CN103967031B - 一种加固地基的沉箱与桩组合基础及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加固地基的沉箱与桩组合基础及其施工方法。该加固地基的沉箱与桩组合基础，包括加固地基、砂石垫层、沉箱、钻孔桩、桩底注浆、沉箱底注浆、封底混凝土和冲刷防护。其主要施工方法是：采用水下挤密砂桩或深层水泥土搅拌桩等对地基进行加固，在加固地基上铺设砂石垫层，在砂石垫层上沉放设有裙边、沉桩导向孔和注浆预留管的沉箱，在沉箱就位后通过沉桩导向孔施工钻孔桩，钻孔桩施工完成后在沉箱内底部浇筑封底混凝土，通过箱底注浆预留管对沉箱底进行注浆，通过桩内注浆管进行桩底注浆，最后浇注沉箱顶板。上述施工过程中根据需要在沉箱四周进行冲刷防护。本发明能够有效提高沉箱的竖向和水平向承载能力、控制沉箱沉降和水平位移。

Description

一种加固地基的沉箱与桩组合基础及其施工方法

技术领域

本发明属于桥梁技术领域，具体涉及一种软土地基桥梁沉箱基础及其地基处理技术，特别是一种加固地基的沉箱与桩组合基础及其施工方法。

背景技术

随着桥梁建设从内陆走向外海，深水、软基、强风、急流、波浪、强震等建设条件更加复杂。跨海桥梁基础往往位于深水区，存在软土、砂土、粘性土、碎(卵)石土交替的厚覆盖层，且覆盖层中还可能分布有不均的软(硬)夹层；此外，除了承受巨大的竖向力之外，还承受着波浪力、地震力、船撞力等水平向荷载作用。上述建设条件对跨海桥梁深水基础施工运营的全过程都提出了极高的要求。

根据不同的桥梁上部结构型式和建设条件，目前桥墩、索塔、锚碇等常用的深水基础结构型式有群桩基础、沉箱基础和沉井基础等。

群桩基础利用围堰作为施工时的围护结构并搭设施工平台，能够穿过深厚覆盖层，将上部荷载传递至土层深处较好的持力层，具有较大的竖向承载力和控制工后沉降的能力；但随着水深的增大，围堰的施工难度增加，且桩的自由长度增加导致抵抗水平作用能力下降，尤其是用于锚碇基础等承受巨大水平力作用的基础时，难以满足水平刚度要求。沉井基础和沉箱基础虽然能有利于解决桩基施工平台的搭设、桩的自由长度过大等难题，但沉井自身能否顺利下沉与地质条件密切相关，在场地土局部存在硬夹层或胶结性较强的地层中难以有效下沉；沉箱基础具有整体性好，工厂化预制减少海上作业等优点，但如果持力层存在较厚的软弱覆盖层且又无法有效处理时，则需要很大的基础规模，且在巨大的竖向及水平荷载作用下会造成较大的基础变位。因此，当遇到深水、厚覆盖层且不均匀地层的建设条件时，以上所述基础形式难以满足。

ZL200710053800.X公开了一种桥梁沉箱复合桩基础及其逆作建造工法。该专利是将桥梁沉箱下沉着床后，在沉箱内部进行桩施工，并将桩的上部与沉箱底部连接成整体形成沉箱复合桩基础。打桩的方式是人员从箱顶预留孔进入沉箱内部，打设钢管桩。该专利存在以下不足之处：1、海底没有任何处理的软土地层，沉箱基础初期沉降很难控制，尤其是采用桥塔与打桩同时施工的方式，将会导致过大的施工期沉降及倾斜风险；2、沉箱内部钢管桩的施工空间狭小，钢管桩施工非常困难；3、该专利并未明确沉箱底部与桩之间的密封防水装置的具体所指，较为含糊，实际施工中很难保证完全密水；4、由于海底无任何处理措施，对渗透性较差的软土，该专利所设想的沉箱底土与桩基共同受力，将较难实现。

ZL200810113289.2公开了一种钢空腔沉箱-桩逆作法复合基础的施工方法。给出了采用钢空腔内部注水，对基床进行预压固结，施工完成后通过空腔内抽水送气，利用沉箱浮力的施工方法。该专利的桩基布置在沉箱周圈，沉箱内部没有布置桩基。在渗透性较小的软土地层中，注水预压的效果并不明显。由于基底软土承载力有限，为保证桥塔与桩基同步施工，必须有较大的基底面积，从而造成沉箱材料的浪费。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种加固地基的沉箱与桩组合基础及其施工方法，以解决海洋深水环境下软土地层条件中的桥梁基础建设难题，达到有效提高沉箱的竖向和水平向承载能力、控制沉箱沉降和水平位移的目的。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种加固地基的沉箱与桩组合基础，该加固地基的沉箱与桩组合基础包括：加固地基、砂石垫层、沉箱、钻孔桩、桩底注浆、沉箱底注浆、封底混凝土和冲刷防护，其中：加固地基位于基槽底面以下，其上铺设砂石垫层，砂石垫层上放置沉箱，沉箱的隔舱内部设置有多个临时钢导向架形成的沉桩导向孔，通过沉桩导向孔施工钻孔桩，穿过加固地基到达地基深部持力层；沉箱内底部浇筑封底混凝土实现沉箱与钻孔桩的连接；沉箱底面与垫层之间充填箱底注浆，钻孔桩底灌浆形成桩底注浆，沉箱四周抛填块石形成冲刷防护。

上述方案中，所述加固地基是采用水下挤密砂桩、水下深层水泥土搅拌桩或钢管桩的加固方式或这三种加固方式的组合对河床面或海床面以下浅层地基进行加固而形成。所述加固地基的水下挤密砂桩、水下深层水泥土搅拌桩或钢管桩的平面布置采用等边三角形或正方形布置方式，立面布置采用等桩长或变桩长布置方式，所述加固地基的平面加固范围为沉箱底板周圈外延s₁＝5～30m、加固深度h₁＝10～30m。

上述方案中，所述沉箱为钢筋混凝土箱体，设有顶板、底板、外壁板、隔舱、隔舱壁板、裙边、沉桩导向孔、注浆预留管和封底混凝土。

上述方案中，所述封底混凝土采用轻骨料混凝土或常规混凝土，沉箱底板为钢壳钢筋混凝土板或钢筋混凝土板，所述沉箱的底板周圈带有钢壳混凝土裙边；沉箱顶面、底面的平面形式为圆端形、圆形、倒角矩形或圆端哑铃型，顶面及底面分别采用不同平面形式；所述沉箱的隔舱内部设置有多个临时钢导向架形成的沉桩导向孔。

上述方案中，所述沉箱，顶板厚t₁＝2～6m，底板厚t₂＝1～4m，外壁板厚t₃＝1～3m，隔舱壁板厚t₄＝1～2m。

上述方案中，所述沉箱底板为外壳包厚t₅＝20～40mm钢板的钢壳钢筋混凝土板，在钢板与钢筋混凝土连接侧设置抗剪连接件，形成钢板-钢筋混凝土组合结构；抗剪连接件选用直径d₁＝10～30mm、高h₂＝100～300mm的焊钉连接件或厚t₆＝10～30mm、高h₃＝100～300mm的开孔板连接件或焊钉连接件与开孔板连接件组合的复合连接件。

上述方案中，所述裙边为钢壳混凝土裙边，该钢壳混凝土裙边底部设有刃脚，裙边高h₄＝3～6m、厚t₇＝1～3m，外壳包t₈＝20～40mm厚钢板，钢板之间设置钢桁架结构；裙边依靠沉箱自重和沉箱隔舱内注水压入砂石垫层，作为永久结构参与受力；在沉箱底进行压浆时作为注浆围护结构，防止浆液外流；并作为围护结构，防止沉箱基底土受水流冲刷。

上述方案中，所述钻孔桩为上大下小的钢筋混凝土桩，上部桩的直径d₂＝1～4m，其外部可包有钢护筒，其长度h₅≥h₁；下部桩的直径d₃＝1～3m，其长度根据结构受力要求确定。所述钻孔桩的数量n≥2，其布置根据结构受力要求确定。所述钻孔桩利用所述沉箱作为施工平台，通过所述沉箱内部设置的导向架进行施工，避免在水流、波浪环境下进行深水桩基施工，降低施工难度。

上述方案中，在对所述钻孔桩的施工完成后，在所述沉箱内底部与所述钻孔桩之间分两次浇注封底混凝土，第一次是湿浇注，是在钻孔桩施工完成后，水下浇注箱内临时钢导向架下部与钻孔桩顶部之间的封底混凝土；第二次是干浇注，是在沉箱隔舱内抽水形成干环境，于沉箱底二次浇注封底混凝土；通过上述两次浇注方式，保证了沉箱与桩的可靠连接。该加固地基的沉箱与桩组合基础通过沉箱底注浆与桩底注浆措施，保证加固地基、沉箱与钻孔桩的共同受力。所述桩底注浆和所述沉箱底注浆的注浆管为直径d₄＝50～200mm的钢管或PVC管，注浆的浆液为水泥浆或水泥砂浆。

上述方案中，所述砂石垫层厚度为t₉＝2～6m。

为达到上述目的，本发明还提供了一种加固地基的沉箱与桩组合基础的施工方法，其特征在于，该施工方法采用水下挤密砂桩、水下深层水泥土搅拌桩或钢管桩的加固方式或这三种加固方式的组合对河床面或海床面以下浅层地基进行加固，在加固地基上铺设砂石垫层，在砂石垫层上沉放设有裙边、沉桩导向孔和注浆预留管的沉箱，在沉箱就位后通过沉桩导向孔施工钻孔桩，钻孔桩施工完成后在沉箱底浇筑封底混凝土，通过箱底注浆预留管对沉箱底进行注浆，通过桩内注浆管进行桩底注浆，最后浇注沉箱顶板。

上述方案中，该施工方法包括如下步骤：

基槽开挖：采用挖泥船，放坡开挖基槽，开挖深度5～10m，挖槽坡度小于1∶5；

地基加固：采用水下挤密砂桩船、水下深层水泥搅拌船或钢管桩施工船在开挖后的基槽中进行地基加固，加固深度5～30m；钻孔桩桩位区不加固，加固完成后清除表面隆起；

铺设垫层：在加固地基的顶面铺设2～6m厚调平用砂石垫层；

沉箱预制：在干船坞中预制无顶沉箱，底板和裙边采用钢壳结构，裙边钢壳内灌注混凝土，沉箱底板设置有多个由箱内临时钢导向架形成的沉桩导向孔，导向架与底板间通过在船坞中进行混凝土浇注，保证紧密连接，使得沉箱的隔舱内形成干环境；沉箱底板埋设注浆预留管，注浆前保持密封状态；

沉箱浮运：船坞灌水、沉箱起浮，采用大马力拖轮浮运至桥位；

沉箱下沉：沉箱定位、箱内隔舱灌水下沉，利用自重将沉箱裙边贯穿砂石垫层，沉箱外围进行第一次冲刷防护，保证在施工期内沉箱结构稳定可靠；

钻孔桩施工：利用沉箱隔舱搭设的施工平台和临时钢导向架作为导向，通过沉桩导向孔完成钻孔桩的施工；

浇注封底混凝土：采用两次浇注方式，第一次是湿浇注，是在钻孔桩施工完成后，水下浇注箱内临时钢导向架下部与钻孔桩顶部之间的封底混凝土；第二次是干浇注，是在沉箱隔舱内抽水形成干环境，于沉箱底二次浇注封底混凝土；通过上述两次浇注方式，保证了沉箱与桩的可靠连接；

箱底桩底注浆：以裙边作为注浆围护结构，通过箱底注浆预留管，完成箱底注浆，将沉箱底板与砂石垫层间由于钻孔桩施工产生的空隙填充密实。同步利用桩内注浆管，进行桩底注浆，提高桩底承载力；

顶板施工：拆除箱内临时钢导向架，搭设施工平台，浇注沉箱顶板；

冲刷防护：沉箱周边二次抛石，形成运营期冲刷防护。

上述方案中，该施工方法在施工过程中根据需要在沉箱四周进行冲刷防护。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的加固地基的沉箱与桩组合基础及其施工方法，沉箱可采用轻骨料混凝土以减轻自重；沉箱底板外壳包20～40mm厚钢板，防止底板混凝土受拉开裂；利用钢壳混凝土裙边作为永久结构参与受力，在沉箱底进行压浆时作为注浆围护结构，防止浆液外流，并作为围护结构，防止沉箱基底土受水流冲刷。所以解决了海洋深水环境下软土地层条件中的桥梁基础建设难题。

2、本发明提供的加固地基的沉箱与桩组合基础，通过浅层地基加固，可将沉箱底原软土地基的承载力提高到原来的1.5～3倍，能够有效缩小沉箱的规模，降低施工的难度。同时，加固土体能进一步将荷载扩散到更宽的深层土体中，减小沉箱底下卧土层的附加荷载。

3、本发明提供的加固地基的沉箱与桩组合基础，沉箱可作为桩基施工平台以及浇注封底混凝土的侧模和底模，方便钻孔桩施工，增强了群桩的水平刚度。沉箱在封底混凝土浇注完成后，抽除沉箱隔舱内的水，其所受的浮力能够抵消大部分沉箱自重。

4、本发明提供的加固地基的沉箱与桩组合基础，钻孔桩可与沉箱底加固地基共同承担荷载，能够有效提高沉箱的竖向和水平向承载能力、控制沉箱沉降和水平位移。

5、本发明提供的加固地基的沉箱与桩组合基础，沉箱底注浆措施减小了桩基施工对砂石垫层的影响，保证了沉箱底土体与沉箱的紧密接触。桩底注浆措施，能够将端阻由注浆前占总承载力的1～10％提高至20～30％，减少桩的数量和入土深度。

附图说明

图1为本发明提供的加固地基的沉箱与桩组合基础的立面示意图；

图2为本发明提供的加固地基的沉箱与桩组合基础的顶面、底面的平面形式为圆端形的平面示意图；

图3为本发明提供的加固地基的沉箱与桩组合基础的顶面、底面的平面形式为圆形的平面示意图；

图4为本发明提供的加固地基的沉箱与桩组合基础的顶面、底面的平面形式为倒角矩形的平面示意图；

图5为本发明提供的加固地基的沉箱与桩组合基础的顶面、底面的平面形式为圆端哑铃型的平面示意图；

图6为本发明提供的加固地基的沉箱与桩组合基础的顶面、底面的平面形式为圆端哑铃型的立面示意图；

图7为本发明提供的沉箱裙边构造示意图。

图8为基槽开挖施工示意图；

图9为地基加固施工示意图；

图10为铺设垫层示意图；

图11为沉箱预制示意图；

图12为沉箱浮运示意图；

图13为沉箱注水下沉施工示意图；

图14为钻孔桩施工示意图；

图15为隔舱内封底混凝土浇筑施工示意图；

图16为沉箱底及桩底注浆施工示意图；

图17为沉箱顶板浇筑施工示意图；

图18为沉箱周边冲刷防护施工示意图。

附图标记：沉箱1；沉箱顶板2；沉箱底板3；隔舱4；隔舱壁板5；裙边6；外壁板7；箱内临时钢导向架8；沉桩导向孔9；箱底注浆预留管10；加固地基11；砂石垫层12；钻孔桩13；封底混凝土14；箱底注浆15；桩底注浆16；冲刷防护17；基槽18；抗剪连接件19；裙边刃脚20；裙边外包钢板21；裙边内钢桁架结构22。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

如图1至图7所示，本发明提供了一种用于软土地基中的桥梁深水基础的加固地基的沉箱与桩组合基础，该加固地基的沉箱与桩组合基础包括沉箱1、加固地基11、砂石垫层12、钻孔桩13、封底混凝土14、箱底注浆15、桩底注浆16和冲刷防护17。

其中，所述加固地基11是采用水下挤密砂桩、水下深层水泥土搅拌桩或钢管桩的加固方式或这三种加固方式的组合对河床(海床)面以下浅层地基进行加固形成的，水下挤密砂桩、水下深层水泥土搅拌桩或钢管桩的平面布置采用等边三角形或正方形布置方式，立面布置采用等桩长或变桩长布置方式，所述加固地基11的加固平面尺寸为沉箱底板3周圈外延s₁＝5～15m、加固深度h₁＝10～30m。在所述加固地基11上铺设厚度t₉＝2～6m的砂石垫层12。在所述砂石垫层12上放置沉箱1，所述沉箱1为钢筋混凝土箱体，设有顶板2、底板3、隔舱4、隔舱壁板5、裙边6、外壁板7、沉桩导向孔9、注浆预留管10和封底混凝土14等。沉箱顶面、底面的平面形式为圆端矩形、圆形、倒角矩形或圆端哑铃型；所述沉箱的箱体混凝土可采用轻骨料混凝土或常规混凝土，沉箱底板3为钢壳钢筋混凝土板或钢筋混凝土板，所述沉箱底板3周圈带有钢壳混凝土裙边6；所述沉箱的隔舱内部设置有复数个临时钢导向架8形成的沉桩导向孔9，所述钻孔桩13利用所述沉箱1作为施工平台，通过所述沉箱1内部设置的沉桩导向孔9进行施工，穿过加固地基11到达地基深部持力层，避免在水流、波浪环境下进行深水桩基施工，降低施工难度。

所述沉箱顶板2厚t₁＝2～6m，底板3厚t₂＝1～4m，隔舱壁板厚t₄＝1～2m。

所述沉箱底板3为外壳包厚t₅＝20～40mm钢板的钢壳钢筋混凝土板，在钢板与钢筋混凝土连接侧设置抗剪连接件19，形成钢板-钢筋混凝土组合结构。抗剪连接件19可选用直径d₁＝10～30mm、高h₂＝100～300mm的焊钉连接件或厚t₆＝10～30mm、高h₃＝100～300mm的开孔板连接件或焊钉连接件与开孔板连接件组合的复合连接件。

所述钢壳混凝土裙边6底部设有裙边刃脚20，裙边6高h₄＝3～6m、厚t₇＝1～3m，外壳包t₈＝20～40mm厚钢板21，钢板21之间设置钢桁架结构22。裙边6依靠沉箱1自重和沉箱隔舱4内注水压入砂石垫层12，作为永久结构参与受力；在沉箱底进行压浆时作为注浆围护结构，防止浆液外流；并作为围护结构，防止沉箱基底土受水流冲刷。所述的钻孔桩13为上大下小的钢筋混凝土桩，上部桩的直径d₂＝1～4m，其外部可包有钢护筒，其长度h₅≥h₁；下部桩的直径d₃＝1～3m，其长度根据结构受力要求确定；钻孔桩的根数n≥2，其布置根据结构受力要求确定。在对所述钻孔桩13的施工完成后，在所述沉箱1内底部与所述钻孔桩13之间分两次浇注封底混凝土14，第一次是湿浇注，是在钻孔桩13施工完成后，水下浇注箱内临时钢导向架8下部与钻孔桩13顶部之间的封底混凝土14；第二次是干浇注，是在沉箱隔舱内抽水形成干环境，于沉箱底二次浇注封底混凝土14；通过上述两次浇注方式，保证了沉箱1与钻孔桩13的可靠连接。该加固地基的沉箱与桩组合基础通过沉箱底注浆15与桩底注浆16措施，保证加固地基11、沉箱1与钻孔桩13的共同受力。所述桩底注浆16和所述沉箱底注浆15的预留注浆管10为直径d₄＝50～200mm的钢管或PVC管，注浆的浆液为水泥浆或水泥砂浆。

基于图1至图7所示的加固地基的沉箱与桩组合基础，本发明还提供了该加固地基的沉箱与桩组合基础的施工方法，该施工方法包括：采用水下挤密砂桩、水下深层水泥土搅拌桩或钢管桩的加固方式或这三种加固方式的组合对河床(海床)面以下浅层地基进行加固，在加固地基上铺设砂石垫层，在砂石垫层上沉放设有裙边、沉桩导向孔和注浆预留管的沉箱，在沉箱就位后通过沉桩导向孔施工钻孔桩，钻孔桩施工完成后在沉箱内底部浇筑封底混凝土，通过箱底注浆预留管对沉箱底进行注浆，通过桩内注浆管进行桩底注浆，最后浇注沉箱顶板。在上述施工过程中根据需要在沉箱四周进行冲刷防护。本发明能够有效提高沉箱的竖向和水平向承载能力、控制沉箱沉降和水平位移。

如图8至图18所示，图8至图18为本发明提供的加固地基的沉箱与桩组合基础的施工方法示意图，该施工方法包括如下步骤：

(1)基槽开挖：如图8所示，采用挖泥船，放坡开挖基槽18，开挖深度5～10m，挖槽坡度小于1∶5；

(2)地基加固：如图9所示，采用水下挤密砂桩船、水下深层水泥搅拌船或钢管桩施工船在开挖后的基槽18中进行地基加固，加固深度10～30m，形成加固地基11。钻孔桩13位区不加固，加固完成后清除表面隆起；

(3)铺设垫层：如图10所示，在加固地基11的顶面铺设2～6m厚调平用砂石垫层12；

(4)沉箱预制：如图11所示，在干船坞中预制无顶沉箱1，底板3采用钢壳钢筋混凝土结构，在底板外壳包20～40mm厚钢板，在钢板与钢筋混凝土连接侧设置抗剪连接件，形成钢板-钢筋混凝土组合结构。裙边6采用钢壳混凝土结构，外包钢板厚20～40mm。沉箱底板3设置有多个由箱内临时钢导向架8形成的沉桩导向孔9，导向架8与底板3间通过在船坞中进行混凝土浇注，保证紧密连接，使得沉箱1的隔舱4内形成干环境；沉箱底板3埋设注浆预留管10，注浆前保持密封状态；

(5)沉箱浮运：如图12所示，船坞灌水、沉箱1起浮，采用大马力拖轮浮运至桥位；

(6)沉箱下沉：如图13所示，沉箱1定位、箱内隔舱4灌水下沉，利用自重将沉箱裙边6贯穿砂石垫层12，沉箱1外围进行第一次冲刷防护17，保证在施工期内沉箱结构稳定可靠；

(7)钻孔桩施工：如图14所示，利用沉箱隔舱4搭设施工平台和箱内临时钢导向架8作为导向，通过沉桩导向孔9完成钻孔桩13的施工；

(8)浇注封底混凝土：如图15所示，采用两次浇注方式，第一次是湿浇注，在钻孔桩13施工完成后，在水下浇注箱内临时钢导向架8下部与钻孔桩13顶部之间的封底混凝土14；第二次是干浇注，是在沉箱隔舱4内抽水形成干环境，于沉箱底二次浇注封底混凝土14，保证沉箱1与钻孔桩13的可靠连接；

(9)箱底桩底注浆：如图16所示，以裙边6作为注浆围护结构，通过箱底注浆预留管10，完成箱底注浆15，将沉箱底板3与砂石垫层12间由于钻孔桩13施工产生的空隙填充密实。同步利用桩内注浆管进行桩底注浆16，提高桩端承载力；

(10)顶板施工：如图17所示，拆除箱内临时钢导向架8，搭设施工平台，浇注沉箱顶板2；

(11)冲刷防护：如图18所示，沉箱1周边二次抛石，形成运营期冲刷防护17。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种加固地基的沉箱与桩组合基础，其特征在于，该加固地基的沉箱与桩组合基础包括：加固地基、砂石垫层、沉箱、钻孔桩、桩底注浆、沉箱底注浆、封底混凝土和冲刷防护，其中：

加固地基位于基槽底面以下，其上铺设砂石垫层，砂石垫层上放置沉箱，沉箱的隔舱内部设置有多个临时钢导向架形成的沉桩导向孔，通过沉桩导向孔施工钻孔桩，穿过加固地基到达地基深部持力层；沉箱内底部浇筑封底混凝土实现沉箱与钻孔桩的连接；沉箱底面与垫层之间充填箱底注浆，钻孔桩底灌浆形成桩底注浆，沉箱四周抛填块石形成冲刷防护。

2.根据权利要求1所述的加固地基的沉箱与桩组合基础，其特征在于，所述加固地基是采用水下挤密砂桩、水下深层水泥土搅拌桩或钢管桩的加固方式或这三种加固方式的组合对河床面或海床面以下浅层地基进行加固而形成。

3.根据权利要求2所述的加固地基的沉箱与桩组合基础，其特征在于，所述加固地基的水下挤密砂桩、水下深层水泥土搅拌桩或钢管桩的平面布置采用等边三角形或正方形布置方式，立面布置采用等桩长或变桩长布置方式，所述加固地基的平面加固范围为沉箱底板周圈外延s₁＝5～30m、加固深度h₁＝10～30m。

4.根据权利要求1所述的加固地基的沉箱与桩组合基础，其特征在于，所述沉箱为钢筋混凝土箱体，设有顶板、底板、外壁板、隔舱、隔舱壁板、裙边、沉桩导向孔、注浆预留管和封底混凝土。

5.根据权利要求4所述的加固地基的沉箱与桩组合基础，其特征在于，所述封底混凝土采用轻骨料混凝土或常规混凝土，沉箱底板为钢壳钢筋混凝土板或钢筋混凝土板，所述沉箱的底板周圈带有钢壳混凝土裙边；沉箱顶面、底面的平面形式为圆端形、圆形、倒角矩形或圆端哑铃型，顶面及底面分别采用不同平面形式；所述沉箱的隔舱内部设置有多个临时钢导向架形成的沉桩导向孔。

6.根据权利要求4所述的加固地基的沉箱与桩组合基础，其特征在于，所述沉箱，顶板厚t₁＝2～6m，底板厚t₂＝1～4m，外壁板厚t₃＝1～3m，隔舱壁板厚t₄＝1～2m。

7.根据权利要求4所述的加固地基的沉箱与桩组合基础，其特征在于，所述沉箱底板为外壳包厚t₅＝20～40mm钢板的钢壳钢筋混凝土板，在钢板与钢筋混凝土连接侧设置抗剪连接件，形成钢板－钢筋混凝土组合结构；抗剪连接件选用直径d₁＝10～30mm、高h₂＝100～300mm的焊钉连接件或厚t₆＝10～30mm、高h₃＝100～300mm的开孔板连接件或焊钉连接件与开孔板连接件组合的复合连接件。

8.根据权利要求4所述的加固地基的沉箱与桩组合基础，其特征在于，所述裙边为钢壳混凝土裙边，该钢壳混凝土裙边底部设有刃脚，裙边高h₄＝3～6m、厚t₇＝1～3m，外壳包t₈＝20～40mm厚钢板，钢板之间设置钢桁架结构；裙边依靠沉箱自重和沉箱隔舱内注水压入砂石垫层，作为永久结构参与受力；在沉箱底进行压浆时作为注浆围护结构，防止浆液外流；并作为围护结构，防止沉箱基底土受水流冲刷。

9.根据权利要求1所述的加固地基的沉箱与桩组合基础，其特征在于，所述钻孔桩为上大下小的钢筋混凝土桩，上部桩的直径d₂＝1～4m，其外部可包有钢护筒，其长度h₅≥h₁；下部桩的直径d₃＝1～3m，其长度根据结构受力要求确定。

10.根据权利要求9所述的加固地基的沉箱与桩组合基础，其特征在于，所述钻孔桩的数量n≥2，其布置根据结构受力要求确定。

11.根据权利要求9所述的加固地基的沉箱与桩组合基础，其特征在于，所述钻孔桩利用所述沉箱作为施工平台，通过所述沉箱内部设置的导向架进行施工，避免在水流、波浪环境下进行深水桩基施工，降低施工难度。

12.根据权利要求1所述的加固地基的沉箱与桩组合基础，其特征在于，在对所述钻孔桩的施工完成后，在所述沉箱内底部与所述钻孔桩之间分两次浇注封底混凝土，第一次是湿浇注，是在钻孔桩施工完成后，水下浇注箱内临时钢导向架下部与钻孔桩顶部之间的封底混凝土；第二次是干浇注，是在沉箱隔舱内抽水形成干环境，于沉箱底二次浇注封底混凝土；通过上述两次浇注方式，保证了沉箱与桩的可靠连接。

13.根据权利要求12所述的加固地基的沉箱与桩组合基础，其特征在于，该加固地基的沉箱与桩组合基础通过沉箱底注浆与桩底注浆措施，保证加固地基、沉箱与钻孔桩的共同受力。

14.根据权利要求13所述的加固地基的沉箱与桩组合基础，其特征在于，所述桩底注浆和所述沉箱底注浆的注浆管为直径d₄＝50～200mm的钢管或PVC管，注浆的浆液为水泥浆或水泥砂浆。

15.根据权利要求1所述的加固地基的沉箱与桩组合基础，其特征在于，所述砂石垫层厚度为t₉＝2～6m。

16.一种权利要求1至15中任一项所述的加固地基的沉箱与桩组合基础的施工方法，其特征在于，该施工方法采用水下挤密砂桩、水下深层水泥土搅拌桩或钢管桩的加固方式或这三种加固方式的组合对河床面或海床面以下浅层地基进行加固，在加固地基上铺设砂石垫层，在砂石垫层上沉放设有裙边、沉桩导向孔和注浆预留管的沉箱，在沉箱就位后通过沉桩导向孔施工钻孔桩，钻孔桩施工完成后在沉箱底浇筑封底混凝土，通过箱底注浆预留管对沉箱底进行注浆，通过桩内注浆管进行桩底注浆，最后浇注沉箱顶板。

17.根据权利要求16所述的施工方法，其特征在于，该施工方法包括如下步骤：

基槽开挖：采用挖泥船，放坡开挖基槽，开挖深度5～10m，挖槽坡度小于1:5；

地基加固：采用水下挤密砂桩船、水下深层水泥搅拌船或钢管桩施工船在开挖后的基槽中进行地基加固，加固深度5～30m；钻孔桩桩位区不加固，加固完成后清除表面隆起；

铺设垫层：在加固地基的顶面铺设2～6m厚调平用砂石垫层；

沉箱预制：在干船坞中预制无顶沉箱，底板和裙边采用钢壳结构，裙边钢壳内灌注混凝土，沉箱底板设置有多个由箱内临时钢导向架形成的沉桩导向孔，导向架与底板间通过在船坞中进行混凝土浇注，保证紧密连接，使得沉箱的隔舱内形成干环境；沉箱底板埋设注浆预留管，注浆前保持密封状态；

沉箱浮运：船坞灌水、沉箱起浮，采用大马力拖轮浮运至桥位；

沉箱下沉：沉箱定位、箱内隔舱灌水下沉，利用自重将沉箱裙边贯穿砂石垫层，沉箱外围进行第一次冲刷防护，保证在施工期内沉箱结构稳定可靠；

钻孔桩施工：利用沉箱隔舱搭设的施工平台和临时钢导向架作为导向，通过沉桩导向孔完成钻孔桩的施工；

浇注封底混凝土：采用两次浇注方式，第一次是湿浇注，是在钻孔桩施工完成后，水下浇注箱内临时钢导向架下部与钻孔桩顶部之间的封底混凝土；第二次是干浇注，是在沉箱隔舱内抽水形成干环境，于沉箱底二次浇注封底混凝土；通过上述两次浇注方式，保证了沉箱与桩的可靠连接；

箱底桩底注浆：以裙边作为注浆围护结构，通过箱底注浆预留管，完成箱底注浆，将沉箱底板与砂石垫层间由于钻孔桩施工产生的空隙填充密实；同步利用桩内注浆管，进行桩底注浆，提高桩底承载力；

顶板施工：拆除箱内临时钢导向架，搭设施工平台，浇注沉箱顶板；

冲刷防护：沉箱周边二次抛石，形成运营期冲刷防护。

18.根据权利要求17所述的施工方法，其特征在于，该施工方法在施工过程中根据需要在沉箱四周进行冲刷防护。