CN112962694A - 一种矿山法隧道内桥梁桩基托换施工方法 - Google Patents

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黄生根
柳之森
向黎亮
林尚月
任福国
魏鹏成
胡静
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    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/10—Deep foundations
    • E02D27/12—Pile foundations

Abstract

本发明公开一种矿山法隧道内桥梁桩基托换施工方法，包括以下步骤：S1、将隧道开挖至既有桥梁桩基处，并施作初期支护；S2、采用混凝土加钢筋结构施作二衬；施工时，先制作安装二衬钢筋，随后支设模板并浇筑混凝土；所述二衬与桥梁桩基底部连接的区段预留设有孔洞；所述桥梁桩基顶部与二衬连接的区段内，环向钢筋和纵向钢筋均穿过桥梁桩基顶部的孔道；S3、待二衬达到设计强度后，割除隧道内的桥梁桩基，随后将二衬封闭成环，完成桩基托换。本发明是将既有桥桩与隧道的二衬有效连接，进而将桥桩的承载力托换到隧道的二衬上，无需在被托换桩基的两侧打入新的承载桩并在其上连接托换梁，具有理论先进、节约成本、施工周期快且环保等优点。

Description

一种矿山法隧道内桥梁桩基托换施工方法
技术领域
本发明涉及地下建筑施工工程技术领域，尤其涉及一种矿山法隧道内桥梁桩基托换施工方法。
背景技术
城市地铁建设过程中不可避免会遇到各类桩基，为了保证建筑物的安全以及节约成本，有必要进行桩基托换。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。
传统的桩基托换技术往往是在被托换桩基的两侧打入新的承载桩，将新承载桩上部用托换梁连接起来，并在新桩和托换梁之间布设千斤顶以加快新桩的沉降，使之尽快稳定，最后逐步卸载，分段截除原有桩基。从传统的桩基托换技术可以看出，这种方法虽然解决了既有建筑物的桩基与隧道、地铁修筑之间的矛盾，但是成本高，造价昂贵，而且地铁隧道的施工需要等待桩基托换完成，使得地铁隧道施工周期变长。
因此，寻求一种能够快速施工的桩基转换隧道结构和施工方法，来优化和改进现有技术的不足，降低地铁等隧道施工的经济成本，提高工程质量，是非常必要和迫切的。
发明内容
本发明的目的在于针对已有的技术现状，提供一种矿山法隧道内桥梁桩基托换施工方法，具有理论先进、节约成本、施工周期快且环保等优点，实际运用效果良好，经济技术效益极佳。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种矿山法隧道内桥梁桩基托换施工方法，包括以下步骤：
S1、将隧道开挖至既有桥梁桩基处，并施作初期支护；
S2、采用混凝土加钢筋结构施作二衬，其中，所述钢筋结构包括环向钢筋和纵向钢筋；施工前，在桥梁桩基顶部与二衬连接的区段内进行钻孔作业，钻孔作业形成的孔道与环向钢筋和纵向钢筋均匹配；施工时，先制作安装二衬钢筋，随后支设模板并浇筑混凝土；所述二衬与桥梁桩基底部连接的区段预留设有孔洞；所述桥梁桩基顶部与二衬连接的区段内，环向钢筋和纵向钢筋均穿过桥梁桩基顶部的孔道；混凝土浇筑后，完成二衬施工；
S3、待二衬达到设计强度后，割除隧道内的桥梁桩基，随后将二衬封闭成环，完成桩基托换。
进一步的，开挖隧道时采用台阶法，包括如下步骤：
S1.1、开挖隧道存在既有桥梁桩基一侧的上台阶区域形成一号导洞，架设初期支护，并保留桩底岩泥；
S1.2、开挖隧道存在既有桥梁桩基一侧的下台阶区域形成二号导洞，架设初期支护，并保留桩底岩泥；
S1.3、开挖隧道远离既有桥梁桩基一侧的上台阶区域形成三号导洞，架设初期支护，并保留桩底岩泥；
S1.4、开挖隧道存在既有桥梁桩基一侧的下台阶区域形成四号导洞，架设初期支护，并保留桩底岩泥。
进一步的，步骤S1.1-S1.4中，采用钢格栅加挂钢筋网进行潮喷的方式架设初期支护，在上台阶与下台阶之间钢格栅的落脚处搭设锁脚锚管并进行注浆加固。
进一步的，支护完成后，及时对初期支护背后的空隙进行注浆回填，保证初期支护背后密实。
进一步的，一号导洞、二号导洞、三号导洞、四号导洞形成后，桥梁桩基底部的桩底岩泥采用钢套环保护，并采用水泥净浆填充钢套环与桥梁桩基之间的空隙，所述钢套环为分段焊接，每段由两个半环对接焊接而成。
进一步的，隧道开挖至既有桥梁桩基处之前，施作超前支护，采用小导管超前支护预加固的方式，在隧道顶部注浆，使小导管周围的土体固结形成承载壳。
进一步的，所述二衬自下而上分为仰拱、侧墙和拱顶，二衬按照自下而上的顺序施工。
进一步的，所述桥梁桩基顶部与二衬连接的区段的表面进行凿毛处理。
进一步的，所设环向钢筋和纵向钢筋穿过桥梁桩基顶部的孔道后，采用微膨胀水泥砂浆将孔道进行填充。
进一步的，混凝土浇筑前，桥梁桩基顶部以及底部四周的钢筋结构上均预留设有接驳器，二衬施工完成后，通过预留的接驳器在桥梁桩基四周架设临时型钢支撑。
本发明的有益效果为：
与传统桩基托换结构施工工法相比，本发明具有以下优点：
(1)降低造价和缩短工期：传统的桩基托换结构是在被托换桩基的两侧打入新的承载桩，新承载桩上部用托换梁连接起来，将既有桩基的受力转换到两侧的托换桩上，本发明是将既有桩基的承载力托换到隧道的二衬上，无需在既有桩基两侧额外打设新的承载桩，极大降低了施工成本和施工难度，缩短了工期；
(2)施工环保：由于无需打设新的承载桩，所有的施工均在隧道内进行，极大程度上避免了扬尘、泥浆外漏、施工噪音等环境污染问题。
附图说明
附图1为本发明隧道开挖后的结构示意图；
附图2为本发明隧道施作二衬后的结构示意图；
附图3为本发明隧道中桥梁桩基托换后的结构示意图；
附图4为本发明隧道中二衬穿桥桩区域的结构示意图；
附图5为本发明隧道中二衬穿桥桩区域的配筋示意图；
附图6为本发明桥梁桩基顶部与二衬连接的区段内的配筋示意图。
标注说明：1、小导管，2、桥梁桩基，3、一号导洞，4、二号导洞，5、三号导洞，6、四号导洞，7、锁脚锚管，8、桩底岩泥，9、初期支护，10、二衬，11、型钢支撑，12、孔洞，13、钢套环，14、孔道，15、环向钢筋，16、纵向钢筋，17、微膨胀水泥砂浆，18、拱顶，19、侧墙，20、仰拱。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6所示，一种矿山法隧道内桥梁桩基托换施工方法，包括以下步骤：
S1、将隧道开挖至既有桥梁桩基2(也可简称为桥桩、桩基等)处，并施作初期支护9。隧道开挖至既有桥梁桩基2处之前，施作超前支护，采用小导管1超前支护预加固的方式，在隧道顶部注浆，使小导管1周围的土体固结形成承载壳。
S2、采用700mmC40P10混凝土加钢筋结构施作二衬10，其中，所述钢筋结构包括环向钢筋15和纵向钢筋16，其中，环向和纵向分别指隧道环向和隧道轴向。
施工前，在桥梁桩基2顶部与二衬10连接的区段内进行钻孔作业，钻孔采用水钻取孔的方式，钻孔作业形成的孔道14与环向钢筋15和纵向钢筋16均匹配。
施工时，先制作安装二衬钢筋，随后支设模板并浇筑混凝土。
上述施工过程中，所述二衬10与桥梁桩基2底部连接的区段预留设有孔洞12。所述桥梁桩基2顶部与二衬10连接的区段内，环向钢筋15和纵向钢筋16均穿过桥梁桩基2顶部的孔道14。环向钢筋15对应的孔道14在桥梁桩基2上取孔的直径为70mm，主筋采用Φ28@100+Φ28@100并筋穿过，取孔顺序为从中间到两边；纵向钢筋16对应的孔道14在桥梁桩基2上取孔的直径为50mm，主筋采用Φ20@150+Φ20@150并筋穿过。
优选的是，所设环向钢筋15和纵向钢筋16穿过桥梁桩基2顶部的孔道14后，采用M15微膨胀水泥砂浆17将孔道14进行填充。所述桥梁桩基2顶部与二衬10连接的区段的表面进行凿毛处理。混凝土浇筑前，桥梁桩基2顶部以及底部四周的钢筋结构上均预留设有接驳器，二衬10施工完成后，通过预留的接驳器在桥梁桩基2四周架设临时型钢支撑11。
混凝土浇筑后，完成二衬10施工。
S3、待二衬10达到设计强度后，割除隧道内的桥梁桩基2，若增设了型钢支撑11，也需要一并拆除，随后将二衬10封闭成环，完成桩基托换。
在其中一个实施例中，作为优选的，所述二衬10自下而上分为仰拱20、侧墙19和拱顶18，二衬10按照自下而上的顺序施工。
在其中一个实施例中，作为优选的，开挖隧道时采用台阶法，包括如下步骤：
S1.1、开挖隧道存在既有桥梁桩基2一侧的上台阶区域形成一号导洞3，架设初期支护9，并保留桩底岩泥8；
S1.2、开挖隧道存在既有桥梁桩基2一侧的下台阶区域形成二号导洞4，架设初期支护9，并保留桩底岩泥8；
S1.3、开挖隧道远离既有桥梁桩基2一侧的上台阶区域形成三号导洞5，架设初期支护9，并保留桩底岩泥8；
S1.4、开挖隧道存在既有桥梁桩基2一侧的下台阶区域形成四号导洞6，架设初期支护9，并保留桩底岩泥8。
步骤S1.1-S1.4中，采用钢格栅加挂钢筋网进行潮喷的方式架设初期支护9，在上台阶与下台阶之间钢格栅的落脚处搭设锁脚锚管7并进行注浆加固。支护完成后，及时对初期支护9背后的空隙进行注浆回填，保证初期支护9背后密实。
一号导洞3、二号导洞4、三号导洞5、四号导洞6形成后，桥梁桩基2底部的桩底岩泥8采用10mm钢套环13保护，并采用水泥净浆填充钢套环13与桥梁桩基2之间的空隙，所述钢套环13为分段焊接，每段高度为1m，每段由两个半环对接焊接而成。
本发明的原理为：与传统的桩基托换结构托换桩和托换梁(或托换承台)的组合不同，本发明是将隧道的二衬10作为托换结构，将桥梁桩基2所受荷载转换到二衬10上。
与传统桩基托换结构施工工法相比，本发明具有以下优点：
(1)降低造价和缩短工期：传统的桩基托换结构是在被托换桩基的两侧打入新的承载桩，新承载桩上部用托换梁连接起来，将既有桩基的受力转换到两侧的托换桩上，本发明是将既有桩基的承载力托换到隧道的二衬10上，无需在既有桩基两侧额外打设新的承载桩，极大降低了施工成本和施工难度，缩短了工期；
(2)施工环保：由于无需打设新的承载桩，所有的施工均在隧道内进行，极大程度上避免了扬尘、泥浆外漏、施工噪音等环境污染问题。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。上述的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，当被托换桩是其他类型桩或桩底基岩为其他类型岩层时，本方法同样适用，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种矿山法隧道内桥梁桩基托换施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将隧道开挖至既有桥梁桩基处，并施作初期支护；
S2、采用混凝土加钢筋结构施作二衬，其中，所述钢筋结构包括环向钢筋和纵向钢筋；施工前，在桥梁桩基顶部与二衬连接的区段内进行钻孔作业，钻孔作业形成的孔道与环向钢筋和纵向钢筋均匹配；施工时，先制作安装二衬钢筋，随后支设模板并浇筑混凝土；所述二衬与桥梁桩基底部连接的区段预留设有孔洞；所述桥梁桩基顶部与二衬连接的区段内，环向钢筋和纵向钢筋均穿过桥梁桩基顶部的孔道；混凝土浇筑后，完成二衬施工；
S3、待二衬达到设计强度后，割除隧道内的桥梁桩基，随后将二衬封闭成环，完成桩基托换。
2.根据权利要求1所述的一种矿山法隧道内桥梁桩基托换施工方法，其特征在于：开挖隧道时采用台阶法，包括如下步骤：
S1.1、开挖隧道存在既有桥梁桩基一侧的上台阶区域形成一号导洞，架设初期支护，并保留桩底岩泥；
S1.2、开挖隧道存在既有桥梁桩基一侧的下台阶区域形成二号导洞，架设初期支护，并保留桩底岩泥；
S1.3、开挖隧道远离既有桥梁桩基一侧的上台阶区域形成三号导洞，架设初期支护，并保留桩底岩泥；
S1.4、开挖隧道存在既有桥梁桩基一侧的下台阶区域形成四号导洞，架设初期支护，并保留桩底岩泥。
3.根据权利要求2所述的一种矿山法隧道内桥梁桩基托换施工方法，其特征在于：步骤S1.1-S1.4中，采用钢格栅加挂钢筋网进行潮喷的方式架设初期支护，在上台阶与下台阶之间钢格栅的落脚处搭设锁脚锚管并进行注浆加固。
4.根据权利要求3所述的一种矿山法隧道内桥梁桩基托换施工方法，其特征在于：支护完成后，及时对初期支护背后的空隙进行注浆回填，保证初期支护背后密实。
5.根据权利要求2所述的一种矿山法隧道内桥梁桩基托换施工方法，其特征在于：一号导洞、二号导洞、三号导洞、四号导洞形成后，桥梁桩基底部的桩底岩泥采用钢套环保护，并采用水泥净浆填充钢套环与桥梁桩基之间的空隙，所述钢套环为分段焊接，每段由两个半环对接焊接而成。
6.根据权利要求1所述的一种矿山法隧道内桥梁桩基托换施工方法，其特征在于：隧道开挖至既有桥梁桩基处之前，施作超前支护，采用小导管超前支护预加固的方式，在隧道顶部注浆，使小导管周围的土体固结形成承载壳。
7.根据权利要求1所述的一种矿山法隧道内桥梁桩基托换施工方法，其特征在于：所述二衬自下而上分为仰拱、侧墙和拱顶，二衬按照自下而上的顺序施工。
8.根据权利要求1所述的一种矿山法隧道内桥梁桩基托换施工方法，其特征在于：所述桥梁桩基顶部与二衬连接的区段的表面进行凿毛处理。
9.根据权利要求1所述的一种矿山法隧道内桥梁桩基托换施工方法，其特征在于：所设环向钢筋和纵向钢筋穿过桥梁桩基顶部的孔道后，采用微膨胀水泥砂浆将孔道进行填充。
10.根据权利要求1所述的一种矿山法隧道内桥梁桩基托换施工方法，其特征在于：混凝土浇筑前，桥梁桩基顶部以及底部四周的钢筋结构上均预留设有接驳器，二衬施工完成后，通过预留的接驳器在桥梁桩基四周架设临时型钢支撑。
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