CN108316368B - 一种对于独柱独桩的桥梁桩基主动托换方法 - Google Patents

Abstract

一种对于独柱独桩的桥梁桩基主动托换方法，包括：（1）施工维护桩以及临时支撑体系，包括架设临时钢支撑、预埋钢板、槽钢、放置千斤顶，临时钢支撑架设在基坑维护结构冠梁上；（2）施工托换桩；（3）开挖桩基托换基坑，基坑开挖的深度与面积；（4）浇筑托换承台与托换梁，托换梁的尺寸由托换新桩直径、盾构隧道的直径、托换承台共同确定；（5）安装千斤顶、预顶托换梁；（6）浇筑托换柱与托换梁之间的微膨胀混凝土。本发明解决了由于盾构切割既有桥梁独柱独桩基础时，对结构产生的不利影响，同时优化了既有桥梁的单桩承载力过大，应力集中等问题。克服了单桩托换风险大、支护复杂、成本高、施工难度大的难题。

Description

一种对于独柱独桩的桥梁桩基主动托换方法

技术领域

本发明涉及一种对于独柱独桩的桥梁桩基主动托换方法，属土木工程技术领域。

背景技术

随全国交通设施的不断完善，地铁在各个城市也愈渐增多，盾构在下穿城市各种既有建筑的情况也愈渐复杂。目前盾构穿越建筑物桩基，在不影响建筑物使用的条件下，常采用桩基托换的方式进行盾构掘进。近些年虽然提出各种桩基托换方法，但对于老旧桥梁独柱独桩基础托换的相关方法国内尚未发现，特别是对于桥梁独桩这类较为危险的结构进行桩基托换，因此找到一种对周边环境影响小，施工量低，沉降小，即可保证本线安全施工，又可为类似工程提供整套施工参考的托换技术是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是，为了解决临时支撑施工复杂，单桩托换不安全及上部桥梁结构稳定性差的问题，提供一种对于独柱独桩的桥梁桩基主动托换方法。

本发明的技术方案如如下，一种对于独柱独桩的桥梁桩基主动托换方法，所述方法由临时支撑托换基坑、托换桩和托换梁承台共同组成的桩基托换装置来实现，托换时独桩承担的荷载由临时钢支撑与剪刀撑、水平连系杆共同承担。

一种对于独柱独桩的桥梁桩基主动托换方法，包括以下步骤：

(1)建立施工维护桩以及临时支撑体系，包括架设临时钢支撑、预埋钢板、槽钢、放置千斤顶；

(2)设置施工托换桩；

(3)开挖桩基托换基坑；

(4)浇筑托换梁承台与托换梁；

(5)安装千斤顶、预顶托换梁；

(6)浇筑托换柱与托换梁之间的微膨胀混凝土。

在步骤(1)中，采用桩式托换，临时钢支撑直接支撑在箱梁底面，取消临时钢梁的门式临时支撑体系，以免对周边环境造成过多干扰。

所述临时钢支撑底部作用在基坑支护桩冠梁上；没有架设在冠梁上的钢撑采用高压旋喷的方式对地层进行加固，将临时钢撑基座浇筑为3阶台阶型后，再架设钢支撑。

托换后的旧桩不需要拔除，待盾构切桩完成后，与托换新桩一同组成长短桩结构。

所述托换梁与托换承台之间的桩芯采用微膨胀混凝土浇筑，强度到达75％以上之后，千斤顶开始卸载，最后托换梁与承台之间满注混凝土进行连接。

所述桩基托换装置包括临时支撑托换基坑、托换梁、托换桩和托换梁承台；所述临时支撑托换基坑开挖在被托换桩的下部；托换桩通过托换梁承台安装在托换梁下部，由微膨胀混凝土将连接托换梁承台和托换梁；托换梁和托换梁承台安置在临时支撑托换基坑的台阶上。

本发明的有益效果是，本发明由三至四根临时钢支撑将托换桥段的桥梁顶起，替代了以往复杂的“临时钢梁+临时钢支撑、千斤顶”门式临时支撑体系，大大的降低了临时支撑施工难度，节约了成本，作业效率高，且对结构变形影响小，经济效益显著。由于托换桥段桩基是单桩结构，在桩基托换后并不完全切断旧桩，充分利用了被托换桩残留的承载力，与托换桩共同组成长短桩基础为桥梁提供支撑。

附图说明

图1是本发明桩基托换基础与上部临时支撑结构示意图；

图2是本发明桩基托换临时基坑、托换桩、托换梁和千斤顶之间结构示意图；

图3是本发明桥梁桩基托换临时支撑结构示意图；

图中，1为临时钢支撑，2为千斤顶，3为预埋钢板，4为托换梁，5为C35微膨胀混凝土，6为托换承台，7为托换桩，9为被托换桩，10为桩基托换基坑，11为盾构隧道，12为剪刀撑，13为冠梁，14为水平连系杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本实施例一种关于独柱独桩的桥梁桩基托换方法，结构如图1～图3所示，包括由3-4根临时钢支撑1与两道水平连系杆14、两道剪刀撑12焊接而成。如图3所示，临时支撑架设前，在冠梁13上浇筑3型阶梯型承台，在承台顶部预埋2cm钢板3，为临时钢支撑提供足够的地基承载力。在钢支撑拼装完成后由吊车预设承台处，将临时钢支撑与预埋钢板交界面进行焊接，当临时钢支撑底座架设完成后，由手动液压千斤顶将钢支撑顶升至箱梁底面，钢撑底座与顶升后的钢撑之间用临时钢楔块焊接。

其次施工托换桩，用钻机在预设位置钻孔，采用泥浆护壁开挖，钻机至指定深度以后，水下灌注混凝土，严格控制沉浆断桩等，完成托换桩的施工后，并浇筑同一批次混凝土试块，待试块28d后基本满足80％以上强度，对基坑进行开挖。

托换基坑10开挖位置与盾构前进的中心线有关，充分考虑托换桩7不能侵入盾构隧道11，因此由于托换桩与盾构隧道中心线的位置关系，严格控制了托换梁4、托换承台6的尺寸。托换桩的间距D1＝D2+2*D3+D4，托换桩承台的尺寸L1＝2*D4，托换梁的长度L2＝D2+D3+2*D4+L1，托换梁的高度H主要由冲切控制，即上部构造的重量。托换基坑的长度、宽度在托换梁尺寸的基础之上预留出人员施工的空间。而基坑深度的选取，在托换梁高度的基础上还应加上路面构造的厚度。

其中：

D1——为托换桩的桩间距；

D2——为盾构隧道直径；

D3——为隧道最小安全净距；

D4——为托换桩的直径；

L1——托换桩承台长度；

L2——托换梁长度；

基坑开挖前严格对基坑进行支护，以维持基坑稳定。待托换新桩施工完成后，进行基坑开挖，新桩多于托换基坑底面标高以上部分一并凿除。采用坑中坑的形式进行托换基坑开挖，首次开挖深度至地面结构混凝土底层，并进行场地整平。随后在预定托换桩基坑处继续施工围护桩及冠梁，围护结构施工完成后进行二次开挖。待托换基坑开挖完成后，托换梁与承台分别铺设钢筋笼、立模浇筑混凝土。在承台与托换梁之间预留一定空间放置预顶时的千斤顶。

当托换承台6与托换梁4混凝土强度到达75％以上，在托换承台与托换梁之间放入千斤顶2进行预顶，其作用主要使现浇钻孔新桩尽早完成沉降，并且通过千斤顶逐级施加荷载检验托换后基础的承载力。且需严格监测原桩的上抬量，独桩独桩桥段原桩上抬量过大会直接导致上部构造产生剪切裂缝，对结构危害较大。如果每级荷载的原桩端9上抬量在最后10min内不大于0.1mm时，即可视为该预定阶段荷载已经达到稳定，可以施加下一级荷载。加载的最终荷载取值：原桩9上抬量加荷10min内超过0.1mm或者托换梁最大裂缝大于预顶阶段设计的容许值δ。

当预顶阶段到达极限荷载时，保持千斤顶推力不变，浇筑承台与托换梁之间的桩芯微膨胀混凝土，对混凝土进行养护。桩芯混凝土强度到达75％以上，拆卸预顶千斤顶，卸除荷载后，对托换梁沉降进行观测。观测方法与预顶阶段原桩上抬量监测相同，每级卸载荷载为千斤顶加载荷载最大值的10％，梁的沉降在该级荷载卸载以后10min内不高于0.1mm，千斤顶卸荷至零时，最少每隔15min观测一次。直至用C30混凝土漫灌预顶承台与托换梁节点处除桩芯外其他部位。

桩基托换完成以后，应对明挖基坑及时进行回填作业。基坑回填前，将基坑内积水、杂物清理干净，符合回填的虚土应压实，并隐检合格以后方可回填。

沉降监测在托换完成两个星期内，加强对桥墩沉降的监测，第一周监测频率为每日一次，第二周为每两天一次，警戒值：累计沉降为8mm，相邻桩基的沉降差为4mm。

以上所述仅为本发明在单桩桥段托换时实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的基础和原则之内对单桩基础进行桩基托换的等效变换，或直接间接运用在相关技术领域，均应在本发明专利的保护范围内。

Claims (1)

1.一种对于独柱独桩的桥梁桩基主动托换方法，其特征在于，所述方法由临时支撑托换基坑、托换桩和托换梁承台共同组成的桩基托换装置来实现，托换时独桩承担的荷载由临时钢支撑与剪刀撑、水平连系杆共同承担；

所述方法包括以下步骤：

(1)建立施工维护桩以及临时支撑体系，包括架设临时钢支撑、预埋钢板、槽钢、放置千斤顶；

(2)设置施工托换桩；

(3)开挖桩基托换基坑；

(4)浇筑托换梁承台与托换梁；

(5)安装千斤顶、预顶托换梁；

(6)浇筑托换柱与托换梁之间的微膨胀混凝土；

在所述步骤(1)中，采用桩式托换，临时钢支撑直接支撑在箱梁底面，取消临时钢梁的门式临时支撑体系，以免对周边环境造成过多干扰；

所述临时钢支撑底部作用在基坑支护桩冠梁上；没有架设在冠梁上的钢撑采用高压旋喷的方式对地层进行加固，将临时钢撑基座浇筑为3阶台阶型后，再架设钢支撑；临时支撑架设前，在冠梁上浇筑3型阶梯型承台，在承台顶部预埋2cm钢板，为临时钢支撑提供足够的地基承载力；在钢支撑拼装完成后由吊车预设承台处，将临时钢支撑与预埋钢板交界面进行焊接，当临时钢支撑底座架设完成后，由手动液压千斤顶将钢支撑顶升至箱梁底面，钢撑底座与顶升后的钢撑之间用临时钢楔块焊接；

托换后的旧桩不需要拔除，待盾构切桩完成后，与托换新桩一同组成长短桩结构；

所述桩基托换装置包括临时支撑托换基坑、托换梁、托换桩和托换梁承台；所述临时支撑托换基坑开挖在被托换桩的下部；托换桩通过托换梁承台安装在托换梁下部，由微膨胀混凝土将连接托换梁承台和托换梁；托换梁和托换梁承台安置在临时支撑托换基坑的台阶上；

托换基坑开挖位置与盾构前进的中心线有关，充分考虑托换桩不能侵入盾构隧道，因此由于托换桩与盾构隧道中心线的位置关系，严格控制了托换梁、托换承台的尺寸；

采用坑中坑的形式进行托换基坑开挖，首次开挖深度至地面结构混凝土底层，并进行场地整平；随后在预定托换桩基坑处继续施工围护桩及冠梁，围护结构施工完成后进行二次开挖；

当托换承台与托换梁混凝土强度到达75％以上，在托换承台与托换梁之间放入千斤顶进行预顶，并且通过千斤顶逐级施加荷载检验托换后基础的承载力；需严格监测原桩的上抬量，独桩独桩桥段原桩上抬量过大会直接导致上部构造产生剪切裂缝，对结构危害较大；如果每级荷载的原桩端上抬量在最后10min内不大于0.1mm时，即视为该预定阶段荷载已经达到稳定，则施加下一级荷载；加载的最终荷载取值：原桩上抬量加荷10min内超过0.1mm或者托换梁最大裂缝大于预顶阶段设计的容许值δ。

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