錨碇基礎(chǔ)介紹

1、第5章 錨碇基礎(chǔ) 5.1懸索橋及其錨碇懸索橋，是指以懸索為主要承重結(jié)構(gòu)的橋，由主纜、主塔、加勁梁、錨碇、吊索、橋面、等部分組成，如圖5-1所示，是跨越能力最強(qiáng)的橋型，目前跨度1000m以上的橋幾乎都采用了這種形式。圖5-1 懸索橋結(jié)構(gòu)示意圖懸索橋的主纜是柔性結(jié)構(gòu)，為對其兩端進(jìn)行約束，可采用兩種方式：一是將兩端錨于懸索橋的加勁梁上，成為自錨式，這種方式適用于跨度較小的橋。另一種是地錨式，即通過錨碇將主纜固定于橋頭岸邊的巖石或土層中，這也是目前應(yīng)用最為廣泛的形式。因此，錨碇也是懸索橋的主要承載結(jié)構(gòu)之一。錨碇的形式與橋位區(qū)的地形及地質(zhì)條件密切相關(guān)。當(dāng)橋頭的岸邊有堅(jiān)固的巖層時(shí)，主纜可通過隧道式錨碇或巖

2、錨的方式錨固在巖石中。圖5-2所示為喬治華盛頓大橋新澤西側(cè)的隧道式錨碇。圖5-2隧道式錨碇（喬治華盛頓大橋新澤西側(cè)）如果岸邊沒有合適的錨固巖層，則可采用重力式錨碇，其主要組成部分包括錨體、散索鞍支墩、錨室和基礎(chǔ)等。其中，基礎(chǔ)可采用沉井、樁、地下連續(xù)墻等形式。這將在下節(jié)詳細(xì)介紹。根據(jù)上述介紹，錨碇的錨固形式可歸納為：無論采用何種錨固形式，都需通過散索鞍座或喇叭形散索套將原來捆緊的鋼絲索股分開，然后逐股錨固。圖5-4為散索鞍座示意圖，一般置于主纜錨固體之前，除可將主纜分散為索股外，還能使分散后的主纜轉(zhuǎn)角。圖5-4 散索鞍分散主纜示意圖若主纜分散后不需要轉(zhuǎn)角，則可采用喇叭形散索套，如圖5-5所示。喇

3、叭形散索套的內(nèi)表面適應(yīng)主纜從捆緊狀態(tài)逐漸變化到分散狀態(tài)，其本身依靠置于散索套小口端的摩擦套箍固定位置。圖5-5 喇叭形散索套分散主纜示意圖展開后的索股通過一定的方式將其所受拉力傳給錨體或錨塞體。如圖5-6所示，其主要傳遞方式有5種：圖中（a）所示是早期采用的方式（20世紀(jì)前半葉）。索股的拉力通過數(shù)節(jié)眼桿形成的眼桿鏈傳至錨固塊后方的后錨梁。眼桿鏈與錨固塊之間的是分離的，以保證拉力全部傳至后錨梁。這種方式施工工藝繁雜且不經(jīng)濟(jì)，現(xiàn)已很少使用。（b）是采用上端有螺紋的鋼桿代替眼桿傳遞索股力。當(dāng)鋼桿過長過重時(shí)，會給施工帶來困難。上述兩種傳遞方式的主要目的是保證傳至錨體的索股力不在錨體中產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)引入

4、預(yù)應(yīng)力技術(shù)后，使得索股力的傳遞可采用更為靈活方便的方式：如（c）中所示，錨固塊中施加預(yù)應(yīng)力后，其鋼桿的長度只要保證他與錨體混凝土之間有足夠的黏結(jié)力傳遞索股力即可，其長度可較（b）中的長度大大減小。（d）中在混凝土在前錨面通過基板將連接索股的螺桿直接與預(yù)應(yīng)力筋相連，將索股力傳至錨體。在（e）中，索股穿過錨固在錨體中的錨管后，固定在后錨面。圖5-6 索股力傳給錨體（錨塞體）的方式5.2 重力式錨碇基礎(chǔ)的類型為承受由主纜傳來地的巨大的拉力（以江陰長江大橋南側(cè)錨碇為例，主纜傳給錨碇的拉力約為6. 4105kN，分解后，其水平分力約為5. 5105 kN。），錨碇系統(tǒng)需提供足夠的抵抗力，它來自于錨體和基

5、礎(chǔ)的重力以及土層或巖體的阻力?？傮w上講，錨碇在施工及運(yùn)營期間受力特點(diǎn)及相應(yīng)要求并不完全相同。對重力式基礎(chǔ)，在施工期間主要是自身重力，作用于豎向，此時(shí)，應(yīng)保證地基承載力和沉降要求；而在運(yùn)營期間，除上述荷載外，還將收到主纜傳來的拉力，此時(shí)除上述要求外，還需重點(diǎn)保證錨碇不會發(fā)生水平滑移和傾覆，即應(yīng)滿足穩(wěn)定性條件。同時(shí)，在運(yùn)營期間，還需將基礎(chǔ)的沉降和水平位移控制在容許范圍內(nèi)。為使錨碇有足夠的安全性，通常會盡可能將錨碇基礎(chǔ)置于基巖或性質(zhì)良好的土層上。為滿足上述要求，根據(jù)地層情況、荷載大小等條件的不同，重力式錨碇的基礎(chǔ)形式可選為淺埋擴(kuò)大式、沉井（沉箱）式、地下連續(xù)墻式、樁式等，但總的來看，錨碇基礎(chǔ)的尺寸通

6、常很大，除承受豎向力外，還要承受很大的水平力及彎矩。5.2.1 淺埋擴(kuò)大式基礎(chǔ)當(dāng)基巖或良好土層深較淺時(shí)，可采用淺埋擴(kuò)大基礎(chǔ)，亦稱直接基礎(chǔ)型。與其他基礎(chǔ)形式相比，淺埋擴(kuò)大基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式簡單，施工方便，是應(yīng)首先考慮的基礎(chǔ)形式。淺埋擴(kuò)大基礎(chǔ)多置于巖石上，置于土層時(shí)通常需對地基進(jìn)行加固處理。此外，該類基礎(chǔ)多在陸地或淺水區(qū)，采用明挖干施工。圖5-7所示為淺埋擴(kuò)大式基礎(chǔ)的基本形式，為提高基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，可將基礎(chǔ)的底面作成前高后低的傾斜狀，以抵消部分主纜拉力，如丹麥的大貝爾特（Great Belt）橋的基礎(chǔ)底面就設(shè)置成與水平面呈10.4o的傾斜面；還可將基底作成鋸齒狀、臺階狀等，甚至可以將型鋼混凝土樁插入基礎(chǔ)

7、與基巖之間，以加大基底的水平阻力。錨碇還可設(shè)計(jì)成如圖5-8的形式，如江陰長江大橋南錨、虎門大橋東錨、汕頭海灣大橋南錨等，此時(shí)，基礎(chǔ)與錨碇的其他部分已融為一體。圖5-7 淺埋擴(kuò)大式基礎(chǔ)圖5-8 連體淺埋擴(kuò)大式基礎(chǔ)圖5-9所示為建于1996年？的廈門海滄大橋東航道大橋擴(kuò)大基礎(chǔ)。該橋?yàn)樘卮笮腿邕B續(xù)鋼箱梁懸索橋，主跨長度為648m，兩個(gè)邊跨均長230m，全長1108m，單根主纜的拉力約為120000kN，在散索點(diǎn)處的入射角為12.4803o。根據(jù)主纜拉力及土層情況，確定錨碇采用擴(kuò)大式基礎(chǔ)。以東錨碇為例，選擇強(qiáng)風(fēng)化斜長花崗斑巖為持力層，其基本承載力s0不小于500kPa，最終確定出基礎(chǔ)的底面尺寸為79

8、.5m57m，底面積為4531.5m2。其中，為提高基礎(chǔ)的抗滑能力，基礎(chǔ)底面設(shè)計(jì)成5.41%的倒坡；同時(shí)，為盡可能減小基底的壓應(yīng)力但同時(shí)又能保證基礎(chǔ)的抗覆穩(wěn)定性，基礎(chǔ)的前端部分設(shè)計(jì)為箱型，而后部則采用實(shí)體形式。圖5-9 廈門海滄大橋東航道大橋錨碇淺埋擴(kuò)大基礎(chǔ)（尺寸單位：cm）5.2.2 地下連續(xù)墻基礎(chǔ)當(dāng)基巖或良好土層埋深很大時(shí)，為給基礎(chǔ)提供較強(qiáng)的持力層，可采用深埋基礎(chǔ)形式。常用的深埋基礎(chǔ)的形式有兩類：地下連續(xù)墻基礎(chǔ)及沉井基礎(chǔ)。其中，地下連續(xù)墻基礎(chǔ)適于場地處在陸地或淺水區(qū)，沉井基礎(chǔ)的適用性則較強(qiáng)，可用于陸地、淺水區(qū)、深水區(qū)的施工。地下連續(xù)墻基礎(chǔ)先以地下連續(xù)墻圍成圓形或矩形截面的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，然后用“

9、逆作法”施做內(nèi)襯，其作用是與連續(xù)墻一同承擔(dān)坑外的土、水壓力。挖至設(shè)計(jì)深度形成基坑，再澆筑底板，然后在其中灌注（填筑）混凝土或砂、水等增加重量，最后澆筑頂板形成基礎(chǔ)，如圖5-10所示。圖5-10 地下連續(xù)墻基礎(chǔ)可以看出，地下連續(xù)墻實(shí)際只是整個(gè)基礎(chǔ)的一部分，其主要作用還是體現(xiàn)在圍護(hù)功能，這與單獨(dú)、直接承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)荷載的地下連續(xù)墻基礎(chǔ)是有很大差別的，本質(zhì)上講，它應(yīng)屬于深埋擴(kuò)大基礎(chǔ)。地下連續(xù)墻基礎(chǔ)的關(guān)鍵在于地下連續(xù)墻的施工。作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，它具有剛度大、埋深大、施工精度高、對地層適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是開挖遇到障礙物時(shí)難處理，墻體間的接縫處理不好易成為結(jié)構(gòu)受力、防水的薄弱點(diǎn)，護(hù)壁泥漿會影響混凝土質(zhì)量等。地

10、下連續(xù)墻基礎(chǔ)在國內(nèi)外懸索橋中有著廣泛的應(yīng)用，如日本明石海峽北錨碇（1998）、國內(nèi)的虎門大橋西錨碇（1997）、廣州珠江黃埔大橋的南汊橋的南、北錨碇（2005）、武漢陽邏大橋（2007）南錨碇等采用了圓形的地下連續(xù)墻，而潤揚(yáng)長江大橋南汊橋主橋北錨碇（2005）則采用了矩形地下連續(xù)墻的形式。武漢陽邏長江大橋主橋?yàn)?50m+1280m+440m的懸索橋，主纜設(shè)計(jì)拉力為617900kN。其南錨碇位于長江南岸的I級階地，屬長江沖積平原的高河漫灘，地勢相對平緩。覆蓋層為厚50.451.6m的第四系沖積亞黏土、淤泥質(zhì)亞黏土、亞黏土夾亞砂土、粉砂、細(xì)砂、含礫細(xì)中砂及圓礫，下伏礫巖、砂巖。強(qiáng)風(fēng)化礫巖巖性破碎，

11、強(qiáng)度較低；弱風(fēng)化礫巖完整性較好，飽和單軸抗壓強(qiáng)度為12.829.4MPa之間；錨址區(qū)水文地質(zhì)差，覆蓋層地下水與長江水連通。針對上述特點(diǎn)，其南錨碇采用了圓形地下連續(xù)墻基礎(chǔ)，以卵石、圓礫層作為基底持力層。如圖5-11所示，連續(xù)墻外徑73m，壁厚1.5m，內(nèi)襯由上到下采用1.5m、2.0、2.5m不同的厚度，基坑開挖深度41.5m，底板厚度6m，坑內(nèi)回填填芯混凝土，最后澆筑610m厚的鋼筋混凝土頂板形成基礎(chǔ)。圖5-11 武漢陽邏長江大橋南錨碇圓形地下連續(xù)墻基礎(chǔ)（尺寸單位：cm）潤揚(yáng)長江大橋南汊橋主橋?yàn)?70m1490m470m的懸索橋，其北錨碇為亞黏土、亞黏土夾粉砂、淤泥質(zhì)亞黏土、粉細(xì)砂、礫砂等第四

12、系覆蓋層，厚度47.5m48.5m，下為強(qiáng)風(fēng)化、弱風(fēng)化、微風(fēng)化花崗閃長巖、花崗斑巖，地下水位受長江水位影響明顯，枯水期地下水標(biāo)高1.5m1.6m，豐水期3.6m4.1m。經(jīng)與沉井基礎(chǔ)、圓形地下連續(xù)墻基礎(chǔ)等方案比較后，最終選取了矩形地下連續(xù)墻基礎(chǔ)方案。如圖5-12所示，北錨碇基礎(chǔ)基巖埋深約50 m，基坑平面尺寸為69 m50 m，開挖深度達(dá)48 m，采用壁厚1.2 m的地下連續(xù)墻和12道鋼筋混凝土支撐作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)底板澆筑后，基坑內(nèi)設(shè)置的3道縱隔板、4道橫隔板將基礎(chǔ)分為20個(gè)隔艙，除2個(gè)隔艙填混凝土，2個(gè)隔艙灌水外，其余16個(gè)隔艙均填砂，除可起到調(diào)節(jié)基礎(chǔ)重心的作用外，也節(jié)省了混凝土的用量。圖

13、5-12 潤揚(yáng)長江大橋北錨碇矩形地下連續(xù)墻基礎(chǔ)除以地下連續(xù)墻作為基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)外，還可以采用排樁支護(hù)形式，此時(shí)，一般要結(jié)合其他措施防止水向基坑內(nèi)滲入，如可在排樁之間的土中鉆孔，然后進(jìn)行高壓注漿。也可采用凍結(jié)法在基坑周圍形成凍結(jié)帷幕來阻水，潤揚(yáng)長江大橋的南錨碇就采用了排樁加凍結(jié)帷幕的方法，并取得了很好的效果，其排樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)如圖5-13所示。圖5-13 潤揚(yáng)長江大橋南錨碇排樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)5.2.3 沉井基礎(chǔ)與地下連續(xù)墻基礎(chǔ)相比，沉井基礎(chǔ)除可用于處在陸地或淺水區(qū)的場地外，還可在深水區(qū)施工，是錨碇基礎(chǔ)的一種重要形式。錨碇沉井基礎(chǔ)也有2種形式，即現(xiàn)場就地澆筑下沉的一般沉井及先在岸邊預(yù)制好，然后浮運(yùn)至井位下沉

14、的浮運(yùn)沉井，也稱為設(shè)置沉井。前者如江陰長江大橋（1999）北錨碇基礎(chǔ)、南京長江第四大橋（在建）北錨碇基礎(chǔ)等，后者如日本南、北贊瀨戶橋南錨及中間錨碇及丹麥大貝爾特橋等。江陰長江大橋?yàn)?36.5m+1385m+309.4m的單孔簡支鋼箱懸索橋，其北錨碇所在的地層由淤泥質(zhì)亞黏土與松散亞砂土、亞砂與亞黏土互層和粉細(xì)砂、硬塑或半堅(jiān)硬的粉質(zhì)黏土層并夾有粉細(xì)砂、密實(shí)的細(xì)砂，含礫中粗砂層等組成的厚度78m86 m的覆蓋層，下為石灰?guī)r。地下水位在地表下l2m，20m40 m和50 m以下存在兩層承壓水層，并與長江水相連通?？紤]到錨碇所承受的主纜拉力巨大、基巖上覆蓋土層厚、地下水豐富等原因，經(jīng)綜合比較分析，選擇長

15、69m、寬51m、高58m的特大沉井作為錨碇基礎(chǔ)，如圖5-14所示，沉井在平面上分為36個(gè)隔艙，豎向分為11節(jié)，并在沉井后段隔艙中填砂、填水，增加基礎(chǔ)的重量，并使其重心后移，為提高基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。圖5-14 江陰長江大橋北錨碇沉井基礎(chǔ)（尺寸單位：cm）（書P38）5.2.4 樁基礎(chǔ)與前述基礎(chǔ)相比，樁基是錨碇基礎(chǔ)很少采用的形式，這主要是因?yàn)闃痘Y(jié)構(gòu)相對較輕，而作用機(jī)理比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)者對其在運(yùn)營期間能否有效控制位移并無很大把握。目前，錨碇樁基的應(yīng)用在國內(nèi)尚無先例，不過在國外則有成功的應(yīng)用，如1997年建于美國洛杉磯的文森特橋( Vincent Thomas Bridge)及2007年在加利福利亞建成

16、的新卡圭尼茲大橋( New Carquinez Bridge)。新卡圭尼茲大橋位于舊金山海灣，其跨度為147 m+ 728 m+ 181 m，相應(yīng)的地層為：上部為厚度15 24 m的軟土、松砂，下為基巖。此外，地下水位高，地震時(shí)砂土可能會發(fā)生液化。該橋的南錨碇采用了樁基形式，如圖5-15所示。所采用的樁為直徑760mm的現(xiàn)場灌注鋼管管樁( Cast-in-Situ-Steel Pipe Pile)，共計(jì)380根，樁距為2. 63倍樁徑，為抵抗纜索的拉力, 其中有占總數(shù)55% 的樁為斜樁，斜率達(dá)1：3。圖5-15 新卡圭尼茲大橋錨碇樁基礎(chǔ)示意圖除上述單獨(dú)使用的樁基礎(chǔ)外，還可將樁與淺埋擴(kuò)大基礎(chǔ)及沉

17、井基礎(chǔ)等結(jié)合起來，形成復(fù)合基礎(chǔ)。如葡萄牙的薩拉大橋扎（四月二十五大橋）（1966）的北錨碇就采用了前端12個(gè)直徑3.7m圓形沉井與后端44根鉆孔樁相結(jié)合的混合基礎(chǔ)方式。此外，虎門大橋的西錨碇基礎(chǔ)在初步設(shè)計(jì)時(shí)也考慮采用前端沉井，后端為樁基的復(fù)合型基礎(chǔ)。這種“前井后樁”的方案充分考慮了錨碇基礎(chǔ)的受力特點(diǎn)，即錨碇施工期間，由沉井和樁共同承擔(dān)錨體重量，而大橋工程完成的運(yùn)營階段，在主纜索力作用下，錨碇重力將主要作用于前端沉井上并與基底產(chǎn)生的摩阻力來平衡主纜水平力，因此樁基僅在施工階段發(fā)揮作用，這較單獨(dú)采用沉井基礎(chǔ)更為節(jié)省材料，只是后來進(jìn)一步的詳勘的結(jié)果表明，其下部弱風(fēng)化巖面高差過大，不宜采用沉井方案，最

18、終采用了圓形地下連續(xù)墻基礎(chǔ)方案。5.3 重力式錨碇基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)5.3.1 錨碇（地基）驗(yàn)算的內(nèi)容及要求從施工階段到橋梁運(yùn)營階段，錨碇地基的受力具有不同的特點(diǎn)：（1）在基礎(chǔ)澆筑完成后，地基受力比較均勻。（2）基礎(chǔ)之上的錨體澆筑后，由于錨體通常后重前輕，故屬基底后端壓應(yīng)力較大，前端壓應(yīng)力較小的后傾偏心受壓狀態(tài)。（3）在運(yùn)營階段，在巨大的主纜拉力作用下，基底壓應(yīng)力變?yōu)榍按蠛笮〉那皟A狀態(tài)。所以應(yīng)根據(jù)驗(yàn)算內(nèi)容選擇不同的階段（荷載工況）進(jìn)行驗(yàn)算?？梢钥闯?，錨碇地基既有與一般橋梁基礎(chǔ)相同的受力特性，又有自身的特點(diǎn)，但現(xiàn)行規(guī)范中并無專門針對錨碇基礎(chǔ)的內(nèi)容，所以其設(shè)計(jì)除應(yīng)滿足現(xiàn)行公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范外，并參

19、照并無正式發(fā)行的公路懸索橋設(shè)計(jì)規(guī)范（報(bào)批稿），此外，也參考國外特別是日本的相應(yīng)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)。錨碇地基的驗(yàn)算內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：（1）持力層承載力應(yīng)對施工到運(yùn)營階段不同的受力情況進(jìn)行地基承載力驗(yàn)算。按公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范要求，應(yīng)滿足軸心荷載作用下 （5.1）式中p基底的平均壓力，按作用短期效應(yīng)組合計(jì)算；fa 修正后的地基承載力容許值。偏心荷載作用下 （5.2）式中pmax基底的平均壓力，按作用短期效應(yīng)組合計(jì)算；gR地基承載力容許值抗力系數(shù)，可取為1.25。（2）錨碇基礎(chǔ)偏心距在施工階段、運(yùn)營階段，要求在偏心荷載作用下，基底不能與地基巖（土）層脫離，即按簡化算法計(jì)算時(shí)，基底受壓偏心距不得大于

20、基底截面核心半徑。（3）錨碇整體抗滑動能力錨碇整體抗滑動穩(wěn)定安全系數(shù) （5.3）計(jì)算時(shí)所采用的荷載不考慮分項(xiàng)系數(shù)和組合系數(shù)的作用標(biāo)準(zhǔn)值組合或偶然作用（地震除外）標(biāo)準(zhǔn)值組合。（4）錨碇抗覆穩(wěn)定性抗傾覆安全系數(shù) （5.4）計(jì)算時(shí)荷載的確定方法同抗滑計(jì)算。（5）地基沉降及錨碇水平位移為避免錨碇的位移對橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良影響，應(yīng)限制其下沉量及水平位移量，其容許值應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的要求來確定，例如，參照日本的經(jīng)驗(yàn)，散索鞍支墩上散索轉(zhuǎn)點(diǎn)成橋后容許水平位移不得大于中跨跨徑的1/6000。位移計(jì)算時(shí)應(yīng)采用對應(yīng)于荷載長期效應(yīng)組合。5.3.2 錨碇受力分析（1）淺埋擴(kuò)大基礎(chǔ)圖5-16所示為擴(kuò)大式基礎(chǔ)錨碇的受力示意圖，其中

21、以實(shí)線表示實(shí)際的作用力，以虛線表示其分力或合力。圖5-16 擴(kuò)大式基礎(chǔ)錨碇受力示意圖圖中T主纜在散索鞍支點(diǎn)處的拉力，其水平方向及豎向的分力分別為Tx、Ty；G錨碇的重量；N地基對錨碇基礎(chǔ)的法向反力；F沿基礎(chǔ)底面方向的摩擦力，且有F=mN，為基礎(chǔ)底面的摩擦系數(shù)。ex、ey、eG、eNTx、Ty、G、N對O點(diǎn)的力臂；q基礎(chǔ)底面與水平面的夾角。下面以基礎(chǔ)底面水平即q =0為例進(jìn)行分析。為保證錨碇的抗滑穩(wěn)定性，應(yīng)有 （5-5）并結(jié)合豎向平衡方程 （5-6）容易得到 （5-7）在設(shè)計(jì)時(shí)，為估算錨碇所需的重量，可將上式寫為 （5-8）由于m的值總是小于1，故錨碇的重量應(yīng)明顯大于主纜拉力的水平分力。例如，當(dāng)

22、Tx=2Ty，m=1/3時(shí)，有G6.5Tx，說明保證錨碇不發(fā)生滑移所需的錨碇重量遠(yuǎn)大于主纜拉力的水平分力。另一方面，還需保證錨碇的抗覆穩(wěn)定性，即 （5-9）上式基底壓力合力N的大小可利用式（5-6）確定，即而其合理距O點(diǎn)的距離eN顯然與基底壓力的分布形式有關(guān)，最簡單的方法是將其設(shè)為線性分布形式，按前述淺基礎(chǔ)的計(jì)算方法，即很容易確定其大小及分布形式。此外，可以看出，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使錨碇的重心盡量后移，這將使eG增大，有利于錨碇抗傾覆性的提高。（2）深埋基礎(chǔ)這里的深埋基礎(chǔ)主要是指前述沉井（沉箱）基礎(chǔ)、地下連續(xù)墻基礎(chǔ)等，其受力示意圖如圖5-17所示。圖5-17 深埋基礎(chǔ)錨碇受力示意圖圖中G1錨體的重量；G

23、2基礎(chǔ)（包括其中填充物）的重量；P側(cè)面土層對基礎(chǔ)的橫向抗力；F沿基礎(chǔ)底面方向的摩擦力；eG1、eG2、ePTx、Ty、G1、G2、P對O點(diǎn)的力臂。其余各量的意義同淺基礎(chǔ)。與淺基礎(chǔ)相似，為保證抗滑穩(wěn)定性，應(yīng)有 （5-10）對抗傾覆性驗(yàn)算，則有 （5-11）可以看出，橫向抗力有利于（能夠提高）錨碇基礎(chǔ)的抗滑穩(wěn)定性及抗傾覆能力，可采用前述剛性深基礎(chǔ)的方法計(jì)算。由于錨碇基礎(chǔ)的尺寸較一般基礎(chǔ)大得多，其受力也更為復(fù)雜，為更為準(zhǔn)確地確定其受力及位移，可采用有限元等數(shù)值方法進(jìn)行更為精細(xì)的計(jì)算。5.3.3 錨碇基礎(chǔ)的選型如前所述，目前錨碇基礎(chǔ)的常用形式包括淺埋擴(kuò)大基礎(chǔ)、深埋擴(kuò)大基礎(chǔ)（地下連續(xù)墻基礎(chǔ)）、沉井（沉箱

24、）基礎(chǔ)等，選擇時(shí)需綜合基礎(chǔ)所受荷載大小、基礎(chǔ)所在場地的水位地質(zhì)條件、施工條件等因素的影響。1）荷載錨碇的作用是為主纜提供約束，因此錨碇的尺寸及基礎(chǔ)形式與所受的主纜拉力的大小密切相關(guān)。對淺埋擴(kuò)大基礎(chǔ)來說，保證基礎(chǔ)的抗滑、抗傾覆穩(wěn)的重力及相應(yīng)的摩擦阻力主要來源于錨塊，因此錨碇能夠承擔(dān)的主纜拉力相對較小。相比之下，采用深埋擴(kuò)大基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)時(shí)，除錨體重量外，基礎(chǔ)自身（及其中填充物）的重量、土（巖）層的橫向抗力等也可提較大的阻力，因此可承擔(dān)更大的主纜拉力。2）地質(zhì)水文條件由于所受荷載很大，通常需選擇良好的巖層或土層作為基礎(chǔ)的持力層。當(dāng)巖層埋深較淺時(shí)，可選擇擴(kuò)大式淺埋基礎(chǔ)，如前述廈門海滄大橋東航道大橋的

25、東錨碇基礎(chǔ)。對非巖石地基，若需采用淺埋基礎(chǔ)，可預(yù)先對地基進(jìn)行加固。當(dāng)巖層或良好土層埋深較大時(shí)，可采用沉井基礎(chǔ)，如前述江陰長江大橋的北錨碇基礎(chǔ)，或地下連續(xù)墻基礎(chǔ)，如前述武漢陽邏長江大橋南錨碇基礎(chǔ)，以及潤揚(yáng)長江大橋南汊橋北錨碇基礎(chǔ)等。3）施工淺埋擴(kuò)大基礎(chǔ)采用明挖法施工，因此最為簡單。沉井及地下連續(xù)墻基礎(chǔ)的施工則較為復(fù)雜，整體上看：在施工過程中，沉井及地下連續(xù)墻都可起到支撐、擋土、擋水的作用，這是其主要優(yōu)點(diǎn)。沉井基礎(chǔ)適用性很強(qiáng)，可在陸地、淺水、深水區(qū)施工。但由于尺寸大，可能會出現(xiàn)下沉困難、基礎(chǔ)傾斜、偏移等現(xiàn)象，因此，施工技術(shù)和控制往往是成敗的關(guān)鍵。此外，排水下沉?xí)r對土層擾動較大，造成地表沉降、土層變

26、形等，對周圍結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生不良影響。地下連續(xù)墻多用在陸地或淺水區(qū)的施工，具有施工精度高、能用于各種土層的優(yōu)點(diǎn)。在砂層中成槽時(shí)會有較大風(fēng)險(xiǎn)，遇強(qiáng)度較高時(shí)的巖石時(shí)成槽困難，此外，還有墻體接頭漏水、墻體偏斜及墻體混凝土澆筑質(zhì)量不高等風(fēng)險(xiǎn)。除上述技術(shù)問題外，除此之外，造價(jià)、工期等也是重要的影響因素。基礎(chǔ)形式選定后，即可進(jìn)行基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算，其基本原理及方法同一般的橋梁基礎(chǔ)，但也應(yīng)注意到它自身的特點(diǎn)及特殊要求。以下分別介紹淺埋擴(kuò)大基礎(chǔ)、沉井及地下連續(xù)墻基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)步驟。5.3.4 淺埋擴(kuò)大基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)步驟（1）確定基礎(chǔ)的基本尺寸錨碇基礎(chǔ)的基本尺寸主要取決于地基在承載力、沉降以及錨碇在穩(wěn)定性、水平位移控制等方面的要

27、求，同時(shí)，還需滿足基礎(chǔ)在自身結(jié)構(gòu)方面的要求。淺埋擴(kuò)大基礎(chǔ)有兩種基本形式，一種是基礎(chǔ)與錨體各有獨(dú)立的基實(shí)體，另一種則將二者為一體。對淺埋擴(kuò)大基礎(chǔ)，保證錨碇抗滑移及抗傾覆穩(wěn)定所需的重量主要由錨塊提供，基礎(chǔ)的主要作用是提供足夠的基底面積，以滿足地基承載力、基礎(chǔ)抗傾覆等方面的要求。因此，應(yīng)1）按地基承載力要求初步擬定基底尺寸。2）根據(jù)結(jié)構(gòu)受力要求，初步擬定基礎(chǔ)的厚度。（2）錨碇驗(yàn)算按5.3.1的方法進(jìn)行驗(yàn)算，包括：地基承載力、偏心距、抗滑穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性等項(xiàng)目。其中在地基承載力、偏心距驗(yàn)算時(shí)，可假定基底壓力為線性分布形式，采用與一般淺埋基礎(chǔ)相似的方法計(jì)算。若抗滑穩(wěn)定性不滿足要求，可采用將基礎(chǔ)底面設(shè)

28、為傾斜面、做成臺階狀等措施。淺埋擴(kuò)大基礎(chǔ)一般都置于巖石或經(jīng)過加固處理的土層上，故通常不需要進(jìn)行沉降驗(yàn)算，同樣，也不需要進(jìn)行水平位移驗(yàn)算。（3）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與普通的淺埋基礎(chǔ)不同，錨碇基礎(chǔ)的尺寸很大，受力復(fù)雜，通常采用鋼筋混凝土形式，應(yīng)滿足強(qiáng)度、變形及裂縫寬度等方面的要求，可按相應(yīng)的鋼筋混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)，這里不再詳細(xì)介紹。5.3.5 地下連續(xù)墻基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)步驟地下連續(xù)墻基礎(chǔ)由地下連續(xù)墻、內(nèi)襯、頂板、底板、填芯等組成。（1）確定基礎(chǔ)的外部尺寸與淺埋擴(kuò)展基礎(chǔ)不同的是，基礎(chǔ)的主要作用除為錨碇提供足夠的地基承載力外，還需補(bǔ)充提供錨碇抗滑移及抗傾覆穩(wěn)定所需的重力，因此，在確定基礎(chǔ)尺寸時(shí)，應(yīng)綜合考慮這

29、兩方面的要求：1）應(yīng)將基礎(chǔ)置于良好的土層上，由此即可初步確定基礎(chǔ)的高度。2）由地基承載力要求，確定所需的基礎(chǔ)底面尺寸；考慮在暫不計(jì)入樁側(cè)土的橫向抗力的情況下，為滿足抗滑及抗傾覆穩(wěn)定性的要求所需的基礎(chǔ)重量；綜合上述要求，可初步確定基礎(chǔ)的截面尺寸。（2）錨碇驗(yàn)算對地基承載力、偏心距、抗滑穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性、沉降及變形等項(xiàng)目進(jìn)行驗(yàn)算，并可根據(jù)計(jì)算結(jié)果對基礎(chǔ)尺寸進(jìn)行調(diào)整。與淺埋擴(kuò)大基礎(chǔ)相比，地下連續(xù)墻基礎(chǔ)的受力變形計(jì)算更為復(fù)雜。相對于承載力、穩(wěn)定性等項(xiàng)目的驗(yàn)算，錨碇的沉降及水平位移需要更為精確的確定，而由于土的力學(xué)性質(zhì)的復(fù)雜性、施工因素的影響等原因，這往往比較困難。與傳統(tǒng)的計(jì)算模型及方法相比，采用有

30、限元等數(shù)值方法計(jì)算時(shí)，可較好地模擬實(shí)際土（巖）層的分布形式及其性質(zhì)，并可模擬基礎(chǔ)的整個(gè)施工過程，是目前確定錨碇位移及內(nèi)力最好的計(jì)算方法，但其計(jì)算工作量較大。（3）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)地下連續(xù)墻基礎(chǔ)的基坑開挖范圍及深度都很大，因此其圍護(hù)結(jié)構(gòu)需要有足夠的強(qiáng)度，故采用地下連續(xù)墻+內(nèi)襯的形式，采用逆作法施工。根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，內(nèi)襯多采用上薄下厚的方式，其設(shè)計(jì)計(jì)算方法屬基坑工程的內(nèi)容，此處不做介紹?；A(chǔ)的頂板及底板則分別承受錨體傳來的荷載及地基反力，應(yīng)按所受荷載的大小確定板厚并配置鋼筋。5.3.5 沉井基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)步驟沉井基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)步驟與上述基礎(chǔ)相似，即：（1）基礎(chǔ)外部尺寸的確定；（2）地基承載力、偏心距、抗滑

31、穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性、沉降及變形等項(xiàng)目的驗(yàn)算；（3）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。沉井基礎(chǔ)與地下連續(xù)墻基礎(chǔ)同屬于深埋基礎(chǔ)，他們與土（巖）之間的相互作用機(jī)理也十分相似，因此上述前兩項(xiàng)的計(jì)算設(shè)計(jì)可參考地下連續(xù)墻基礎(chǔ)的相應(yīng)部分。而作為錨碇基礎(chǔ)的沉井，其結(jié)構(gòu)形式與前述沉井基礎(chǔ)并無本質(zhì)區(qū)別，只不過尺寸相對較大，因此其相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算可參照第4章的相關(guān)內(nèi)容。5.4錨碇基礎(chǔ)的施工沉井基礎(chǔ)的施工方法在第4章已有介紹，以下主要介紹淺埋擴(kuò)大基礎(chǔ)及地下連續(xù)墻基礎(chǔ)的施工。5.4.1 淺埋擴(kuò)大基礎(chǔ)的施工其施工過程包括錨碇基坑的開挖及錨碇基礎(chǔ)的澆筑。以下結(jié)合海滄大橋東錨碇基礎(chǔ)簡要介紹基礎(chǔ)的施工過程。（1）基坑開挖開挖的目的是露出持力巖層（

32、或土層），以便于基礎(chǔ)的施工。同一般基坑工程一樣，若地下水位處于基坑底面以上，則需進(jìn)行降水，保證基坑的干開挖作業(yè)及錨碇的施工。為保證基坑的穩(wěn)定性，基坑通常還需采用相應(yīng)的支護(hù)。相比之下，放坡開挖的施工既經(jīng)濟(jì)，又方便，是錨碇基坑施工經(jīng)常采用的開挖形式。海滄大橋東錨碇基礎(chǔ)位于牛頭山前沿斜坡地帶與東渡碼頭后緣平坦地帶交界處，基坑底面為73.5m52m的長方形，基坑的最大深度約37.3m。根據(jù)地勘資料，地下裂隙較為豐富，且地下水位高于基底高程，故需采用降水措施。結(jié)合抽水試驗(yàn)資料，經(jīng)計(jì)算，在基坑?xùn)|、南、北三側(cè)共布置9個(gè)管井進(jìn)行降水?；犹幱诹骷y質(zhì)晶屑凝灰熔巖、斜長花崗巖中，具有較高的強(qiáng)度，故采用放坡開挖，并

33、用錨桿+鋼筋網(wǎng)+噴混凝土對邊坡進(jìn)行支護(hù)和防護(hù)，對大高度邊坡及局部節(jié)理發(fā)育的不穩(wěn)定邊坡采用預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行加固，如圖5-18所示。開挖施工時(shí)，地表土層采用反鏟挖掘機(jī)開挖，巖層則主要用小爆破法開挖，以盡量減小對邊坡穩(wěn)定性的影響。挖至基坑底面以上2m后，則禁止采用爆破開挖，以不影響地基的強(qiáng)度。圖5-18 錨碇基坑開挖及支護(hù)（2）錨碇基礎(chǔ)澆筑錨碇的體積很大，若措施不當(dāng)，混凝土在施工階段所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力可能會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的開裂，影響錨碇的強(qiáng)度及耐久性，因此施工過程中需解決的關(guān)鍵問題就是大體積混凝土的施工。這里仍以上述錨碇為例進(jìn)行說明。錨碇長74m，寬52m，標(biāo)高61.5m，混凝土總方量約為7.5萬m3。根據(jù)其

34、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將整個(gè)錨碇分塊澆筑。如圖5-19所示，基礎(chǔ)與錨塊被分割為南、北錨塊及南、北箱型基礎(chǔ)共4塊，各塊之間設(shè)2m寬的后澆帶。為控制混凝土的溫度，錨塊分28層澆筑，箱型基礎(chǔ)分5層澆筑，如圖5-20所示。圖5-19 錨塊及基礎(chǔ)分塊圖（尺寸單位：m）圖5-20錨塊及基礎(chǔ)分層圖（尺寸單位：cm）錨碇混凝土的等級為C30。為控制混凝土的溫度，除分塊、分層澆筑外，還采用了砂石料和拌合水預(yù)冷、控制運(yùn)輸過程中混凝土溫度、在錨塊混凝土中設(shè)置冷卻管利用海水降溫等措施，并通過埋設(shè)溫度儀監(jiān)測大體積混凝土的溫度。后澆帶采用C30微膨脹混凝土，以防止因混凝土收縮使后澆帶喪失連接功能。同樣，為防止其溫度過高，也采取了上述

35、降溫措施。5.4.2 地下連續(xù)墻基礎(chǔ)的施工其施工的主要包括地下連續(xù)墻施做、分層逆筑內(nèi)襯并開挖基坑、澆筑基礎(chǔ)實(shí)體等主要步驟，以下結(jié)合廣州珠江黃埔大橋南汊橋南錨碇基礎(chǔ)進(jìn)行介紹。錨碇基礎(chǔ)示意圖（尺寸單位：cm）（1）地下連續(xù)墻施工本工程的地下連續(xù)墻為內(nèi)徑70.6m，壁厚1.2m的圓形結(jié)構(gòu)。1）分段地下連續(xù)墻通常采用分段開挖的形式。圖5-21所示為本基礎(chǔ)地下連續(xù)墻的分段形式，其施工槽段分為I期、II期，前者采用三銑成槽，后者采用一銑成槽，各25個(gè)槽段，共50個(gè)槽段。圖5-21 地下連續(xù)墻槽段斷面示意圖（尺寸單位：cm）2）導(dǎo)墻施工導(dǎo)墻設(shè)置在槽口上部，其作用是保護(hù)槽口以防止槽壁頂部坍塌，保證槽段位置的準(zhǔn)確性，支撐施工設(shè)備，接長鋼筋籠等。本工程的導(dǎo)墻由兩個(gè)L形的鋼筋混凝土墻組成。3）槽段開挖采用液壓抓斗、銑槽機(jī)開挖。開挖過程中，通過循環(huán)的泥漿保護(hù)槽壁，防止坍塌，同時(shí)泥漿在循環(huán)過程中，還可帶出挖下的土、巖碎屑