CN107142856A - 桥台改造方法、桥台、桥台改造的桥墩及顶升改造的桥梁 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种桥台改造方法、一种桥台、一种由桥台改造的桥墩及一种顶升改造的桥梁，该桥台改造方法包括：(1)围绕既有桥台结构开挖基坑，使基坑的坑底位于每一既有基桩的上下两端之间；(2)在基坑坑底施工扩大基础，扩大基础与各既有基桩通过植筋连接构成新的群桩基础。本发明在保持既有群桩基础桥台基本功能的情况下，进行基坑开挖和扩大基础施工，并保证扩大基础和各既有基桩的可靠连接，直接形成新的群桩基础，从而实现既有基桩与扩大基础受力的有机结合，有效提高群桩基础的承载能力，满足受力要求。

Description

桥台改造方法、桥台、桥台改造的桥墩及顶升改造的桥梁

技术领域

本发明属于桥梁技术领域，涉及一种桥台改造方法、一种桥台、一种由桥台改造的桥墩及一种顶升改造的桥梁，尤其涉及桥台的加固改造及桥梁的顶升改造。

背景技术

随着交通运输业的迅猛发展，许多现有市政道路桥梁的通行能力已无法满足需求，面临一定的困境。由于拆除重建耗费大量的人力物力，桥梁顶升改造技术应运而生并逐渐普及。桥梁顶升技术可以最大程度利用既有桥梁结构，缩短施工工期，减少社会资源的浪费。

在市政桥梁顶升改造过程中均须进行桥墩和桥台改造，需要将上部结构顶升，同时将既有墩柱接高，既有桥台改造为桥墩。现行通用做法是，在既有墩台附近增设基桩，增大并加高承台，由新增基桩和既有基桩共同承担后期荷载，但由于先期荷载并未卸载，故新增基桩并未充分受力，且造成浪费。另外受施工和场地条件限制，很多情况下增设基桩难度很大，导致工程方案不可行。

顶升桥梁的墩台改造中，桥台改造技术为最难点，这是由于桥台改造为桥墩后，上部结构恒载和活载均有大幅增加，既有摩擦桩群桩基础承载力难以满足受力要求，新建墩柱作用点与既有桥台背墙荷载模式不同，承台受力模式也发生改变，导致承台受力也难以满足要求，故提出更合理的桥台改造方案往往成为桥梁顶升改造能否实施的控制因素。

发明内容

本发明实施例涉及一种桥台改造方法、一种桥台、一种由桥台改造的桥墩及一种顶升改造的桥梁，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本发明实施例涉及一种桥台改造方法，包括如下步骤：

步骤一，围绕既有桥台结构开挖基坑，使所述基坑的坑底位于每一既有基桩的上下两端之间；

步骤二，在所述基坑坑底施工扩大基础，所述扩大基础与各既有基桩通过植筋连接构成新的群桩基础。

作为实施例之一，对所述扩大基础基底的土体进行加固处理，以提高该部分土体竖向承载力。

作为实施例之一，上述桥台改造方法还包括：

步骤三，在所述扩大基础上搭设一顶升支架，由所述顶升支架支承桥台所支承的桥梁梁体；

步骤四，拆除所述扩大基础上方的既有桥台构件，在所述扩大基础上施工一新建墩柱，桥台所支承的桥梁梁体落梁至所述新建墩柱上；

步骤五，拆除所述顶升支架，基坑回填。

作为实施例之一，所述扩大基础呈台阶状，包括浇筑于所述基坑坑底的下层扩大基础和浇筑于所述下层扩大基础顶端的上层扩大基础，所述新建墩柱施工于所述上层扩大基础上。

作为实施例之一，上述桥台改造方法中，先于所述基坑坑底施工下层扩大基础，在所述下层扩大基础上施工所述顶升支架并由所述顶升支架支承对应的所述桥梁梁体后，再拆除所述上层扩大基础上方的既有桥台构件，并施工所述上层扩大基础。

本发明实施例涉及一种桥台，包括桥台承台和支承所述桥台承台的多个基桩，于所述桥台承台下方还施工有扩大基础，所述扩大基础位于每一所述基桩的上下两端之间，且与各所述基桩通过植筋连接构成新的群桩基础。

作为实施例之一，所述扩大基础基底的土体内施工有加固结构。

本发明实施例涉及一种由桥台改造的桥墩，包括桥墩承台和墩柱，所述桥墩承台为在所述桥台的既有承台下方施工形成的扩大基础，所述扩大基础位于每一既有基桩的上下两端之间，且与各所述既有基桩通过植筋连接，所述墩柱建造于所述扩大基础上。

本发明实施例涉及一种顶升改造的桥梁，包括上部结构和桥墩，所述桥墩包括既有桥墩接高后形成的接高桥墩以及由既有桥台改造形成的改造桥墩，各所述改造桥墩均采用如上所述的由桥台改造的桥墩。

作为实施例之一，所述上部结构包括桥面板和桥面铺装结构，所述桥面铺装结构包括自下而上依次设置的调平层和铺装层，于所述调平层内埋设有多个拱形管，每一所述拱形管的两拱脚均位于该拱形管的底端，每一所述拱形管在所述调平层内围设形成一拱形管式空腔。

本发明实施例至少具有如下有益效果：

本发明在保持既有群桩基础桥台基本功能的情况下，进行基坑开挖和扩大基础施工，并保证扩大基础和各既有基桩的可靠连接，直接形成新的群桩基础，从而实现既有基桩与扩大基础受力的有机结合，有效提高群桩基础的承载能力，满足受力要求。上述方法使得桥下空间受限、地层条件较差、无法采用人工挖孔或机械钻孔的方法增设基桩时桥台基础加固改造成为可能，减少工程量和工程施工难度；可适用于软土地区的桥台基础加固改造。

本发明实施例提供的由桥台改造为桥墩的方法，可解决现有技术中桥台改造工程中新建墩柱作用点与既有桥台背墙荷载模式不同、承台受力模式也发生改变导致承台受力也难以满足要求等技术问题，使得新建墩柱与新的群桩基础协同配合，较好地满足改造后的桥墩的受力要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1-图4为本发明实施例提供的桥台改造为桥墩的过程示意图；

图5为本发明实施例提供的顶升改造桥梁的桥面铺装结构的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的顶升改造桥梁的变厚度铺装的桥面铺装结构的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明实施例提供一种桥台改造方法，包括如下步骤：

步骤一，围绕既有桥台结构开挖基坑4，使所述基坑4的坑底位于每一既有基桩3的上下两端之间；

步骤二，在所述基坑4坑底施工扩大基础7，所述扩大基础7与各既有基桩3植筋连接构成新的群桩基础。

其中，步骤一中，开挖基础过程中应保证桥台结构不动，即不影响既有桥台结构，可采用插打钢板桩5或采用放坡开挖的方式进行基坑4的开挖施工。围绕既有桥台结构开挖，即优选为使得既有承台2在水平面上的投影应位于基坑4坑底在该水平面上的投影范围内，而且各既有基桩3在该水盘面上的投影也位于基坑4坑底在该该水平面上的投影范围内。另外，在竖直方向上，各既有基桩3均部分位于挖出的基坑4内，其余部分则位于基坑4下方。

本发明基于上述方法，在保持既有群桩基础桥台基本功能的情况下，进行基坑4开挖和扩大基础7施工，并保证扩大基础7和各既有基桩3的可靠连接，直接形成新的群桩基础，从而实现既有基桩3与扩大基础7受力的有机结合，有效提高群桩基础的承载能力，满足受力要求。上述方法使得桥下空间受限、地层条件较差、无法采用人工挖孔或机械钻孔的方法增设基桩时桥台基础加固改造成为可能，减少工程量和工程施工难度；可适用于软土地区的桥台基础加固改造(使得摩擦桩与扩大基础7受力有机结合)。

进一步地，上述步骤一中，可采用如下步骤顺序：先进行施工前准备，然后拆除桥台搭板，挖除台后填土，再插打钢板桩5进行基坑4开挖或采用放坡开挖的方式；基坑4开挖施工完成后，在基坑4坑底进行地基处理，以便于后续扩大基础7施工。上述步骤二中，可采用如下步骤顺序：进行扩大基础7范围内的既有基桩3上的植入钢筋施工，再进行扩大基础7施工。

进一步优选地，本实施例中，上述扩大基础7为台阶形扩大基础7，包括浇筑于所述基坑4坑底的下层扩大基础71和浇筑于所述下层扩大基础71顶端的上层扩大基础72，上层扩大基础72的水平截面积小于下层扩大基础71的水平截面积(即上层扩大基础72在水平面上的投影位于下层扩大基础71在该水平面上的投影范围内)。采用台阶形扩大基础7能够更好地提高新的群桩基础的承载能力。上层扩大基础72与下层扩大基础71均可与各既有基桩3 植筋连接，本实施例中，下层扩大基础71与各既有基桩3植筋连接，上层扩大基础72则可视实际情况选择与各既有基桩3植筋连接或不植筋连接。

进一步优化上述方法，对所述扩大基础7基底的土体进行加固处理。加固处理的方式可采用常用的土体加固手段，如采用水泥土搅拌桩、高压喷射注浆等方式，本实施例中，优选为采用旋喷桩加固的方式对扩大基础7下方的土体进行加固处理，以提高该部分土体的竖向承载力，确保形成的复合地基整体满足竖向承载力和刚度要求。上述土体加固处理过程可在基坑4挖出后在基坑4坑底进行；旋喷桩加固处理完成后，可在基坑4坑底施工垫层6，上述扩大基础7即在垫层6上建造。

进一步优化上述方法，本发明提供的桥台改造方法适用于既有桥梁结构桥台基础病害的整治和加固改造，也适用于桥梁顶升改造过程中的既有桥台改造，即将既有桥台改造为桥墩。对于后者，如图1-图4，上述桥台改造方法进一步还包括：

步骤三，在所述扩大基础7上搭设一顶升支架8，由所述顶升支架8支承桥台所支承的桥梁梁体1；

步骤四，拆除所述扩大基础7上方的既有桥台构件，在所述扩大基础7上施工一新建墩柱9，桥台所支承的桥梁梁体1落梁至所述新建墩柱9上；

步骤五，拆除所述顶升支架8，基坑4回填。

其中，对于上述采用台阶式的扩大基础7的方案，该新建墩柱9施工于上层扩大基础72 上；上述顶升支架8优选为搭设于下层扩大基础71上。也即是说，下层扩大基础71除应满足上层扩大基础72施工需求、与地基的连接需求以满足承载能力外，还需预留顶升支架8的建造位；在施工下层扩大基础71时，可进行顶升支架8基础预埋件的预埋，保证顶升支架8的结构稳定性和支承能力。步骤三中，先在扩大基础7上进行顶升支架8的施工，接近其顶端施工时，首先将桥台所支承的桥梁梁体1顶升，然后再进行顶升支架8剩余部分的施工，该顶升支架8施工完成后，进行梁体1顶升点转换，使得桥梁梁体1由顶升支架8支承。上述顶升支架8应能满足对桥梁梁体1的支承要求，可采用现有技术中常用的桥梁顶升支架8 等结构，其具体结构及建造方法是本领域技术人员易于实现的。

本发明实施例提供的由桥台改造为桥墩的方法，可解决现有技术中桥台改造工程中新建墩柱作用点与既有桥台背墙荷载模式不同、承台受力模式也发生改变导致承台受力也难以满足要求等技术问题，使得新建墩柱与新的群桩基础协同配合，较好地满足改造后的桥墩的受力要求。

进一步地，对于上述台阶式的扩大基础7的施工，可采用如下施工顺序：如图2-图3，上述桥台改造方法中，先于所述基坑4坑底施工下层扩大基础71，在所述下层扩大基础71上施工所述顶升支架8并由所述顶升支架8支承对应的所述桥梁梁体1后，再拆除所述上层扩大基础72上方的既有桥台构件，并施工所述上层扩大基础72。上述拆除扩大基础7上方的既有桥台构件包括：拆除桥台背墙、耳墙、既有承台2，破除上层扩大基础72范围内(即该部分基桩3在水平面上的投影位于上层扩大基础72在该水平面上的投影范围内)且位于该上层扩大基础72上方的既有基桩3桩头；位于下层扩大基础71范围内而位于上层扩大基础 72范围外的既有基桩3桩头可破除，也可不破除(优选为破除)。

实施例二

本发明实施例涉及一种桥台，包括桥台承台2和支承所述桥台承台2的多个基桩3，于所述桥台承台2下方还施工有扩大基础7，所述扩大基础7位于每一所述基桩3的上下两端之间，且与各所述基桩3植筋连接构成新的群桩基础。其中，扩大基础7的施工方法可采用实施例一中所提供的桥台改造方法实现，具体步骤此处不再赘述。本实施例提供的桥台为在既有桥台结构不动的情况下，对桥台的基础进行加固改造，通过既有基桩3与扩大基础7的可靠连接，实现二者之间受力的有机结合，从而提高桥台基础的承载能力。

进一步地，所述扩大基础7基底的土体内施工有加固结构，该加固结构可以为采用上述实施例一中所涉及的对扩大基础7下方土体进行加固处理所获得的结构，如对于采用旋喷桩加固的方式，上述加固结构对应为在该部分土体内形成的旋喷桩。旋喷桩的具体数量、深度及分布等是本领域技术人员根据实际情况(包括地基承载能力需求、施工条件、地层条件等) 易于确定的。

实施例三

如图1-图4，本发明实施例涉及一种由桥台改造的桥墩，包括桥墩承台和墩柱9，所述桥墩承台为在所述桥台的既有承台2下方施工形成的扩大基础7，所述扩大基础7位于每一既有基桩3的上下两端之间，且与各所述既有基桩3植筋连接，所述墩柱9建造于所述扩大基础7上。本实施例提供的由桥台改造的桥墩可对应于上述实施例一中所提供的桥梁顶升改造过程中将既有桥台改造为桥墩的方法所产生的桥墩，其具体结构此处不再赘述，包括扩大基础7的结构、扩大基础7下方的土体地基结构等。

实施例四

本发明实施例涉及一种顶升改造的桥梁，包括上部结构和桥墩，所述桥墩包括既有桥墩接高后形成的接高桥墩以及由既有桥台改造形成的改造桥墩，各所述改造桥墩均采用上述实施例三所提供的由桥台改造的桥墩，该由桥台改造的桥墩的具体结构此处不再赘述。

上述上部结构包括桥面板101和桥面铺装结构102，以下例举一具体实施例对其中的桥面铺装结构102进行说明：

实施例五

如图5，本发明实施例提供一种顶升改造桥梁的桥面铺装结构102，包括调平层1021 和铺设于所述调平层1021上方的铺装层1022，调平层1021与铺装层1022自下而上依次设置，上述的调平层1021一般为现浇混凝土层，上述的铺装层1022一般为沥青混凝土层；于所述调平层1021内埋设有多个拱形管1023，每一所述拱形管1023的两拱脚均位于该拱形管 1023的底端，每一所述拱形管1023在所述调平层1021内围设形成一拱形管式空腔。本实施例通过在调平层1021内埋设拱形管1023以形成拱形管式空腔，可以形成较大的孔隙，有效提高本桥面铺装结构102的孔隙率，进而有效减少混凝土用量，降低桥梁铺装调平层1021自重；而且，拱形管1023的拱形结构具有良好的力学性能，可以满足调平层1021受力要求。

上述拱形管1023的轴向可以为顺桥向，也可以为横桥向，优选地，如图5，各拱形管1023 的轴向均为横桥向，在满足孔隙率要求的情况下，可更好地满足调平层1021受力要求。进一步地，在所述调平层1021内形成有沿顺桥依次设置的多个空腔单元，每一所述空腔单元包括沿横桥向依次同轴设置的多个所述拱形管1023；其中，相邻两空腔单元优选为间隔设置，即二者之间浇筑混凝土，以保证各拱形管1023的抗压弯受力要求，避免二者直接接触而导致互相受力；每一空腔单元当然也可以采用一连续完整的拱形管1023，或者该空腔单元的各拱形管1023沿横桥向依次接触，但优选为设计该空腔单元包括多个拱形管1023且各拱形管1023 沿横桥向依次间隔设置，以便满足调平层1021受力要求，同时获得更大的孔隙率。

优选地，上述各拱形管1023均采用钢管，以保证管体的力学性能；当然也可以采用高强度材料等制成的拱形管1023。进一步地，至少其中一所述拱形管1023为钢波纹管，优选为设计各拱形管1023均为钢波纹管；采用钢波纹管，相较于普通圆管，其具有如下优点：(1)强度明显提高；(2)由于波纹的存在，使其具有优良的受力性能，可更大程度地分散荷载的效应；(3)钢波纹管内部应力拉压相同，因而具有更好的受力性能，而普通圆管内部拉应力较小、压应力较大；(4)波纹管结构使得其与调平层1021混凝土具有更好的咬合力和摩擦力，各拱形管1023不易产生不必要的位移，而且与调平层1021混凝土结构之间具有更好的荷载传递效果，提高调平层1021整体受力性能。

进一步优化上述桥面铺装结构102，每一所述拱形管1023连接有用于限制其拱脚位移的限位机构，通过限位机构限制各拱形管1023的拱脚位移，可使得拱形管1023具有更好的抗压弯受力性能，而且可相应增加其空腔尺寸以适应更厚的调平层1021。优选地，所述限位机构包括植筋于桥面的多根限位钢筋，各所述限位钢筋均沿竖向延伸且均埋设于所述调平层 1021内，每一所述限位机构的各所述限位钢筋对应形成两道卡接槽道，每一所述拱形管1023 的两所述拱脚分别卡接于对应的两所述卡接槽道内；具体地，上述卡接槽道是由两个限位钢筋排围成的，两限位钢筋排沿顺桥向分列于对应的拱形管1023拱脚两侧，每个限位钢筋排包括沿横桥向依次间隔排列的多根限位钢筋。通过上述各限位钢筋与浇筑的混凝土配合可对各拱形管1023进行较好的限位，当然，各限位钢筋可进一步与对应的钢拱形管1023焊接、锚固等。除上述的限位方式外，也可采用其他的结构，能够限制各拱形管1023的拱脚位移即可，如可以在调平层1021下方的桥面板101上对应锚固设置限位条等，具体此处不再一一赘述；对于钢结构桥面，上述拱形管4可以直接与该钢结构桥面焊接。

进一步优化上述桥面铺装结构102，如图6，实际工程中，有时为拟合桥面线形的需要，需要变厚度铺装，即沿顺桥向，上述桥面铺装结构102的厚度是变化的，调平层1021的厚度也相应是变化的。此时，根据桥面线形拟合的需要，可以选择采用不同管径等尺寸的拱形管 1023以及设计不同的空腔单元间距；其中，优选为各拱形管1023的管径随对应位置处的调平层1021厚度增大而增大。具体可以表现为：各所述拱形管1023的拱脚均与所述调平层1021 下表面平齐，沿每一所述拱形管1023的竖直径向方向，该拱形管1023的顶端与所述调平层 1021上表面之间具有一竖向间距，各所述竖向间距均相同。另外，还可以在调平层1021中布设横向预应力，以适应较大间距箱室和大悬臂箱梁受力需求，即所述调平层1021中设置有横向预应力结构；桥梁铺装结构中布设横向预应力是本领域常规技术，也即上述横向预应力结构是本领域技术人员易于实现的，如可以布设横向预应力钢筋等。

进一步对本实施例提供的桥面铺装结构102进行说明：

(1)可通过设置合理的拱形管1023的波幅尺寸、壁厚和对应圆心角，调整拱形管1023 的抗压弯受力状态，以适应不同调平层1021厚度和受力要求；

(2)可通过调整拱形管1023的弧度角以及每一空腔单元中的各拱形管1023的横向布置间距来实现复杂线形对铺装层1022最小孔隙率的要求。

在桥梁顶升改造施工中，上述桥面铺装结构102可直接铺装于既有桥面铺装层上，一般地，为减轻重量，可将既有桥面铺装结构铲除后，再加铺上述的桥面铺装结构102；而对于采用钢结构桥面的顶升改造，可直接在既有钢结构桥面层上加铺上述的桥面铺装结构102，这是本领域技术人员易于确定的，此处不再详述。

桥梁顶升改造工程中，为减小调平层1021的重量，除进行必要的路线竖曲线拟合以减小铺装厚度外，尽量减小铺装结构102的等效密度是比较有效的手段，本实施例在桥梁顶升改造加铺的调平层1021中采用满足结构受力要求的空心结构，尽量增大掏空率，可有效减小铺装结构102的等效密度，从而减小铺装结构102的重量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种桥台改造方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，围绕既有桥台结构开挖基坑，使所述基坑的坑底位于每一既有基桩的上下两端之间；

步骤二，在所述基坑坑底施工扩大基础，所述扩大基础与各既有基桩通过植筋连接构成新的群桩基础。

2.如权利要求1所述的桥台改造方法，其特征在于：对所述扩大基础基底的土体进行加固处理，以提高该部分土体竖向承载力。

3.如权利要求1所述的桥台改造方法，其特征在于，还包括：

步骤三，在所述扩大基础上搭设一顶升支架，由所述顶升支架支承桥台所支承的桥梁梁体；

步骤四，拆除所述扩大基础上方的既有桥台构件，在所述扩大基础上施工一新建墩柱，桥台所支承的桥梁梁体落梁至所述新建墩柱上；

步骤五，拆除所述顶升支架，基坑回填。

4.如权利要求3所述的桥台改造方法，其特征在于：所述扩大基础呈台阶状，包括浇筑于所述基坑坑底的下层扩大基础和浇筑于所述下层扩大基础顶端的上层扩大基础，所述新建墩柱施工于所述上层扩大基础上。

5.如权利要求4所述的桥台改造方法，其特征在于：先于所述基坑坑底施工下层扩大基础，在所述下层扩大基础上施工所述顶升支架并由所述顶升支架支承对应的所述桥梁梁体后，再拆除所述上层扩大基础上方的既有桥台构件，并施工所述上层扩大基础。

6.一种桥台，包括桥台承台和支承所述桥台承台的多个基桩，其特征在于：于所述桥台承台下方还施工有扩大基础，所述扩大基础位于每一所述基桩的上下两端之间，且与各所述基桩通过植筋连接构成新的群桩基础。

7.如权利要求6所述的桥台，其特征在于：所述扩大基础基底的土体内施工有加固结构。

8.一种由桥台改造的桥墩，包括桥墩承台和墩柱，其特征在于：所述桥墩承台为在所述桥台的既有承台下方施工形成的扩大基础，所述扩大基础位于每一既有基桩的上下两端之间，且与各所述既有基桩通过植筋连接，所述墩柱建造于所述扩大基础上。

9.一种顶升改造的桥梁，包括上部结构和桥墩，所述桥墩包括既有桥墩接高后形成的接高桥墩以及由既有桥台改造形成的改造桥墩，其特征在于：各所述改造桥墩均采用如权利要求8所述的由桥台改造的桥墩。

10.如权利要求9所述的顶升改造的桥梁，其特征在于：所述上部结构包括桥面板和桥面铺装结构，所述桥面铺装结构包括自下而上依次设置的调平层和铺装层，于所述调平层内埋设有多个拱形管，每一所述拱形管的两拱脚均位于该拱形管的底端，每一所述拱形管在所述调平层内围设形成一拱形管式空腔。