[发明专利]适用于潟湖相岛礁环境下的组合基础结构及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程设计与岛礁领域，具体涉及适用于潟湖相岛礁环境下的组合基础结构及其施工方法及施工方法。

背景技术

南海岛礁陆域面积极少，以珊瑚潟湖地貌为主，其由环状珊瑚礁环绕或由坝状珊瑚礁相隔而成，水域呈圆形或不规则形状，水深0～40m不等，珊瑚潟湖沉积物表层分布0～17m的钙质砂，其下为全风化礁灰岩层、强风化礁灰岩层和中风化礁灰岩层。钙质砂保留了珊瑚生物骨架特征，具有孔隙多、非均匀、形状不规则、易破碎、颗粒胶结差、高压缩等特性；钙质砂虽颗粒内摩擦角较高，但结构易碎、高压缩不能提供较高的正压力，因而承载能力差；对于传统沉桩，其桩侧摩阻力不超过20kPa，最小不到3kPa，桩端阻力值约为100～500kPa，与一般陆相、海向沉积物显著差异。而饱和礁灰岩单轴抗压强度为5.04～7.21MPa，弹性模量7.9～12.9GPa，泊松比0.23～0.27，属典型的工程软岩，其承载能力差、变形大。加上南海开发基础设施建设主要为机场、码头，尤其机场设计载荷大，因此，珊瑚潟湖地基承载力制约基础结构的承载力。那么如何维护珊瑚礁地层结构完整、挖掘与提高其承载性能及控制其变形是南海开发的关键技术难题。

针对珊瑚潟湖地质条件，钻孔灌注桩成孔困难，成桩质量不能保障；挤土桩沉桩施工破坏了地层结构，承载能力不能保证；搅拌桩与旋喷桩其承载力低，不能提供足够的承载力；珊瑚潟湖地质不能提供管桩基础固支约束。在珊瑚潟湖环境自由水深大、覆盖层厚，且深部礁灰岩承载能力低，沉井基础与沉箱基础须加大其承载面积与结构高度才能满足承载要求，却增加了工程量、工期与投资，且海域施工难度大、风险大，所以，沉井基础与沉箱基础不适宜用作珊瑚潟湖环境的基础结构。而发明专利《垂向组合式防渗止水帷幕结构及其施工方法》(专利号：CN 102966110A)公布了一种适合临海复杂地质条件下大型基坑防渗止水帷幕结构设计与组合围护结构型式；《锚桩式沉井基础及其施工工艺》(专利号：CN 10127058)公布了一种钻孔灌注桩与沉井组合桥梁基础。前者仅可用于适合临海复杂地质条件下围护结构而非承载结构；后者组合基础具有钻孔灌注桩的特性，而不具备加固地基效果，所以两者均不适用珊瑚潟湖地质条件大荷载基础结构建设。

鉴于单一传统基础结构难以满足珊瑚潟湖条件机场承载能力、变形与质量要求。因此，采用何种组合基础实现珊瑚潟湖环境大荷载基础设施高效建设是南海开发亟需解决一个关键技术问题。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供实现在珊瑚潟湖地基上修筑机场等高架式造陆工程的一种适用于潟湖相岛礁环境下的组合基础结构及其施工方法及。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种适用于潟湖相岛礁环境下的组合基础结构，包括预制钻孔沉管桩、高压旋喷稳定桩、预制沉箱、侧限约束高压旋喷桩和预制承台，多个所述侧限约束高压旋喷桩形成一帷幕结构；

所述预制沉箱位于所述高压旋喷稳定桩之上，并在所述侧限约束高压旋喷桩帷幕结构之内；

所述预制沉箱包括呈上大下小的倒置的圆柱台状的预制沉箱预留井孔；

所述预制钻孔沉管桩桩顶刚性嵌入所述预制承台；

所述预制钻孔沉管桩穿过所述预制沉箱预留井孔并伸出所述预制沉箱一定长度，且所述预制钻孔沉管桩与所述预制沉箱刚接成整体。

在上述技术方案的基础上，所述帷幕结构内设有多个高压旋喷稳定桩，且高压旋喷稳定桩的有效直径d1≮1000mm，且每一所述高压旋喷稳定桩与任意一相邻所述高压旋喷稳定桩的桩距D1应满足D1≯2.5d1；同时，所述高压旋喷稳定桩竖向分布在所述预制沉箱底面至中风化礁灰岩顶之间。

在上述技术方案的基础上，所述预制沉箱为圆柱状或等截面棱柱状壳体，所述预制沉箱设有沉箱隔舱，且所述预制沉箱还包括箱体圬工，且所述箱体圬工设有多道竖向隔板与水平隔板。

在上述技术方案的基础上，所述水平隔板N1数量根据所述预制沉箱高度H确定，且N1＝INT{(H-6m)/3m}+1，当H＜6m时，N1为0；所述竖向隔板以所述预制沉箱中心为轴放射状均匀布置。

在上述技术方案的基础上，所述箱体圬工为挖空率50～70％的厚壁壳体结构。

在上述技术方案的基础上，所述预制沉箱竖向四周壁板中设有第一注浆孔、第一溢浆孔与第一单向止浆阀，所述第一溢浆孔与所述第一单向止浆阀配套呈梅花形布置。