CN105088957B - 斜拉桥混凝土压重箱梁现浇支架水中钢混组合桩施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了斜拉桥混凝土压重箱梁现浇支架水中钢混组合桩施工方法，插打钢护筒；在钢护筒周围安装第一次连接系，第一次连接系上铺设钢面板；使用冲击钻机在钢护筒内向下进行钻孔施工，待钻进至设计标高后，在成孔内进行钢筋笼安装、导管下放、清孔作业；成孔内灌注混凝土至设计标高以形成砼桩，砼桩包括位于钢护筒底端内部的钢砼过渡连接部和伸出钢护筒底端的钻孔灌注部；依次进行剩余钢护筒施工，全部施工完成后，在钢护筒顶部安装的支架钢管，安装第二次连接系、桥横向分配梁、桥纵向贝雷梁组、方木和木模板，并在混凝土压重箱梁施工完成后拆除。成功解决了压重箱梁水中支架基础施工费用高、拆除难、渡洪安全风险高的问题。
Description
技术领域
本发明用于桥梁施工技术领域，特别是涉及一种斜拉桥混凝土压重箱梁现浇支架水中钢混组合桩施工方法。
背景技术
随着我国公路、铁路快速路网的大规模建设，大量跨江、河、海桥梁纷纷兴建，而斜拉桥则是大跨度桥梁最常见的桥型之一，与此同时大跨斜拉桥设计为加大自身的跨度，主梁一般采用钢主梁形式，而边跨侧通常需要设置混凝土压重箱梁进行配重。作为桥梁的压重结构，压重箱梁本身必须有足够的刚度、强度和重量，压重箱梁面积大易出现裂纹，因此在施工过程中绝对不能出现较大的沉降，从而导致在现浇支架基础的设置要求极高，尤其是位于水上的大跨度斜拉桥压重箱梁，其支架基础往往位于岸边或水中，一般河床的淤泥较厚，地质条件也较差，因此对压重箱梁现浇支架基础的研究十分重要。
现有技术中水中现浇支架基础一般可采用钢管桩、预应力管桩和钻孔桩形式。现有技术的缺点：
1、钢管桩基础。水中基础采用钢管桩时，钢管桩应按摩擦桩设计，河床淤泥层的侧摩系数较小，为了保证设计承载力，整根钢管桩长度需要设计得较长，造成钢管桩自身的吨位较大，插打时就需要在岸边采用大型履带吊机悬挂大吨位振动锤站在辅助墩承台顶面进行远距离插打或采用大型浮吊悬挂大吨位振动锤在水中插打或者直接由打桩船在水中插打，但钢管桩插打的大型履带吊机或浮吊以及大吨位振动锤或打桩船进场费用和租赁费用较贵，而水中基础数量并不多，且对于单根钢管桩来讲，钢材使用量大，其购置费和人工费也较大，不太经济。但其抗洪水能力强，渡洪安全风险小。拆除时，钢管桩基础需要在岸边采用大型履带吊机悬挂大吨位振动锤站在辅助墩承台顶面进行远距离拔桩或采用水中浮吊悬挂大吨位振动锤在水中拔桩，大型履带吊机或浮吊和大吨位振动锤进场费用和租赁费用较贵，也不太经济。
2、预应力管桩基础。水中基础采用预应力管桩时，预应力管桩水中插打一般需采用大型打桩船进场插打，而此处的现浇支架的水中基础不多，打桩船进场费用和租赁费用较贵，因此打桩船进场插打不经济。预应力管桩插打完成后，需要在将预应力管桩顶面切平，设置顶面接茬锚固钢筋，浇筑横向连接长条承台，长条承台顶面设大钢板预埋件焊接接高钢管柱，长条承台施工费工费时，所花成本也较高，且预应力管桩在水中时，其抗洪水能力不强，安全风险高。预应力管桩基础在水中没有办法拆除。
3、钻孔桩基础。水中基础采用采用钻孔桩时，需要搭设水上简易钻孔平台进行钻孔，钢材使用量大。此外，钻孔桩本身较重，加上需要承受上部传来的荷载和自身的重量，钻孔桩需要较长的桩长，相比较钢管桩、预应力管桩而言，施工费用较高。钻孔桩顶面需要开凿桩头，再浇筑横向连接长条承台，长条承台顶面设大钢板预埋件焊接接高钢管柱，长条承台施工费工费时，所花成本也较高。但其抗洪水能力很强，渡洪安全风险极小。钻孔桩基础在水中部分也无法拆除。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种斜拉桥混凝土压重箱梁现浇支架水中钢混组合桩施工方法，成功解决了压重箱梁水中支架基础施工费用高、拆除难、渡洪安全风险高的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：斜拉桥混凝土压重箱梁现浇支架水中钢混组合桩施工方法，包括以下步骤：
S10.在斜拉桥的辅助墩远离岸边的一侧插打若干钢护筒；
S20.利用已插打的钢护筒作为基础桩搭设简易钻孔平台，在钢护筒周围安装第一次连接系，第一次连接系上铺设钢面板，将钻机放置于钢面板上；
S30.使用冲击钻机在钢护筒内向下进行钻孔施工，待钻进至设计标高且成孔验收合格后，在成孔内进行钢筋笼安装、导管下放、清孔作业；
S40.往钢护筒里面向成孔内灌注水下混凝土至设计标高以形成砼桩，所述砼桩包括位于钢护筒底端内部的钢砼过渡连接部和伸出钢护筒底端的钻孔灌注部，钢护筒内在钢砼过渡连接部的上方形成空置的管腔，砼桩通过钢砼过渡连接部与钢护筒固定连接形成钢混组合桩结构体系；
S50.依次进行剩余钢护筒的钢混组合桩结构体系施工，全部施工完成后，拆除简易钻孔平台，在钢护筒顶部安装支架钢管；
S60.支架钢管安装完成后，安装支架钢管之间的第二次连接系，支架钢管顶部安装桥横向分配梁、桥纵向贝雷梁组，铺设方木和木模板，进行荷载预压以及斜拉桥混凝土压重箱梁施工，混凝土压重箱梁施工完成后拆除所述木模板及方木、桥纵向贝雷梁组、桥横向分配梁、支架钢管和钢护筒。
进一步作为本发明技术方案的改进，步骤S10中，小型履带吊机站在辅助墩承台顶面往中跨方向悬挂小振动锤插打钢护筒。
进一步作为本发明技术方案的改进，步骤S20中，钢面板一端搭设在辅助墩承台顶面，另一端搭在钢护筒周围的第一次连接系上。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述支架钢管通过钢护筒顶变节装在各钢护筒的顶端，钢护筒和支架钢管均为截面为圆形的钢管，所述支架钢管的管径小于或等于钢护筒的管径。
进一步作为本发明技术方案的改进，步骤S60中，钢护筒拆除时，小型履带吊机站在辅助墩承台顶面，拴挂起吊绳在钢护筒顶部，潜水员进入钢护筒内沿钢护筒内的钢砼过渡连接部顶面进行水下切割钢护筒，潜水员出钢护筒，小型履带吊机起重臂移位起吊钢护筒至岸边存放。
进一步作为本发明技术方案的改进，斜拉桥混凝土压重箱梁施工时，沿桥纵向分节段浇筑，主塔边跨方向的钢箱梁分节段架设至边跨并与混凝土压重箱梁前端的钢混结合段钢梁之间进行合龙，主跨方向钢箱梁继续架设至中跨合龙，主跨、边跨钢箱梁每架设一节段在主塔上对称挂设一对斜拉索，混凝土压重箱梁下方也同样对应设置了斜拉索锚固点，对应主跨钢箱梁也需要对称挂设斜拉索。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述钢砼过渡连接部的顶面低于河床面。
本发明的有益效果：
1、钢混组合桩结构体系为上部分钢护筒，下部分钻孔灌注砼桩的组合结构，既充分发挥了钢管桩基础和钻孔灌注桩基础的优势，又避免了钢管桩基础和钻孔灌注桩基础的缺点。具体如下：
（1）首先，较浅的钢护筒插打深度浅，插打设备要求不像钢管桩基础和预应力管桩基础施工那样需要大型打桩船、浮吊或大型履带吊机以及大型振动锤进场，节省了施工费用，施工简单；
（2）其次，在满足承载的条件下，砼桩抗弯能力远大于钢管桩基础和预应力管桩基础，故而在淤泥层较厚、地质较差尤其还有渡洪要求的情况下，钢混组合桩下部的钻孔灌注桩部的刚度大，抵抗洪水能力强，支架安全性可大大提高；
（3）最后，钢混组合桩自重较整体钻孔桩轻，其设计总长度小于整体钻孔桩，节省了成本；上部分钢护筒可割除回收，不需要大型拔桩机械设备进场，节省成本，而预应力管桩和钻孔桩基础则不可回收。
2、钢混组合桩施工采用了在简易钻孔平台上布置自身荷载较轻的冲击钻机进行桩基施工，简易钻孔平台搭设简单，钢护筒兼作简易钻孔平台的基础桩作用，充分利用了现有钢护筒和第一次连接系，利用自身荷载较轻的冲击钻机采用成熟的工艺进行冲孔，并没有大型机械设备进场，节省了大量成本。
3、钢混组合桩结构体系后期拆除方法简单，钢混组合桩结构体系设计时就考虑了灌入钢护筒内的混凝土面应保证低于河床面，拆除时潜水员可以从护筒内沿混凝土顶面直接水下切割钢护筒，切割线低于河床面，即可还原河道保证通航，无需大型设备进场，更不是无法拆除。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明钢混组合桩结构体系结构示意图；
图2是本发明施工状态主视图；
图3是本发明施工状态俯视图。
具体实施方式
参照图1至图3，其显示出了本发明之较佳实施例的具体结构。以下将详细说明本发明各元件的结构特点，而如果有描述到方向( 上、下、左、右、前及后) 时，是以图2所示的结构为参考描述，但本发明的实际使用方向并不局限于此。
本发明提供了一种斜拉桥混凝土压重箱梁现浇支架水中钢混组合桩施工方法，包括以下步骤：
S10.在斜拉桥的辅助墩远离岸边的一侧插打若干钢护筒，插打时小型履带吊机站在辅助墩承台1顶面往中跨方向悬挂小振动锤插打钢护筒2；
S20.利用已插打的钢护筒2作为基础桩搭设简易钻孔平台，在钢护筒周围安装第一次连接系，第一次连接系上铺设钢面板，钢面板一端搭设在辅助墩承台1顶面，另一端搭在钢护筒2周围的第一次连接系上，将冲击钻机放置于钢面板上；
S30.使用冲击钻机在钢护筒2内向下进行钻孔施工，待钻进至设计标高且成孔验收合格后，在成孔内进行钢筋笼安装、导管下放、清孔作业；
S40.往钢护筒2里面向成孔内灌注水下混凝土至设计标高以形成砼桩3，所述砼桩3包括位于钢护筒2底端内部的钢砼过渡连接部31和伸出钢护筒2底端的钻孔灌注部32，钢护筒2内在钢砼过渡连接部31的上方形成空置的管腔，砼桩3通过钢砼过渡连接部31与钢护筒2固定连接形成钢混组合桩结构体系；
S50.依次进行剩余钢护筒2的钢混组合桩结构体系施工，全部施工完成后，拆除简易钻孔平台，在钢护筒2顶部安装支架钢管4，所述支架钢管4通过钢护筒顶变节41装在各钢护筒2的顶端，钢护筒2和支架钢管4均为截面为圆形的钢管，所述支架钢管4的管径小于或等于钢护筒2的管径。
S60. 支架钢管4安装完成后，安装支架钢管4之间的第二次连接系，支架钢管4顶部安装桥横向分配梁、桥纵向贝雷梁组，铺设方木和木模板，进行荷载预压以及斜拉桥混凝土压重箱梁施工，混凝土压重箱梁施工完成后拆除所述木模板及方木、桥纵向贝雷梁组、桥横向分配梁、支架钢管和钢护筒2，保证河道通航要求，钢护筒2拆除时，小型履带吊机站在辅助墩承台1顶面，拴挂起吊绳在钢护筒2顶部，潜水员进入钢护筒2内沿钢护筒2内的钢砼过渡连接部31顶面进行水下切割钢护筒2，所述钢砼过渡连接部31的顶面低于河床面，潜水员出钢护筒2，小型履带吊机起重臂移位起吊钢护筒2至岸边存放。
其中，斜拉桥混凝土压重箱梁5施工时，沿桥纵向分节段浇筑，主塔边跨方向的钢箱梁分节段架设至边跨并与混凝土压重箱梁5前端的钢混结合段钢梁之间进行合龙，主跨方向钢箱梁继续架设至中跨合龙，主跨、边跨钢箱梁每架设一节段在主塔上对称挂设一对斜拉索，混凝土压重箱梁5下方也同样对应设置了斜拉索锚固点，对应主跨钢箱梁也需要对称挂设斜拉索。
1、钢混组合桩结构体系为上部分钢护筒2，下部分砼桩3的组合结构，既充分发挥了钢管桩基础和钻孔灌注桩基础的优势，又避免了钢管桩基础和钻孔灌注桩基础的缺点。具体如下：
（1）首先，较浅的钢护筒2插打只需要小履带吊机悬挂小振动锤插打即可，不像钢管桩基础和预应力管桩基础施工那样需要大型打桩船、浮吊或大型履带吊机以及大型振动锤进场，节省了施工费用，施工简单；
（2）其次，钢护筒2顶面通过安装钢护筒顶变节41，在钢护筒顶变节41顶面上直接焊接支架钢管4，减去了预应力管桩和钻孔桩基础顶面的横向长条承台的施工，节省了成本；
（3）再次，在满足承载的条件下，砼桩3抗弯能力远大于钢管桩基础和预应力管桩基础，故而在淤泥层较厚、地质较差尤其还有渡洪要求的情况下，钢混组合桩下部的钻孔灌注桩部的刚度大，抵抗洪水能力强，支架安全性可大大提高。
（4）最后，钢混组合桩自重较整体钻孔桩轻，其设计总长度小于整体钻孔桩，节省了成本；上部分钢护筒2可割除回收，不需要大型拔桩机械设备进场，节省成本，而预应力管桩和钻孔桩基础则不可回收。
2、钢混组合桩施工采用了在简易钻孔平台上布置自身荷载较轻的冲击钻机进行桩基施工，简易钻孔平台搭设简单，钢护筒2兼作简易钻孔平台的基础桩作用，充分利用了现有钢护筒2和第一次连接系，利用自身荷载较轻的冲击钻机采用成熟的工艺进行冲孔，并没有大型机械设备进场，节省了大量成本。
3、钢混组合桩后期拆除方法简单，钢混组合桩设计时就考虑了灌入钢护筒2内的混凝土面应保证低于河床面，拆除时潜水员可以从护筒内沿混凝土顶面直接水下切割钢护筒2，切割线低于河床面，即可还原河道保证通航，无需大型设备进场，更不是无法拆除。
当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (7)
1.斜拉桥混凝土压重箱梁现浇支架水中钢混组合桩施工方法，其特征在于包括以下步骤：
S10.在斜拉桥的辅助墩远离岸边的一侧插打若干钢护筒；
S20.利用已插打的钢护筒作为基础桩搭设简易钻孔平台，在钢护筒周围安装第一次连接系，第一次连接系上铺设钢面板，将钻机放置于钢面板上；
S30.使用冲击钻机在钢护筒内向下进行钻孔施工，待钻进至设计标高且成孔验收合格后，在成孔内进行钢筋笼安装、导管下放、清孔作业；
S40.往钢护筒里面向成孔内灌注水下混凝土至设计标高以形成砼桩，所述砼桩包括位于钢护筒底端内部的钢砼过渡连接部和伸出钢护筒底端的钻孔灌注部，钢护筒内在钢砼过渡连接部的上方形成空置的管腔，砼桩通过钢砼过渡连接部与钢护筒固定连接形成钢混组合桩结构体系；
S50.依次进行剩余钢护筒的钢混组合桩结构体系施工，全部施工完成后，拆除简易钻孔平台，在钢护筒顶部安装支架钢管；
S60.支架钢管安装完成后，安装支架钢管之间的第二次连接系，支架钢管顶部安装桥横向分配梁、桥纵向贝雷梁组，铺设方木和木模板，进行荷载预压以及斜拉桥混凝土压重箱梁施工，混凝土压重箱梁施工完成后拆除所述木模板及方木、桥纵向贝雷梁组、桥横向分配梁、支架钢管和钢护筒。
2.根据权利要求1所述的斜拉桥混凝土压重箱梁现浇支架水中钢混组合桩施工方法，其特征在于：步骤S10中，小型履带吊机站在辅助墩承台顶面往中跨方向悬挂小振动锤插打钢护筒。
3.根据权利要求1所述的斜拉桥混凝土压重箱梁现浇支架水中钢混组合桩施工方法，其特征在于：步骤S20中，钢面板一端搭设在辅助墩承台顶面，另一端搭在钢护筒周围的第一次连接系上。
4.根据权利要求1所述的斜拉桥混凝土压重箱梁现浇支架水中钢混组合桩施工方法，其特征在于：所述支架钢管通过钢护筒顶变节装在各钢护筒的顶端，钢护筒和支架钢管均为截面为圆形的钢管，所述支架钢管的管径小于或等于钢护筒的管径。
5.根据权利要求1所述的斜拉桥混凝土压重箱梁现浇支架水中钢混组合桩施工方法，其特征在于：步骤S60中，钢护筒拆除时，小型履带吊机站在辅助墩承台顶面，拴挂起吊绳在钢护筒顶部，潜水员进入钢护筒内沿钢护筒内的钢砼过渡连接部顶面进行水下切割钢护筒，潜水员出钢护筒，小型履带吊机起重臂移位起吊钢护筒至岸边存放。
6.根据权利要求1所述的斜拉桥混凝土压重箱梁现浇支架水中钢混组合桩施工方法，其特征在于：斜拉桥混凝土压重箱梁施工时，沿桥纵向分节段浇筑，主塔边跨方向的钢箱梁分节段架设至边跨并与混凝土压重箱梁前端的钢混结合段钢梁之间进行合龙，主跨方向钢箱梁继续架设至中跨合龙，主跨、边跨钢箱梁每架设一节段在主塔上对称挂设一对斜拉索，混凝土压重箱梁下方也同样对应设置了斜拉索锚固点，对应主跨钢箱梁也需要对称挂设斜拉索。
7.根据权利要求1所述的斜拉桥混凝土压重箱梁现浇支架水中钢混组合桩施工方法，其特征在于：所述钢砼过渡连接部的顶面低于河床面。
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