（尺寸单位：m）图5-20锚块及基础分层图（尺寸单位：cm）锚碇混凝土的等级为C30。为控制混凝土的温度，除分块、分层浇筑外，还采用了砂石料和拌合水预冷、控制运输过程中混凝土温度、在锚块混凝土中设置冷却管利用海水降温等措施，并通过埋设温度仪监测大体积混凝土的温度。后浇带采用C30微膨胀混凝土，以防止因混凝土收缩使后浇带丧失连接功能。同样，为防止其温度过高，也采取了上述降温措施。5.4.2 地下连续墙基础的施工其施工的主要包括地下连续墙施做、分层逆筑内衬并开挖基坑、浇筑基础实体等主要步骤，以下结合广州珠江黄埔大桥南汊桥南锚碇基础进行介绍。锚碇基础示意图（尺寸单位：cm）（1）地下连续墙施工本工程的地下连续墙为内径70.6m，壁厚1.2m的圆形结构。1）分段地下连续墙通常采用分段开挖的形式。图5-21所示为本基础地下连续墙的分段形式，其施工槽段分为I期、II期，前者采用三铣成槽，后者采用一铣成槽，各25个槽段，共50个槽段。图5-21 地下连续墙槽段断面示意图（尺寸单位：cm）2）导墙施工导墙设置在槽口上部，其作用是保护槽口以防止槽壁顶部坍塌，保证槽段位置的准确性，支撑施工设备，接长钢筋笼等。本工程的导墙由两个L形的钢筋混凝土墙组成。3）槽段开挖采用液压抓斗、铣槽机开挖。开挖过程中，通过循环的泥浆保护槽壁，防止坍塌，同时泥浆在循环过程中，还可带出挖下的土、岩碎屑。4）清孔即利用循环泥浆将沉在槽底的土、岩碎屑清理干净。5）验槽检验槽孔位置是否准确及宽度、深度、垂直度等是否满足要求。6）下钢筋笼按槽段的尺寸制作好钢筋笼，在清孔完毕并验收后，用履带吊机将钢筋笼下放到位。7）浇筑混凝土混凝土由拌合楼生产后，泵送至贮料斗，装满后通过漏斗灌入导管，导管底面距槽底30cm。当埋管深度接近6m时，向上提管并拆除提上的管节。重复上述过程，直至混凝土面高出设计值50cm。地下连续墙施工完成后，还在墙底进行了帷幕灌浆，保证地下水不从墙底渗入基坑。（2）基坑降水采用管井降水，布置在四条轴线的45o角线上。（3）内衬施做和基坑开挖内衬施做与基坑开挖同时进行，采用逆筑法施工。如图5-22所示，基坑在平面内分为8个内衬作业区，内衬也相应地分为8个节段，沿深度方向分9层。内衬主体采用C30混凝土。为避免出现孔隙，层与层之间的接缝处采用C30自密实混凝土，各层的后浇段与已浇段之间采用C30微膨胀混凝土。图5-22 基坑作业区划分示意图每层的开挖采用岛式法施工，即先开挖内衬作业区并施做衬砌，全部完成后，再开挖中心区土体，因为这部分土体可起到临时压载的作用，有利于基坑的稳定性及支护结构的受力。其中，内衬工作区以对称形式开挖，即开挖顺序依次为1、5、3、7、2、6、4、8。（4）基坑施工监测锚碇基坑属大型基坑，通过监测，可了解基坑围护结构、土层的受力变形情况及地下水的情况等内容，对确保基坑及周围环境的安全及指导施工具有重要的意义。监测的内容包括：1）内衬顶部的水平及竖向位移；2）地下连续墙墙体侧向变位；3）地下连续墙钢筋应力；4）内衬应力；5）坑外孔隙水压力；6）土压力；7）坑外地下水位；8）坑外地表土层水平及竖向位移。其具体实施方法这里不作介绍。（5）基础顶板、底板、填芯等部分的施工1）设置排水系统在基坑底部布置临时排水系统，由盲沟和集水井组成。2）垫层施工混凝土垫层厚度20cm，并在底部每1m间隔插长度1。5m的F25钢筋，并保证在混凝土面以上至少90cm。3）底板施工底板分层浇筑，每层厚度0.5m。为降低混凝土温度，在其中设2层冷却管，分别在底层钢筋安装完毕及底层混凝土浇筑完成后安装。每次浇筑前，将上一层的混凝土表面凿毛，并清洗干净。按上述方法，分层将全部底板浇筑完成。4）填芯施工填芯分8层施工，除第7层的厚度为1.5m外，其余各层的厚度均为2m。填芯的第1、第8层为实心体，施工工艺与底板类似，但不需设置冷却水管。其余各层在靠黄埔侧设有31个空腔，需使用模版施工。5）顶板施工顶板在纵、横轴线位置设十字形后浇带，宽2m，有顶板等厚，将顶板分为4个扇体。每个扇体分3层施工，底层厚1.5m，以上2层厚2m。顶板的施工工艺与底板基本一致，其中后浇带钢筋采用镦粗直螺纹连接，顶面除与锚体连接部分外，需要收浆抹平。专心-专注-专业