开拓地连墙基础新思路——桥梁地下连续墙基础发展与展望( 二 )


2006年竣工的国道209线河津至临猗一级公路某净跨径50 m刚架拱天桥 , 采用井筒式地连墙作为重力式U形桥台的基础 。 基础平面如图3a , 深20m , 这是我国公路桥梁的首次应用 。 依托该工程开展了科研 , 取得了有益的成果 。
延安延河大桥扩建新桥3孔净跨径30m空腹式石拱桥的桥台 , 采用了横向2室矩形井筒式地连墙基础 , 基础平面如图3b , 深约12.9m 。

图3 井筒式地连墙基础应用实例(单位:cm)
值得注意的是 , 上述3座桥均位于黄土地区 。
国内还有个别桥梁也开展了规模和布置与上述情况类似的应用实践 。
2.国内桥梁探索研究
苏通大桥方案研究阶段对悬索桥锚碇设计提出了井筒式地连墙基础概念(图4) 。 外轮廓尺寸72m×59.6m , 深86m , 墙厚2.0m 。 该方案从地质条件、规模、受力特征等都是典型井筒式地连墙基础 。 该桥悬索桥方案未予实施 。

图4 苏通大桥锚碇井筒式地连墙基础概念设计方案(单位:cm)
清远西江特大桥提出了一种分体井筒式地连墙锚碇基础方案 。 采用在顺桥向净距为12.3m、前后分体设置的矩形井筒式地连墙基础 , 单个井筒平面尺寸42 m(横)×18.6 m(顺) , 墙厚均为1.2 m , 分成8个格室 。 基础的总深度在37.2~53.3m , 墙体嵌入中风化岩层深度不小于3 m 。 进行了理论计算 , 得出了有关分析结论 。 建设中的四川卡哈洛金沙江大桥设计采用了类似方案 。
3.日本的工程应用实践
如前所述 , 日本桥梁地连墙基础应用广泛和成熟 , 其中就包括井筒式地连墙基础 , 而且是日本开创了井筒式地连墙桥梁基础工程实践的先河 。 迄今为止 , 日本已在数十座桥梁中采用了井筒式地连墙基础 。
积极探索中的地连墙复合基础
国内还没有地连墙复合基础工程应用实例 , 但几座悬索桥做了一定设计探索 , 并有望在最新的工程中付诸实施 。
1.江阴长江大桥初步设计方案
该桥北锚碇曾设计过地连墙复合基础方案 。 采用矩形井筒式布置(图5) 。 先对基底一定厚度地基进行加固处理 , 然后在格室内开挖21m , 再施工封底底板和内部结构 。 该方案尽管墙体均采用地连墙 , 但对内部土体进行了开挖 , 并设置了底板 , 因而不成为井筒式地连墙基础而是复合基础 。 该方案未予实施 。

图5 江阴大桥北锚碇地连墙复合基础设计方案(单位:cm)
2.南京长江四桥初步设计方案研究
为降低投入及施工风险 , 早在2006年初步设计时就对北锚碇研究设计了三个新型地连墙复合基础方案 。 三个方案均在外围构筑外径70m圆形地连墙 , 厚1.5m , 墙底进入泥质胶结强风化粉砂岩 。 不同之处在于:方案一(图6a):条壁式地连墙复合基础 。 筒内上部开挖28m土体后采用逆筑法施工上半部基础 。 恰纳卡莱大桥锚碇基础与该方案十分类似 。 方案二(图6b):圆形井筒式地连墙复合基础 。 下半部分属于典型的井筒式地连墙 , 上部约一半深度进行基坑开挖并施工扩大基础 。 方案三(图6c):条壁式地连墙群复合基础 。 外周为地连墙 , 下半部内部为条壁式地连墙群 , 上部超过一半深度进行基坑开挖并施工扩大基础 。 上述方案由于缺乏规范依据、设计施工技术不成熟、数值计算变形超标等原因而均未予推荐 。

图6 南京长江四桥锚碇地连墙复合基础设计方案(单位:cm)
3.张皋长江通道设计方案
在设计的世界第一悬索桥——主跨2300m的张皋长江通道悬索桥锚碇拟采用地连墙复合基础方案 。 该方案与前述江阴大桥初设方案类似 , 但在外周地连墙构造上有区别 , 且整体规模更大 。 地连墙采用矩形井筒式布置 , 平面外轮廓尺寸105m×70m , 中分18个隔室 , 墙厚1.5m , 外墙深70m , 内墙深57m , 墙段间采用刚性接头 。 先对基底17m厚地基进行处理 , 然后在格室内开挖40m , 再施工封底底板和内部结构 。 为保证整体性及受力需要 , 外周采用双层地连墙布设 , 墙间净距3m , 并设置小格室 。 在对基础内部实施开挖前 , 先对外周双层地连墙之间的土体进行开挖并浇筑封底和填芯混凝土 。 预期该桥该方案的成功实施 , 必将在地连墙复合基础方面取得突破性成就和示范性效果 。
循序推进完全地连墙基础的应用
自20世纪90年代特别是近15年以来 , 国内已有不少学者和工程师将日本相关研究成果和资料引入国内 , 并结合科研项目和工程实践相继开展了试验研究、理论分析和设计探索 , 对计算分析和设计方法做了有益的探讨 , 反映出桥梁工程界对完全地连墙基础付诸实践的极大兴趣和积极性 。 但令人遗憾的是 , 一直以来特别是在我国桥梁高速发展的近20年里 , 完全地连墙基础在我国桥梁领域的应用仍少之又少 , 原因是多方面的 。

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