500米级钢管混凝土拱桥建造创新技术及相关基础要求

拱座基础是钢管混凝土拱桥直接与地基接触的部分，是将上部结构荷载传递到地基的重要传力构件。我国钢管混凝土拱桥的拱座基础多为钢筋混凝土结构，为了保证桥梁的正常使用和安全，拱座基础应满足与拱圈的固结要求，并具备足够的强度、刚度、稳定性和抗裂性能。

拱座基础可分为分离式和整体式拱座基础，应根据拱圈的构造形式合理选择。当拱圈横向宽度较窄时，可采用整体式拱座基础，并在横向桥轴线位置设置变形缝，保证拱座构造连续；当拱圈横向宽度较宽时，采用整体式拱座基础，一方面开挖方量大，另一方面由于混凝土浇筑方量大，施工质量也难以保证，因此宜采用分离式拱座基础。

根据拱座基础的结构形式，可分为桩式拱座基础、重力式拱座基础、地下连续墙式拱座基础等，应根据地形条件，综合考虑开挖数量和环境保护的因素，因地制宜地选择合理的拱座基础形式。

拱座基础与拱圈的连接：小于200 m一般直接固结，大于200 m可以采用先铰接后固结，即拱圈安装过程中采用临时铰接构造，以利于线形调整，保证安装精度，同时使得拱脚弯矩不会过大，如图2-26所示；拱圈合龙后采用固结连接，将拱脚基础与拱座固结成一体，形成无铰拱体系。钢管混凝土拱圈固结于拱座基础应采用埋入式，预埋管与拱圈节段宜采用焊接对接接头，并在拱脚预埋段内钢管外缘设置螺旋箍筋使钢管与混凝土之间的结合更加稳固；预埋深度不得小于1.5倍主管直径，预埋钢管底部应设置承压板，其下应设置不少于3层钢筋网，在钢管周边应设置分布环向钢筋、焊接或PBL剪力键等锚固构造。

图2-26　自重作用下拱肋弯矩示意图

拱座基础与地基的连接：拱座基础应置于地质完整、良好的位置，地基应满足拱座基础的竖向、水平向承载能力要求。为了保证拱座基础与地基的完整结合，将拱座承受的各向力均衡地传递给地基，应按设计尺寸开挖，采用不立模直接浇筑拱座混凝土［2］。当地质条件不符合拱座的竖向承载力要求时，可设置竖撑；当地质条件不符合拱座的水平和竖向承载力要求时，可设置斜撑或设置斜撑和竖撑；当需要设置水平撑才能符合拱座推力要求时，应重新进行跨径、桥型和拱座总体方案的比选，因为设置拱座水平撑，开挖难度大、混凝土浇筑困难，质量无法保证，工程造价高，一般不设置水平撑［3］。

巫山长江大桥地处典型V形峡谷，采用分离式拱座基础，拱座基础底部设计为阶梯形，并嵌入强弱风化线，极大减少了基础开挖和基础的混凝土方量，保护了环境，如图2-27、图2-28所示。该桥为山区深沟峡谷地形拱桥拱座基础的选择提供了参考。

图2-27　巫山长江大桥示意图

图2-28　巫山长江大桥拱座基础示意图

合江长江一桥所处地形为开阔平原，地质条件相对较好，采用重力式阶梯形拱座基础，拱座基础的前后侧嵌入强弱风化线。与常规的重力式阶梯形拱座基础不同之处在于：合江长江一桥的阶梯形拱座中，设计了内凹的阶梯形轮廓，这一设计在保证竖向承载能力满足要求的情况下，使得水平抗推面增加了1倍，安全系数得到提高，并且减少了基础开挖和基础的混凝土方量，保护了环境，如图2-29、图2-30所示。该桥的拱座基础为地质条件较好的平原区地形拱桥拱座基础的选择提供了参考。

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图2-29　合江长江一桥示意图

图2-30　合江长江一桥拱座基础示意图

合江长江三桥所处地形为开阔平原区地形，由于该桥起拱线较高，采取了“群桩基础＋框架承台”的拱座基础，飞燕式系杆拱桥的结构体系；利用拱座基础承担竖向力，系杆平衡全桥大部分的水平力，巧妙解决了平原区地形高起拱线修建拱桥的技术难题。该桥的拱座基础开挖少，结构轻盈而强度高，节省了工程造价，如图2-31、图2-32所示。

平南三桥地处开阔平原区，地质条件相对较差，南岸采用分离式拱座基础，北岸采用整体地下连续墙式拱座基础。该桥的北岸拱座基础处覆盖层较厚，下伏基岩溶洞发育，地质条件异常复杂，该桥的整体地下连续墙式拱座基础解决了不良地质条件下修建大跨径有推力钢管混凝土拱桥的技术难题，如图2-33、图2-34所示。

图2-31　合江长江三桥示意图

图2-32　合江长江三桥符阳路岸拱座基础示意图

图2-33　平南三桥北岸示意图

图2-34　平南三桥北岸拱座基础示意图