CN110656576A - 一种桥墩结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种桥墩结构及其施工方法。该桥墩结构包括：集装箱和若干个钢管桩；其中，若干个所述钢管桩并排设置在所述集装箱的上方，并且，所述钢管桩的底端埋设在所述集装箱的内部。本发明采用集装箱与钢管桩结合的方式，将钢管桩设置在集装箱上，形成集装箱‑钢管桩组合桥墩，综合利用集装箱的强承载力和钢管桩适应高桥梁的支撑，以保证在安全稳定的前提下对高桥梁进行支座现浇施工，尤其对于基岩浅河水深的钢便桥适用性较强。

Description

一种桥墩结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及市政工程技术领域，具体而言，涉及一种桥墩结构及其施工方法。

背景技术

在公路项目前期跨越河流搭建临时钢便桥过程中，位于河中的桥墩一般采用传统钢管桩桥墩或筑岛围堰现浇钢筋混凝土桥墩。钢管桩桩桥墩采用两根或三根一排，桩与桩之间采用槽钢剪刀撑焊接，桩顶布置H型钢横梁后安装便桥上部结构，钢管桩的插打是利用履带吊配合震动锤的方法施工，震动锤夹具夹紧钢管桩桩，起吊后放入导向架内，开启震动锤插打钢管桩桩，达到设计的贯入度后完成施工，安装纵横梁及桥面系，钢管桩桩的类型为摩擦桩、利用桩周与河床下土层的侧摩阻力保证整个便桥系统所需的承载力，一般要求入土深度为2.5-3.0m，这样既可以保证钢管桩桩的桩身承载力，也提高了车辆水平制动力、水流冲刷、桥台土压力等水平力作用下钢管桩桩的抗倾覆能力，但在实际施工中，由于河床地质复杂，常遭遇到河床基岩浅，河水深，钢管桩桩无法达到预期的贯入度，且河水较深时由于传统的筑岛围堰法工程量大、工期长、阻塞河流甚至造成河流断流、对环境影响大、难度系数增加、安全隐患高等缺点，一般不建议采用。

申请号为CN201510938988.0的中国专利，公布了一种基于利用集装箱进行应急桥梁临时桥墩建造的方法，其包括：步骤1，集装箱选取：选取合适尺寸的集装箱；步骤2，将集装箱放置处地面整平、压实，以保证桥面的平稳，集装箱内可以填充适量沙土，增大抗侧移力，用充填过沙石或混凝土的集装箱做桥墩。故其涉及利用集装箱进行应急桥墩建造，包括累放的集装箱桥墩，最多采用三层叠放，集装箱四角内侧打入的4根HW200*200型钢(或等截面的其他型钢)，保证型钢外侧距离侧板不小于50mm，其高度与桥墩高度相同，在集装箱内部分层浇筑C20混凝土，每层厚度约1m，每层浇筑间隔为1小时，视情况而定，可浇筑早强混凝土，将相邻集装箱在角件处用钢板焊接，在最上层集装箱沿桥宽方向安装支撑横梁，在横梁上铺设桥面板即可使用。

上述技术方案提供的基于利用集装箱进行应急桥梁临时桥墩建造的方法中桥墩的高度有限，河流较深的位置不适用，且集装箱河床基础整平难度大，集装箱累放时存在较大的安全隐患，造价也随之大幅度提高。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种桥墩结构及其施工方法，旨在解决现有桥墩的高度有限不适于河流较深的问题。

一方面，本发明提出了一种桥墩结构，该桥墩结构包括：集装箱和若干个钢管桩；其中，若干个所述钢管桩并排设置在所述集装箱的上方，并且，所述钢管桩的底端埋设在所述集装箱的内部。

进一步地，上述桥墩结构，所述集装箱的外壁上设有防锈层；所述集装箱内的底部设有浮力调节层，并且，所述集装箱内在所述浮力调节层的上方填设有填充物，用以埋设所述钢管桩的底端。

进一步地，上述桥墩结构，所述集装箱外的底部上设置有若干层依次叠放的土木模袋，其内装设有碎石，用以增大所述集装箱和所述河底的摩擦系数；相邻两层所述土木模袋之间通过尼龙绳拉接；所述土木模袋的横截面与所述集装箱的横截面相适配，并且，所述土木模袋的侧边均延设在所述集装箱的四周。

进一步地，上述桥墩结构，所述钢管桩的顶端设置若干个支撑梁，用以支撑桥上部结构。

另一方面，本发明还提出了一种桥墩结构的施工方法，该施工方法包括如下步骤：预准备步骤，根据河道宽度、桥的恒活载设计值及河底承载力特征值，确定集装箱和钢管桩的参数尺寸，并进行集装箱和钢管桩的选择或制作；吊装步骤，将集装箱吊到预设位置并沉入河底，并且，集装箱的长边沿水流方向设置，以减少水流对于集装箱的冲刷力；钢管桩安装步骤，将钢管桩并排安装在所述集装箱的上方，且将钢管桩的底端埋设在所述集装箱的内部。

进一步地，上述桥墩结构的施工方法，在所述预准备步骤中，在选择或制作的集装箱外壁上进行防锈处理，并在集装箱的内侧四周设置钢筋网作为加固层，以增加整体承载能力。

进一步地，上述桥墩结构的施工方法，在所述预准备步骤和所述吊装步骤之间还包括：浮力调节步骤，根据所述预准备步骤计算的参数尺寸计算集装箱和钢管桩在水中的浮力与重力之比，并预先在集装箱内的底部浇筑一层混凝土作为浮力调节层，以使钢管桩与集装箱总重与在水中的浮力大于或等于阈值。

进一步地，上述桥墩结构的施工方法，在所述预准备步骤和所述吊装步骤之间还包括：底处理步骤，将若干层装有碎石的土工模袋固定到集装箱外的底部上，相邻两层土工模袋之间通过尼龙绳连接；所述土木模袋的横截面与所述集装箱的横截面相适配，并且，所述土木模袋的侧边均延设在所述集装箱的四周。

进一步地，上述桥墩结构的施工方法，在所述吊装步骤和所述钢管桩安装步骤之间还包括：浇筑步骤，根据河道的宽度，对集装箱内进行混凝土的浇筑。

进一步地，上述桥墩结构的施工方法，在所述钢管桩安装步骤之后还包括：后处理步骤，在钢管桩的顶部安装支撑梁，并进行桥上部结构的安装。

本发明提供的桥墩结构及其施工方法，采用集装箱与钢管桩结合的方式，将钢管桩设置在集装箱上，形成集装箱-钢管桩组合桥墩，综合利用集装箱的强承载力和钢管桩适应高桥梁的支撑，以保证在安全稳定的前提下对高桥梁进行支座现浇施工，尤其对于基岩浅河水深的钢便桥适用性较强。与现有技术中筑岛围堰相比，该桥墩结构简单，装拆方便，工程量小、施工难度低，省去繁琐冗长的打桩过程，加快了施工进度，提高了施工效率，节省成本；同时，该结构安全系数高且不会阻塞河道；并且，利用废弃的集装箱进行支撑，变废为宝，节能环保。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的桥墩结构的结构示意图；

图2为图1中A-A处的剖面图；

图3为图1中B-B处的剖面图；

图4为本发明实施例提供的桥墩结构的施工方法的流程框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

桥墩结构实施例：

参见图1至图3，其示出了本发明实施例提供的桥墩结构的优选结构。如图所示，该桥墩结构包括：集装箱1和若干个钢管桩2；其中，

若干个钢管桩2并排设置在集装箱1的上方，并且，钢管桩1的底端(相对于图2所示的位置而言)埋设在集装箱1的内部。具体地，钢管桩2设置在集装箱1的上方，用以对桥上部结构3进行支撑。为确保集装箱1和钢管桩2之间的连接稳定性，钢管桩1的底端(相对于图2所示的位置而言)埋设在集装箱1的内部，以确保该桥墩结构的稳定性和承载力。其中，钢管桩2可以为一个或多个，其数量根据实际情况确定，本实施例中的对其不做任何限定。为便于实现对桥梁的支撑，优选地，钢管桩2为多个时，其可沿集装箱1的长度方向并排设置，以提高其对桥上部结构3的支撑稳定性。其中，为便于钢管桩2的安装，优选地，集装箱1的顶壁(相对于图2所示的位置而言)上设置有若干个与钢管桩2一一对应的钢管入口。钢管桩2的具体尺寸可以根据河道宽度、桥的恒活载设计值及河底承载力特征值确定。桥上部结构3可以包括贝雷桁架31、工字钢横梁32、栏杆扶手33和U型桥面板等相关零部件。桥上部结构3的两端亦可设置有其他桥墩结构例如现浇混凝土钢筋桥墩8进行支撑。

为确保桥上部结构3的稳定性，优选地，钢管桩2的顶端设置若干个支撑梁4，用以支撑桥上部结构3。具体地，支撑梁4可以为H型钢作为纵梁，其并排焊接在钢管桩2的顶端，以支撑安装桥上部结构3。其中，H型钢的尺寸可以为H200*200*12*8，当然亦可为其他尺寸，本实施例中对其不做任何限定。

为增大集装箱1与河底的摩擦系数及集装箱1的底部整平要求，优选地，集装箱1外的底部上设置有若干层依次叠放的土木模袋5，其内装设有碎石，用以增大集装箱1和河底的摩擦系数，并提高集装箱1的稳定性，避免集装箱1的侧向倾斜。具体地，为进一步避免集装箱1的侧向倾斜即确保其底部的平整性，优选地，土木模袋5的横截面与集装箱1的横截面相适配，并且，土木模袋5的侧边均延设在集装箱1的四周，即集装箱1为长方体时，土木模袋5以为长方形，且四边均延伸出集装箱1的四侧外部。集装箱1的底部四周可焊接一排带有弯钩的钢筋，以便土工模袋5通过尼龙绳固定在集装箱1上。其中，土木模袋5的高度可以根据实际即使情况确定，例如可以为0.5m。土木模袋5的四边均延伸出集装箱1的四侧1m为例进行说明。相邻两层土木模袋5之间通过尼龙绳拉接，以使得各层土木模袋5之间形成一个整体，以垫设在河底和集装箱1之间。

在本实施例中，集装箱1可以为内中中空的长方体结构，以设置在桥梁下方作为桥墩进行支撑桥跨；为减少水流对该桥墩结构的冲刷力，优选地，集装箱1的长边沿水流方向设置，即集装箱长边方向与水流方向保持一致，以尽可能减少水流对于桥墩结构的冲刷力，保持桥墩结构具有尽可能高的抗倾覆安全度。为提高集装箱1的承载力，优选地，集装箱1的内侧壁上设置有加固层，以增加整体承载能力，加固层可以有钢筋组合的网状结构，例如可以有直径为12mm的钢筋呈网格型排布围设在集装箱1内侧的四周，钢筋间距为

双向布置。当然，集装箱1亦可为其他形状，例如正方体结构，本实施例中对其不做任何限定。集装箱1的参数尺寸可以根据河道宽度、桥的恒活载设计值及河底承载力特征值确定，例如集装箱底面尺寸及其他各部分尺寸，集装箱1的尺寸一般选用长5898mm宽2352mm高2393mm，当然亦可为其他尺寸，当不满足要求时改为较大尺寸，尤其是，当河水较深时，为安全起见，需要加大集装箱1的尺寸。优选地，集装箱1的外壁上设有防锈层，例如可以包括多层防锈底漆层和沥青面漆层，以避免其在水中生锈。

使用时，集装箱1沉入河底，以此支撑其他零部件。为避免集装箱1在水中漂浮，优选地，集装箱1内的底部设有浮力调节层11，浮力调节层11可以为混凝土层，其可以根据钢管桩2与集装箱1在水中的浮力与重力之比进行计算，以使钢管桩2与集装箱1总重与在水中的浮力大于或等于阈值，阈值可根据实际情况确定，例如可以为1.5安全系数，以确保该桥墩结构的安全性。

在上述实施例中，为增大集装箱1的抗侧移力，优选地，集装箱1内填设有填充物12，以提高集装箱1的稳固性，同时可埋设钢管桩2的底端，以实现钢管桩2的固定。其中，填充物12可为设置在浮力调节层11的上方的混凝土。为避免集装箱1内填充物12的外漏，优选地，集装箱1内进行密封处理尤其是集装箱1和钢管桩2的连接位置，以确保混凝土浇筑过程中不对河流造成污染。

在上述实施例中，钢管桩2之间通过若干个横向剪刀撑6和/或斜向剪刀撑7相连接，以确保钢管桩2的稳定性。其中，横向剪刀撑6和斜向剪刀撑7可以为工字钢，亦可为其他连接件，本实施例中对其不做任何限定。

综上，本实施例提供的桥墩结构，采用集装箱1与钢管桩2结合的方式，将钢管桩2设置在集装箱1上，形成集装箱-钢管桩组合桥墩，综合利用集装箱1的强承载力和钢管桩2适应高桥梁的支撑，以保证在安全稳定的前提下对高桥梁进行支座现浇施工，尤其对于基岩浅河水深的钢便桥适用性较强。与现有技术中筑岛围堰相比，该桥墩结构简单，装拆方便，工程量小、施工难度低，省去繁琐冗长的打桩过程，加快了施工进度，提高了施工效率，节省成本；同时，该结构安全系数高且不会阻塞河道；并且，利用废弃的集装箱1进行支撑，变废为宝，节能环保。

施工方法实施例：

参见图4，其为本发明实施例提供的桥墩结构的施工方法的流程框图。如图所示，该施工方法包括如下步骤：

预准备步骤S1，根据河道宽度、桥的恒活载设计值及河底承载力特征值，确定集装箱和钢管桩的参数尺寸，并进行集装箱和钢管桩的选择或制作。

具体地，首先，根据恒活载设计值及河底承载力特征值确定集装箱1的底面尺寸及其他各部分尺寸，集装箱1的尺寸一般选用5898mm*2352mm*2393mm，当不满足要求时改为较大尺寸，集装箱1的尺寸及钢管桩2的尺寸需要结合临时便桥设计宽度及荷载要求确定。当河水较深时，为安全起见，需要加大集装箱1的尺寸。然后，在选择或制作的集装箱1外壁上进行防锈处理，可以刷防锈底漆两遍，沥青面漆一遍；为便于钢管桩2的安装，集装箱1的顶壁(相对于图2所示的位置而言)上预留若干个与钢管桩2一一对应的钢管入口；为提高集装箱1的承载力，并可在集装箱1的内侧壁上设置加固层，以增加整体承载能力，加固层可以有钢筋组合的网状结构，例如可以有直径为12mm的钢筋呈网格型排布围设在集装箱1内侧的四周，钢筋间距为

双向布置，即在集装箱1的内侧四周设置钢筋网作为加固层，以增加整体承载能力。最后，由于，集装箱1的内部及集装箱1与钢管桩2的接触处应严密，保证混凝土浇筑过程中不对河流造成污染，故对集装箱1进行水密性试验，合格后方可使用。

浮力调节步骤S2，根据预准备步骤计算的参数尺寸计算集装箱和钢管桩在水中的浮力与重力之比，并预先在集装箱内的底部浇筑一层混凝土作为浮力调节层，以使钢管桩与集装箱总重与在水中的浮力大于或等于阈值。

具体地，计算集装箱1和钢管桩2在水中的浮力与重力之比，预先在集装箱1的底部浇筑一层混凝土，使总重/浮力不小于阈值，阈值可根据实际情况确定，例如可以为1.5安全系数，以确保该桥墩结构的安全性。

底处理步骤S3，将若干层装有碎石的土工模袋固定到集装箱外的底部上，相邻两层土工模袋之间通过尼龙绳连接；土木模袋的横截面与集装箱的横截面相适配，并且，土木模袋的侧边均延设在集装箱的四周。

具体地，为增大集装箱1与河底的摩擦系数及集装箱1的底部整平要求，将装有碎石的土工模袋5投入集装箱1的底部；其中，土木模袋5的横截面与集装箱1的横截面相适配，并且，土木模袋5的侧边均延设在集装箱1的四周，即集装箱1为长方体时，土木模袋5以为长方形，且四边均延伸出集装箱1的四侧外部；在本实施例中，土工模袋1高0.5m,每边伸出集装箱1m，土工模袋1上下两层之间每隔一定间距用尼龙绳连接。

吊装步骤S4，将集装箱吊到预设位置并沉入河底，并且，集装箱的长边沿水流方向设置，以减少水流对于集装箱的冲刷力。

具体地，将组合桥墩即设置有土木模袋5的集装箱1吊到预设位置，沉入河底，集装箱1的长边方向与水流方向保持一致，以尽可能减少水流对于钢桥墩的冲刷力，保持其具有尽可能高的抗倾覆安全度；其中，预设位置可以根据实际情况确定。

浇筑步骤S5，根据河道的宽度选择泵车，以通过选用的泵车对集装箱内进行混凝土的浇筑。

具体地，根据河道宽度即集装箱距河道的距离选择合适的混凝土泵车类型可选择合适的移动式天泵泵车，用选用的移动式天泵泵车进行混凝土浇筑，以使集装箱1填满混凝土，以使其承载能力显著提高，相比于木质、钢木混合等材料架设的桥墩，承载能力更大、安全性更高。

钢管桩安装步骤S6，将钢管桩并排安装在集装箱的上方，且将钢管桩的底端埋设在集装箱的内部。

具体地，在浇筑步骤S5进行混凝土浇筑的同时，将钢管桩2沿集装箱1的长度方向并排安装在集装箱1的上方，且将钢管桩2的底端埋设在集装箱1内的混凝土内。钢管桩2之间亦可设置若干个横向剪刀撑6和/或斜向剪刀撑7，以形成格构体系，增加了结构的整体稳定性。

后处理步骤S7，在钢管桩桩的顶部安装支撑梁，并进行桥上部结构的安装。

具体地，在钢管桩2的顶部安装支撑梁4，支撑梁4可采用三根焊接的H型钢作为纵梁，与钢管桩2可靠焊接，H型钢尺寸为H200*200*12*8，并在支撑梁4上安装桥上部结构3。

其中，浮力调节步骤S2和底处理步骤S3之间不存在先后顺序；浇筑步骤S5和钢管桩安装步骤S6可同步进行。

综上，本实施例提供的桥墩结构的施工方法，采用集装箱1与钢管桩2结合的方式，将钢管桩2设置在集装箱1上，形成集装箱-钢管桩组合桥墩，综合利用集装箱1的强承载力和钢管桩2适应高桥梁的支撑，以保证在安全稳定的前提下对高桥梁进行支座现浇施工，尤其对于基岩浅河水深的钢便桥适用性较强。与现有技术中筑岛围堰相比，该桥墩结构简单，装拆方便，工程量小、施工难度低，省去繁琐冗长的打桩过程，加快了施工进度，提高了施工效率，节省成本；同时，该结构安全系数高且不会阻塞河道；并且，利用废弃的集装箱1进行支撑，变废为宝，节能环保。

由于本实施例中的桥墩结构的施工方法、桥墩结构原理相同，相关之处可以相互参照。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种桥墩结构，其特征在于，包括：集装箱（1）和若干个钢管桩（2）；其中，

若干个所述钢管桩（2）并排设置在所述集装箱（1）的上方，并且，所述钢管桩（2）的底端埋设在所述集装箱（1）的内部。

2.根据权利要求1所述的桥墩结构，其特征在于，

所述集装箱（1）的外壁上设有防锈层；

所述集装箱（1）内的底部设有浮力调节层（11），并且，所述集装箱（1）内在所述浮力调节层（11）的上方填设有填充物（12），用以埋设所述钢管桩（2）的底端。

3.根据权利要求1或2所述的桥墩结构，其特征在于，

所述集装箱（1）外的底部上设置有若干层依次叠放的土木模袋（5），其内装设有碎石，用以增大所述集装箱（1）和所述河底的摩擦系数；

相邻两层所述土木模袋（5）之间通过尼龙绳拉接；

所述土木模袋（5）的横截面与所述集装箱（1）的横截面相适配，并且，所述土木模袋（5）的侧边均延设在所述集装箱（1）的四周。

4.根据权利要求1或2所述的桥墩结构，其特征在于，

所述钢管桩（2）的顶端设置若干个支撑梁（4），用以支撑桥上部结构（3）；

所述钢管桩（2）之间通过若干个横向剪刀撑（6）和/或斜向剪刀撑（7）相连接。

5.一种桥墩结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

预准备步骤，根据河道宽度、桥的恒活载设计值及河底承载力特征值，确定集装箱和钢管桩的参数尺寸，并进行集装箱和钢管桩的选择或制作；

吊装步骤，将集装箱吊到预设位置并沉入河底，并且，集装箱的长边沿水流方向设置，以减少水流对于集装箱的冲刷力；

钢管桩安装步骤，将钢管桩并排安装在所述集装箱的上方，且将钢管桩的底端埋设在所述集装箱的内部。

6.根据权利要求5所述的桥墩结构的施工方法，其特征在于，

在所述预准备步骤中，在选择或制作的集装箱外壁上进行防锈处理，并在集装箱的内侧四周设置钢筋网作为加固层，以增加整体承载能力。

7.根据权利要求5或6所述的桥墩结构的施工方法，其特征在于，在所述预准备步骤和所述吊装步骤之间还包括：

浮力调节步骤，根据所述预准备步骤计算的参数尺寸计算集装箱和钢管桩在水中的浮力与重力之比，并预先在集装箱内的底部浇筑一层混凝土作为浮力调节层，以使钢管桩与集装箱总重与在水中的浮力大于或等于阈值。

8.根据权利要求5或6所述的桥墩结构的施工方法，其特征在于，在所述预准备步骤和所述吊装步骤之间还包括：

底处理步骤，将若干层装有碎石的土工模袋固定到集装箱外的底部上，相邻两层土工模袋之间通过尼龙绳连接；所述土木模袋的横截面与所述集装箱的横截面相适配，并且，所述土木模袋的侧边均延设在所述集装箱的四周。

9.根据权利要求5或6所述的桥墩结构的施工方法，其特征在于，在所述吊装步骤和所述钢管桩安装步骤之间还包括：

浇筑步骤，根据河道的宽度选择泵车，以通过选用的泵车对集装箱内进行混凝土的浇筑。

10.根据权利要求5或6所述的桥墩结构的施工方法，其特征在于，在所述钢管桩安装步骤之后还包括：

后处理步骤，在钢管桩桩的顶部安装支撑梁，并进行桥上部结构的安装。

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