CN106758890A - 排桩箱涵结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了排桩箱涵结构及其施工方法,该排桩箱涵包括边柱排桩、高压旋喷桩、边冠梁、U型底板及顶板,边柱排桩分为两组,对称布设于两侧,每侧的两两边柱排桩之间设置高压旋喷桩形成止水帷幕,边冠梁设有两个,分别位于两组边柱排桩上方,U型底板浇筑在两组边柱排桩之间,U型底板侧壁与边柱排桩内壁连接,边冠梁上部与顶板浇筑成一体。本发明还公开了上述结构的施工方法,首先支护排桩,然后采用反开挖施工浇筑底板及顶板,减少了施工环节,本发明将原本的排桩支护的临时结构变成永久结构,避免了工程结构的浪费,有效的缩短了工期,降低了施工成本。
Description
技术领域
本发明涉及交通及水利工程技术领域,具体为一种特殊的箱涵结构及其施工方法。
背景技术
箱涵属于涵洞的一种,一般用来排水,过人及车辆。箱涵根据需要分为单孔箱涵和多孔箱涵。如图1所示,现有的单孔箱涵为封闭的框架结构,主要组成部分有钢筋混凝土涵身1'、翼墙2'、混凝土基础3'、变形缝4'等。如图2所示,现有的多孔箱涵与图1的单孔箱涵结构类似,在混凝土涵身1'上设有多个涵洞,涵洞之间设有立墙5’。箱涵施工一般采用现浇,在开挖好的沟槽内设置临时的基坑排桩支护,设置底层,浇筑一层混凝土垫层,再将加工好的钢筋现场绑扎,支内模和外模,较大的箱涵一般先浇筑底板和侧壁的下半部分,再绑扎侧壁上部和顶板钢筋,支好内外模,浇筑侧壁上半部分和顶板。待混凝土达到设计要求的强度拆模,在箱涵两侧同时回填土。该箱涵结构的基坑排桩支护属于临时结构,造价高,箱涵浇筑完成后就废弃了。且该结构不适于在超厚的软基上使用,软基过厚,箱涵底部易出现不均匀沉降问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种排桩箱涵结构及其施工方法,消除箱涵顶部荷载传到底部,引起底部不均匀沉降的问题;当建在深厚的软基上时,减少箱涵底部进行特殊地基处理的内容及程序;提高箱涵整体受力性能。为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
排桩箱涵结构,包括边柱排桩、高压旋喷桩、边冠梁、U型底板及顶板,所述的边柱排桩分为两组,对称布设于两侧,每侧的两两边柱排桩之间设置高压旋喷桩形成止水帷幕,所述的边冠梁设有两个,分别位于两组边柱排桩上方,所述的U型底板浇筑在两组边柱排桩之间,U型底板侧壁与边柱排桩内壁连接,所述的边冠梁上部与顶板浇筑成一体。
一实施例中,还包括若干组中柱及若干个中冠梁,所述的若干组中柱设于两组边柱排桩中部且与边柱排桩平行,所述的若干个中冠梁分别设于若干组中柱上方,所述的中冠梁上部与顶板浇筑成一体。
优选地,所述的边柱排桩包括长灌柱桩和短灌柱桩,两根长灌柱桩间布设2根短灌柱桩,所述的长灌柱桩嵌入中风化岩层或进入具有足够锚固长度的持力层,所述的短灌柱桩的高度大于U型底板的深度,所述的高压旋喷桩穿过底板及淤泥层底。
优选地,所述的U型底板侧壁的厚度小于或等于U型底板的底部厚度的一半。
优选地,所述的顶板底部为拱形,顶板与边冠梁及中冠梁连接处的板厚大于其余部分板厚。
其中,所述的U型底板侧壁及底部与边柱排桩连接处设有挂网钢筋及底板锚筋,所述的边冠梁与顶板连接处设有箍筋。
由于采用了上述的结构,本发明具有如下有益效果:
1.本发明打破常规基坑支护结构与永久结构分开的设计理念,将临时基坑支护结构变为箱涵永久结构组成部分,将箱涵的底板和顶板分开,使底板受力大大减轻,使得本结构的填土荷载通过顶板传给边冠梁/中冠梁,然后直接传给了边柱排桩/中柱,同时底板采用U型结构与边柱排桩相连,充分发挥了边柱排桩的受力优势,箱涵的U型底板无须单独的地基处理,不仅增强了箱涵的整体性而且也减少了箱涵底部地基处理费用。
2. 多孔箱涵通过中柱及中冠梁形成中部支撑,取消涵洞中间的立墙,可满足顶板跨径的布置,减少顶板厚度。
3.本发明结构在超厚软基上更具实用性,由于无地基处理,避免了可能产生的不均匀沉降的问题。
本发明还公开了上述结构的施工方法,包括以下步骤:
S1.边柱排桩施工:场地平整、定位放线,边柱排桩分为两组,沿顺水流方向平行布设在基坑的位置上,高压旋喷桩采取分批跳孔施作,每两个边柱排桩之间设置一个高压旋喷桩形成止水帷幕;
S2.中柱施工:根据箱涵的跨径需求布置中柱,中柱采用灌柱桩,中柱平行布置在两组边柱排桩之间;
S3.冠梁施工:凿除边柱排桩及中柱的顶部,使其位于同一平面上,开挖至冠梁底,进行边冠梁及中冠梁施工,边冠梁位于边柱排桩上方,中冠梁位于中柱上方,边冠梁及中冠梁的伸缩缝布置与顶板一致,边冠梁及中冠梁上方预留箍筋;
S4.内撑施工:在边冠梁与中冠梁之间沿垂直于水流方向布设若干内撑;
S5.基坑开挖:开挖基坑至U型底板高程下方;
S6.U型底板浇筑:确定U型底板的位置,在边柱排桩及中柱与底板的交接位置植筋,在底板位置先浇筑砼垫层,然后进行U型底板的底部浇筑,清除边柱排桩间的淤泥土,利用边柱排桩做模板浇筑U型底板侧壁;
S7.顶板浇筑:放置顶板模板,在边冠梁、中冠梁及顶板模板上部浇筑顶板,使顶板与边冠梁及中冠梁形成整体;
S8. 移除顶板模板,拆除内撑,回填覆土即可。
其中,步骤S1中边柱排桩包括长灌柱桩和短灌柱桩,两根长灌柱桩间布设2根短灌柱桩,所述的长灌柱嵌入中风化岩层,所述的短灌柱桩用于挡土,短灌柱桩的高度大于U型底板的深度,所述的高压旋喷桩穿过淤泥层底。
优选地,所述的砼垫层为10~15cm厚C15砼垫层,所述的U型底板侧壁的厚度小于或等于U型底板的底部厚度的一半。
优选地,所述的顶板模板呈拱形。
本发明的施工方法具有如下有益效果:
1、本发明施工方法首先支护排桩/中柱,然后采用反开挖施工浇筑底板及顶板,减少了施工环节,将原本的排桩支护的临时结构变成永久结构,避免了工程结构的浪费,有效的缩短了工期,降低施工成本。
2、边柱排桩采用长短桩加高压旋喷桩的施工:长灌柱桩嵌入中风化岩层,满足上部结构承载力要求;短灌柱桩的高度大于U型底板的深度,满足基坑支护要求;长短桩的结合大大减少了桩长,因而减少了投资并节约了工期;高压旋喷桩穿过淤泥层底,形成止水帷幕,具有止水的作用,同时可防止墙后淤泥对墙前形成隆起的作用。
3、U型底板浇筑时直接利用边柱排桩为模板,将U型底板、边柱排桩、中柱、钢筋浇筑为一整体,使U型底板受力传给边柱排桩、中柱,保证箱涵结构的整体性,减少了箱涵底部地基处理费用。
附图说明
图1是背景技术的单孔箱涵结构示意图。
图2是背景技术的多孔箱涵结构示意图。
图3本发明实施例一的立体结构示意图。
图4是本发明实施例一的平面示意图。
图5是图4的横断面示意图。
图6是U型底板侧壁与边柱排桩的连接图。
图7为图6的A-A剖面示意图。
图8为图6的B-B剖面示意图。
图9是本发明实施例二的立体结构示意图。
图10是实施例二中内撑施工的状态示意图。
图11是实施例二的平面示意图。
图12是图11的横断面示意图。
图13是U型底板与中柱的连接示意图。
图14是图13的C-C剖面示意图。
主要组件符号说明:
1:边柱排桩,11:长灌柱桩,12:短灌柱桩,2:高压旋喷桩,3:边冠梁,4:U型底板,41:U型底板侧壁,5:顶板,6:中冠梁,7:中柱,8:内撑,91:纵筋,92:钢筋,93:挂网钢筋,94:底板锚筋。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述。
实施例一
本实施例公开了一种排桩箱涵结构,为单孔箱涵结构。
如图3~5所示,本实施例的单孔箱涵结构包括边柱排桩1、高压旋喷桩2、边冠梁3、U型底板4及顶板5。边柱排桩1分为两组,对称布设于两侧,每侧的两两边柱排桩1之间设置高压旋喷桩2形成止水帷幕。边柱排桩1包括长灌柱桩11和短灌柱桩12,两根长灌柱桩11间布设两根短灌柱桩12,长灌柱桩11嵌入中风化岩层或具有足够锚固长度的持力层,起支撑整个结构的作用;短灌柱桩12的高度大于U型底板4的深度,其主要作用是挡土,满足基坑支护要求即可;高压旋喷桩2可选用二重管旋喷桩,其穿过底板及淤泥层底,起止水作用,以满足坑底抗隆起的要求。边冠梁3设有两个,分别位于两组边柱排桩1上方。
结合图6所示,U型底板4浇筑在两组边柱排桩1之间,U型底板侧壁41与边柱排桩1内壁连接,边冠梁3上部与顶板5浇筑成一体。由于U型底板4与顶板5不接触,U型底板侧壁41的受力大大减小,因此U型底板侧壁41的厚度小于或等于U型底板4的底部厚度的一半即可。顶板5底部为拱形,顶板5与边冠梁3连接处的板厚大于其余部分的板厚。
结合图7~8所示,边柱排桩1内部本身设有纵筋91,U型底板4内部设有钢筋92,U型底板侧壁41及底部与边柱排桩1连接处设有挂网钢筋93及底板锚筋94,边冠梁3与顶板5连接处设有箍筋(图中未示出)。
本实施例的施工步骤如下:
(1)、边柱排桩1施工:场地平整、定位放线,边柱排桩1分为两组,沿顺水流方向平行布设在基坑的位置上,高压旋喷桩2采取分批跳孔施作,每两个边柱排桩1之间设置一个高压旋喷桩2形成止水帷幕。
(2)、冠梁施工:凿除边柱排桩1的顶部,使其位于同一平面上,开挖至边冠梁3底,进行边冠梁3施工,边冠梁3位于边柱排桩上方,边冠梁3的伸缩缝布置与顶板5一致,边冠梁3上方预留箍筋。
(3)、内撑8施工:在边冠梁3之间沿垂直于水流方向布设若干内撑8。
(4)、基坑开挖:开挖基坑至U型底板4高程下方。
(5)、U型底板4浇筑:确定U型底板4的位置,边柱排桩1与U型底板4的交接位置植筋(挂网钢筋93及底板锚筋94),在底板位置先浇筑砼垫层,然后进行U型底板4的底部浇筑,清除边柱排桩1间的淤泥土,利用边柱排桩1做模板浇筑U型底板侧壁41。
(6)、顶板5浇筑:放置顶板模板,在边冠梁3及顶板模板上部浇筑顶板5,使顶板5与边冠梁3形成整体。
(7)、移除顶板模板,拆除内撑8,回填覆土即可。
实施例二
本实施例公开了一种排桩箱涵结构,箱涵的跨径为9×8.8×9m,净高5.2m,总长约81m,箱涵底淤泥厚度约20m,箱涵顶板高程约4.3m,路面设计高程8m,箱涵底板顶高程-2.5m。根据需要,本实施例设置三孔,为三孔箱涵结构。
如图9所示,三孔箱涵结构包括边柱排桩1、中柱7、高压旋喷桩2、边冠梁3、中冠梁6、U型底板4及顶板5。
如图11~12所示,边柱排桩1分为两组,对称布设于两侧,每侧的两两边柱排桩1之间设置高压旋喷桩2形成止水帷幕,边柱排桩1包括长灌柱桩11(φ1200mm@4800mm)和短灌柱桩12(φ1200mm@1600mm),两根长灌柱桩11间布设2根短灌柱桩12,长灌柱桩11嵌入中风化岩层或具有足够锚固长度的持力层,短灌柱桩12的高度大于U型底板4的深度,高压旋喷桩2可选用二重管旋喷桩,其穿过底板及淤泥层底。
两组中柱7设于两组边柱排桩1之间且与边柱排桩1平行,中柱7也为灌柱桩(φ1200mm@4800mm)。边冠梁3设有两个,分别位于两组边柱排桩1上方。中冠梁6设有两个,分别位于两组中柱7上方。U型底板4浇筑在两组边柱排桩1之间,U型底板侧壁41与边柱排桩1内壁连接,边冠梁3、中冠梁6的上部与顶板5浇筑成一体。U型底板侧壁41的厚度为U型底板4的底部厚度的一半,本实施例中U型底板侧壁41厚30cm,U型底板4的底部厚度60cm。
顶板5底部为拱形,采用弧形过渡,承重力强,造型美观。
如图7~8,同实施例一中,边柱排桩1内部本身设有纵筋91,U型底板4内部设有钢筋,U型底板侧壁41及底部与边柱排桩1连接处设有挂网钢筋93及底板锚筋94,边冠梁3与顶板5连接处设有箍筋。如图13~14示,U型底板4与中柱7连接处也设有底板锚筋94。
本实施例的施工步骤如下:
(1)、边柱排桩1施工:场地平整、定位放线,边柱排桩1分为两组,沿顺水流方向平行布设在基坑的位置上,长灌柱桩11嵌入中风化岩层约1m,最深底高程达-42m,长灌柱桩11间布置两根短灌柱桩12,短灌柱桩12的高程为-15m,高压旋喷桩2采取分批跳孔施作,每两个边柱排桩1之间设置一个高压旋喷桩2形成止水帷幕,高压旋喷桩2穿过淤泥底高程-20m。
(2)、中柱7施工:根据箱涵的跨径需求布置两组中柱7,两组中柱7平行布置在两组边柱排桩1之间。
(3)、冠梁施工:凿除边柱排桩1及中柱7的顶部,使其位于同一平面上,开挖至冠梁底,进行边冠梁3及中冠梁6施工,边冠梁3及中冠梁6的高度为1m,边冠梁3位于边柱排桩1上方,中冠梁6位于中柱7上方,边冠梁3及中冠梁6的伸缩缝布置与顶板5一致,边冠梁3及中冠梁6上方预留箍筋。
(4)、内撑8施工:如图10所示,在边冠梁3与中冠梁6之间沿垂直于水流方向布设若干内撑8。内撑8采用φ600mm壁厚16mm钢管横撑,顺水流方向间距4.8m布置一道横撑。
(5)、基坑开挖:开挖基坑至高程-3.2m。
(6)、U型底板4浇筑:确定U型底板4的位置,在边柱排桩1及中柱7与U型底板4的交接位置植筋(如图7、8、13、14)。在底板位置先浇筑10cm厚C15砼垫层,然后进行U型底板4的底部浇筑,清除边柱排桩1间的淤泥土,利用边柱排桩1做模板浇筑U型底板侧壁41。
(7)、顶板5浇筑:放置顶板模板,顶板模板呈拱形。在边冠梁3、中冠梁6及顶板模板上部浇筑顶板5,顶板5与边冠梁3、中冠梁相6连处的板厚为1.3m,板中央的厚度为0.8m,浇筑后顶板5与边冠梁3及中冠梁6形成整体。
(8)、移除顶板模板,拆除内撑8,回填覆土即可。
综上,本发明排桩箱涵顶部填土荷载通过顶板5传给边冠梁3/中冠梁6,然后再传给边柱排桩1/中柱7,U型底板4与边柱排桩1/中柱7连接,箱涵底部受力大大减小,箱涵底无需另外地基处理,有效的解决了箱涵底部不均匀沉降的问题,增强了箱涵的整体性,适宜推广应用。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.排桩箱涵结构,其特征在于:包括边柱排桩、高压旋喷桩、边冠梁、U型底板及顶板,所述的边柱排桩分为两组,对称布设于两侧,每侧的两两边柱排桩之间设置高压旋喷桩形成止水帷幕,所述的边冠梁设有两个,分别位于两组边柱排桩上方,所述的U型底板浇筑在两组边柱排桩之间,U型底板侧壁与边柱排桩内壁连接,所述的边冠梁上部与顶板浇筑成一体。
2.如权利要求1所述的排桩箱涵结构,其特征在于:还包括若干组中柱及若干个中冠梁,所述的若干组中柱设于两组边柱排桩之间且与边柱排桩平行,所述的若干个中冠梁分别设于若干组中柱上方,所述的中冠梁上部与顶板浇筑成一体。
3.如权利要求1或2所述的排桩箱涵结构,其特征在于:所述的边柱排桩包括长灌柱桩和短灌柱桩,两根长灌柱桩间布设2根短灌柱桩,所述的长灌柱桩嵌入中风化岩层或具有足够锚固长度的持力层,所述的短灌柱桩的高度大于U型底板的深度,所述的高压旋喷桩穿过底板及淤泥层底。
4.如权利要求3所述的排桩箱涵结构,其特征在于:所述的U型底板侧壁的厚度小于或等于U型底板的底部厚度的一半。
5.如权利要求4所述的排桩箱涵结构,其特征在于:所述的顶板底部为拱形,顶板与边冠梁及中冠梁连接处的板厚大于其余部分的板厚。
6.如权利要求1或2所述的排桩箱涵结构,其特征在于:所述的U型底板侧壁及底部与边柱排桩连接处设有挂网钢筋及底板锚筋,所述的边冠梁与顶板连接处设有箍筋。
7.权利要求1~6任一项所述的排桩箱涵结构的施工方法,其特征在于,包括以下步骤,
S1.边柱排桩施工:场地平整、定位放线,边柱排桩分为两组,沿顺水流方向平行布设在基坑的位置上,高压旋喷桩采取分批跳孔施作,每两个边柱排桩之间设置一个高压旋喷桩形成止水帷幕;
S2.中柱施工:根据箱涵的跨径需求布置中柱,中柱采用灌柱桩,中柱平行布置在两组边柱排桩之间;
S3.冠梁施工:凿除边柱排桩及中柱顶部的浮浆,使其位于同一平面上,开挖至冠梁底,进行边冠梁及中冠梁施工,边冠梁位于边柱排桩上方,中冠梁位于中柱上方,边冠梁及中冠梁的伸缩缝布置与顶板一致,边冠梁及中冠梁上方预留箍筋;
S4.内撑施工:在边冠梁与中冠梁之间沿垂直于水流方向布设若干内撑;
S5.基坑开挖:开挖基坑至U型底板高程下方;
S6.U型底板浇筑:确定U型底板的位置,在边柱排桩及中柱与底板的交接位置植筋,在底板位置先浇筑砼垫层,然后进行U型底板的底部浇筑,清除边柱排桩间的淤泥土,利用边柱排桩做模板浇筑U型底板侧壁;
S7.顶板浇筑:放置顶板模板,在边冠梁、中冠梁及顶板模板上部浇筑顶板,使顶板与边冠梁及中冠梁形成整体;
S8. 移除顶板模板,拆除内撑,回填覆土即可。
8.如权利要求7所述的排桩箱涵结构的施工方法,其特征在于,步骤S1中边柱排桩包括长灌柱桩和短灌柱桩,两根长灌柱桩间布设2根短灌柱桩,所述的长灌柱嵌入中风化岩层或进入具有足够锚固长度的持力层,所述的短灌柱桩用于挡土,短灌柱桩的高度大于U型底板的深度,所述的高压旋喷桩穿过底板及淤泥层底。
9.如权利要求7所述的排桩箱涵结构的施工方法,其特征在于:步骤S6中,所述的砼垫层为10~15cm厚C15砼垫层,所述的U型底板侧壁的厚度小于或等于U型底板的底部厚度的一半。
10.如权利要求7所述的排桩箱涵结构的施工方法,其特征在于,步骤S7中所述的顶板模板呈拱形。
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