CN108755744A - 考虑新旧承台偏心影响的大直径桩桩基托换的结构和方法 - Google Patents

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刘军
李志谦
姜学佳
刘海林
杜乾
原方
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    • E02D27/12—Pile foundations
    • E02D27/14—Pile framings, i.e. piles assembled to form the substructure

Abstract

本发明公开了土木工程中有关桩基托换领域的一种考虑新旧承台偏心影响的大直径桩桩基托换的结构和方法。包括托换梁、托换桩、带自锁千斤顶和后浇混凝土。所述托换梁与既有桥台存在偏心的影响；所述托换桩为四根相同尺寸托换基础的基桩；所述带自锁千斤顶可根据既有桥台沉降值逐渐增大顶升力，达到要求后自锁装置锁定；所述后浇混凝土为待既有既有大直径基桩截断及托换桩沉降趋于稳定后浇筑台底与托换梁间的混凝土。此桥台桩基托换的结构和方法可以有效解决因既有建筑物原因可能导致的立交桥既有桥台和托换梁的偏心影响，并且可以在不影响既有结构和周边建筑物安全使用的同时进行施工作业和后续使用。

Description

考虑新旧承台偏心影响的大直径桩桩基托换的结构和方法
技术领域
本发明涉及一种考虑新旧承台偏心影响的大直径桩桩基托换的结构和方法，尤其针对城市主干道立体交通中交通网密布时的立交桥桩基托换。
背景技术
桩基础是一种历史悠久且应用广泛的深基础型式。桩基础是地基浅层土质不良时常用的基础型式，能够有效地满足建筑物对地基强度、变形和稳定性各方面的要求。但是当既有建筑物或构筑物遇上部结构荷载、上部结构形式和地下建筑物或构筑物需穿越时，在不影响既有建筑物安全使用的前提下需要对既有建筑物或构筑物的桩基进行加固处理，桩基托换则是一种经济、安全和可靠的加固形式。
桩基托换技术一般用于建筑物地下基础改造，是进行地基处理和加固的一种方式，主要解决既有建筑物的地基加固问题、既有建筑物基础下需要修建地下工程以及新建建筑工程影响到既有建筑物安全时需要处理等问题。
随着社会经济发展，城市地铁轨道交通成为一种不可或缺的出行方式，但因为城市建筑物密集，且城市地下综合情况复杂，由于地铁盾构施工中会对临近土体产生扰动，进而影响既有建筑，所以在地铁路线规中尽量避开地下结构复杂的区域，即便如此也不能完全避免，甚至盾构施工直接穿越既有建筑结构，最常见的情况即穿越既有建筑的桩基础，对此，通常采用的手段为桩基托换。
立体交通方式在大中城市中更为普遍，桩基础因其适用性广泛且技术成熟的特点，使其成为立体交通方式中最为常用的基础形式。在城市主干道立交桥建设中，桥台的桩基是最为重要且复杂的一部分，并且其基桩的型式往往为大直径桩，通常由于交通网的密布，可能会导致既有结构桥台和托换梁存在偏心的情况。当城市轨道交通需穿越既有立交桥桩基时，为避免交通要道中断和大的经济损失，桥台桩基托换是最为合适的一种基础加固形式。
由于桥台及其基桩是支承立交桥上部结构荷载和保证上部结构安全使用的重要结构的一部分，当城市轨道交通穿越立交桥桩基时，既要保证立交桥上部交通和周边交通不因施工而中断，又要保证在施工工程中对托换结构、上部道路和临近建筑物的安全，还要保证托换完毕后地铁轨道交通和既有交通结构的安全使用，因此安全可靠的桥台桩基托换的结构和方法是至关重要的。
发明内容
为了克服现有技术中对大直径基桩的桩基托换结构和方法的不足。本发明提供一种考虑新旧承台偏心影响的大直径桩桩基托换的结构和方法。在地铁轨道交通线穿越既有立交桥桥台的基桩时，遇桥台桩基有两根基桩需要全部截断且既有桥台与托换梁因工程实际需要而存在偏心影响时，采用一种新的四根基桩支承托换梁的桩基结构对既有结构进行加固并进行各项数据监测以满足使用要求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：考虑新旧承台偏心影响的大直径桩桩基托换的结构和方法，包括既有桥台、既有基桩、托换梁、托换桩、PLC液压同步控制系统、带自锁千斤顶、位移监测系统。在原有桥基的周边施工托换桩，在既有桥台台身底施工托换梁，托换梁混凝土强度达到100%时对托换结构进行堆载预压并分级加载，对预计荷载较大和沉降较大一侧使用较大堆载，另一侧采用较小堆载进行预压，以消除托换桩基的先期沉降；在托换梁顶和既有桥台台身底安装千斤顶，采用主动托换方案，PLC液压同步控制系统同步控制台底千斤顶，按比例逐级施加墩底千斤顶顶升反力至理论最大值，继而在托换梁底对既有基桩进行逐根截断。该过程中根据既有桥台沉降值逐渐增大墩底千斤顶的顶升力，直到既有基桩被完全截断，台底荷载被完全转移到台底千斤顶上，待稳定后自锁装置锁定。托换过程中需根据桥台、托换梁等标高监控数据对各托换点的千斤顶顶升力进行微调。最后待既有基桩截断及托换桩沉降趋于稳定后浇筑台底与托换梁间的混凝土。
本发明的有益效果是，考虑新旧承台偏心影响的大直径桩桩基托换的结构和方法，在城市轨道交通建设需要穿越主干道立交桥并保证在施工时不对托换结构和附近道路桥梁的正常使用造成影响，遇原托换结构桥台存在两根大直径基桩承托上部结构，原大直径基桩需要全部截断以满足要求时，且既有桥台与托换梁因施工场地限制存在偏心影响，采用四根基桩承托托换梁的结构形式进而承担原桥台及上部结构荷载的桩基托换的结构和方法。且为了保证施工过程和施工完毕后对原结构和周围结构的安全使用不产生过大影响，托换结构的托换梁与既有桥台采用偏心对齐方式。通过四根基桩加托换梁的结构托换与托换梁存在偏心影响的原桥台，可以使得原结构和周边结构不因施工过程而中断使用，施工过程中托换梁混凝土强度达到100%时对托换结构进行堆载预压并分级加载，对预计荷载较大和沉降较大一侧使用较大堆载，另一侧采用较小堆载进行预压，以消除托换桩基的先期沉降。在施工过程中和施工完毕后做好位移的系统观测，以使得原结构、托换结构和周边结构可以安全可靠使用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1和图2为本发明示意图；
图1中1.既有桥台，2.既有基桩，3.托换梁，4.托换桩，5.带自锁千斤顶，7. PLC液压同步控制系统；
图2中1.既有桥台，2.既有基桩，3.托换梁，4.托换桩，6.后浇混凝土；
图3中1.既有桥台，2.既有基桩，3.托换梁，4.托换桩，8.位移监测点。
具体实施方式
【实施例】
考虑新旧承台偏心影响的大直径桩桩基托换的结构和方法，参照图1、图2和图3，包括既有桥台（1）、既有基桩（2）、托换梁（3）、托换桩（4）、带自锁千斤顶（5）、后浇混凝土（6）PLC液压同步控制系统（7）和位移监测点（8）。所述既有桥台（1）为原结构承担上部结构荷载的结构；所述既有基桩（2）为截面为圆形的大直径基桩，在原结构桩基结构中包含两根基桩；所述托换梁（3）为托换结构的所用托换梁，新结构托换梁（3）与既有桥台（1）存在偏心的影响；所述托换桩（4）为托换基础的基桩，包含四根相同尺寸的基桩用于承担自重、原桥台重量和上部结构的所有荷载；所述带自锁千斤顶（5）可根据既有桥台（1）沉降值逐渐增大顶升力，直到既有基桩（2）被完全截断，台底荷载被完全转移到台底自锁千斤顶（5）上，待稳定后自锁装置锁定；所述后浇混凝土（6）为待既有基桩（2）截断及托换桩（4）沉降趋于稳定后浇筑台底与托换梁（3）间的混凝土。
参照图1、图2和图3，首先，在原有桥基的周边施工托换桩（4），在既有桥台（1）台身底施工托换梁（3），托换梁（3）混凝土强度达到100%时对托换结构进行堆载预压并分级加载，对预计荷载较大和沉降较大一侧使用较大堆载，另一侧采用较小堆载进行预压；其次，在托换梁（3）梁顶和既有桥台（1）台身底安装自锁千斤顶（5），采用主动托换方案，PLC液压同步控制系统（7）同步控制台底自锁千斤顶（5），按比例分级施加墩底自锁千斤顶（5）顶升反力至理论最大值，继而在托换梁（3）梁底对既有基桩（2）进行逐根截断。施工过程中根据既有桥台（1）沉降值逐渐增大墩底带自锁千斤顶（5）的顶升力，直到既有基桩（2）被完全截断，台底荷载被完全转移到台底带自锁千斤顶（5）上，待稳定后自锁装置锁定。托换过程中需根据既有桥台（1）、托换梁（3）等标高监控数据对各托换点的托换梁（3）顶升力进行微调。最后，待既有基桩（2）截断及托换桩（4）沉降趋于稳定后浇筑台底与托换梁（3）间的后浇混凝土（6）。在施工过程和施工结束时通过检测布置在既有桥台（1）和托换梁（3）上的位移监测点（8），监测各点位移以满足施工和使用要求。

Claims (2)

1.考虑新旧承台偏心影响的大直径桩桩基托换的方法，其特征在于，包括既有桥台（1）、既有基桩（2）、托换梁（3）、托换桩（4）、带自锁千斤顶（5）和后浇混凝土（6）；首先，在原有桥基的周边施工托换桩（4），在既有桥台（1）台身底施工托换梁（3），托换梁（3）混凝土强度达到100%时对托换结构进行堆载预压并分级加载，对预计荷载较大和沉降较大一侧使用较大堆载，另一侧采用较小堆载进行预压；其次，在托换梁（3）梁顶和既有桥台（1）台身底安装自锁千斤顶（5），采用主动托换方案，PLC液压同步控制系统同步控制台底自锁千斤顶（5），按比例逐级施加墩底自锁千斤顶（5）顶升反力至理论最大值，继而在托换梁（3）梁底对既有基桩（2）进行逐根截断；施工过程中根据既有桥台（1）沉降值逐渐增大墩底带自锁千斤顶（5）的顶升力，直到既有基桩（2）被完全截断，台底荷载被完全转移到台底带自锁千斤顶（5）上，待稳定后自锁装置锁定；托换过程中需根据既有桥台（1）、托换梁（3）等标高监控数据对各托换点的托换梁（3）顶升力进行微调；最后，待既有基桩（2）截断及托换桩（4）沉降趋于稳定后浇筑台底与托换梁（3）间的后浇混凝土（6）。
2.考虑新旧承台偏心影响的大直径桩桩基托换的结构，其特征在于，既有结构中包含一个既有桥台（1）和两根既有基桩（2），新托换结构中包含一个托换梁（3）和四根托换桩（4），采用四根托换桩（4）承托托换梁（3）对两根既有基桩（2）承托既有桥台（1）的结构形式，可以有效解决因场地限制而导致新旧结构存在偏心的影响，保证托换结构、既有建筑物和周边建筑物的安全使用。
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