CN113668404B - 钢栈桥整体稳定性提升方法 - Google Patents

钢栈桥整体稳定性提升方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钢栈桥整体稳定性提升方法，首先按规划设计位置进行桩位放样并将钢管桩捶打到位，在钢管桩下部设置破岩锥，所述破岩锥向下伸出所述钢管桩的下端面；遇裸露基岩地带，在对应的桩位中心位置钻设定位孔，并将破岩锥对准所述定位孔，再捶打钢管桩到位；其次在钢管桩之间按设计要求焊接连接件，在钢管桩上端焊接固定分配梁；再次将预制的贝雷梁吊装到分配梁上并焊接固定；最后铺装桥面板。采用本发明的显著效果是，能在硬度较高的岩石地带构建稳定的栈桥体系，对于保障施工进度，保证工程质量具有显著的提升作用。

Description

钢栈桥整体稳定性提升方法
技术领域
本发明涉及土木工程领域，具体涉及桥隧施工过程中栈桥的施工技术。
背景技术
在桥梁施工过程中，需搭设钢栈桥辅助通行和运送物资。钢栈桥的桥面板通过钢管桩作为立柱支撑，钢管桩预先按照设计位置打入地下。在项目实施过程中可能会面对在各种基岩地带打桩，针对在裸露基岩地带捶打钢管桩困难的问题，申请人已在前期提出相关解决方案(中国专利CN111549764A，CN212714906U)，其在硬度不高的页岩或砂岩地带应用效果较好。但现场施工人员在对硬度更高的岩石地带进行打桩作业时，采用既有方案的破岩效果仍有待提高。同时，钢管桩之间采用的连接系槽钢为工厂化预制，而由于钢管桩位置出现一些偏差，连接系槽钢与钢管桩的焊接出现问题，需在现场予以解决。
发明内容
本发明提供一种钢栈桥整体稳定性提升方法，技术方案如下：
一种钢栈桥整体稳定性提升方法，其关键在于按以下步骤进行：
步骤一、钢管桩施工
按规划设计位置进行桩位放样并将钢管桩捶打到位，在钢管桩下部设置破岩锥，所述破岩锥向下伸出所述钢管桩的下端面；
遇裸露基岩地带，在对应的桩位中心位置钻设定位孔，并将破岩锥对准所述定位孔，再捶打钢管桩到位；
步骤二、在钢管桩之间按设计要求焊接连接件，以稳定钢管桩；
步骤三、在钢管桩上端焊接固定分配梁；
步骤四、将预制的贝雷梁吊装到分配梁上并焊接固定；
步骤五、铺装桥面板；
所述钢管桩包括竖向设置的钢护筒，所述钢护筒内设有中心破岩组件，该中心破岩组件位于所述钢护筒的下端；
所述中心破岩组件包括若干保持肋板，所述保持肋板以所述钢护筒的中心呈发散状分布，所述保持肋板的外端分别与所述钢护筒的内壁固定，所有所述保持肋板的内端连接有同一个所述破岩锥，所述破岩锥的外壁设有若干破岩齿，所述破岩锥的下部向下伸出所述钢护筒的下端口。
附图说明
图1为钢管桩在第一视角下的剖视图；
图2为钢管桩在第二视角下的剖视图；
图3为保持肋板a2与钢护筒a1的连接示意图；
图4为连接件与钢护筒a1的连接示意图；
图5为钢护筒a1和横接杆12的剖面结构示意图；
图6为图5的m部放大图；
图7为横接杆12、一级强化筒13、二级强化筒14的剖面结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
实施例1：
一种钢栈桥整体稳定性提升方法，按以下步骤进行：
步骤一、钢管桩施工
按规划设计位置进行桩位放样并将钢管桩捶打到位，在钢管桩下部设置破岩锥a3，所述破岩锥a3向下伸出所述钢管桩的下端面；
遇裸露基岩地带，在对应的桩位中心位置钻设定位孔，并将破岩锥a3对准所述定位孔，再捶打钢管桩到位；
步骤二、在钢管桩之间按设计要求焊接连接件，以稳定钢管桩；
步骤三、在钢管桩上端焊接固定分配梁；
步骤四、将预制的贝雷梁吊装到分配梁上并焊接固定；
步骤五、铺装桥面板；
所述钢管桩包括竖向设置的钢护筒a1，所述钢护筒a1内设有中心破岩组件，该中心破岩组件位于所述钢护筒a1的下端；
所述中心破岩组件包括若干保持肋板a2，所述保持肋板a2以所述钢护筒a1的中心呈发散状分布，所述保持肋板a2的外端分别与所述钢护筒a1的内壁固定，所有所述保持肋板a2的内端连接有同一个所述破岩锥a3，所述破岩锥a3的外壁设有若干破岩齿a4，所述破岩锥a3的下部向下伸出所述钢护筒a1的下端口。
钻设所述定位孔直到其能容纳所述破岩锥a3，并能使所述钢护筒a1的下端与基岩接触为止；沿栈桥长度方向分布有若干支撑组，所述支撑组包括两个所述钢管桩，同一组的两个所述钢管桩之间焊接有所述连接件。
所述保持肋板a2为条板状，所述保持肋板a2倾斜设置，所述保持肋板a2的上端端面与所述钢护筒a1的内壁焊接固定，所述保持肋板a2的下端端面与所述破岩锥a3焊接固定。
所述保持肋板a2的宽度方向与所述钢护筒a1的中心线平行，所述破岩锥a3位于所述钢护筒a1的中心线上，所述保持肋板a2包括n个高位肋板a21和n个低位肋板a22，n为自然数，所述高位肋板a21与所述钢护筒a1中心线的夹角为θ1，所述低位肋板a22与所述钢护筒a1中心线的夹角为θ2，30°≤θ1≤θ2≤40°，所述高位肋板a21和所述低位肋板a22依次环向间隔分布，所有所述保持肋板a2与所述破岩锥a3的连接位置位于同一水平高度。
所述破岩锥a3包括长方体块a31和正四棱锥块a32，所述长方体块a31竖向设置，所述保持肋板a2的内端分别与所述长方体块a31的上部连接，所述长方体块a31的下部向下伸出所述钢护筒a1的下端口，所述保持肋板a2为四个，n＝2，四个所述保持肋板a2的内端分别与所述长方体块a31的四个长方形面焊接固定，所述正四棱锥块a32的底面与所述长方体块a31的下端面固定连接；
所述破岩齿a4固定在所述长方体块a31的下部，所述长方体块a31的四个长方形面上分别设有所述破岩齿a4；
所述破岩齿a4包括一一对应的小三棱锥块a41和大三棱锥块a42，其中所述小三棱锥块a41位于所述大三棱锥块a42的正下方，所述小三棱锥块a41和所述大三棱锥块a42均为正三棱锥；
所述小三棱锥块a41的底面与所述长方体块a31的长方形面固定连接，所述小三棱锥块a41的任一个侧棱朝下设置；
所述大三棱锥块a42的底面与所述长方体块a31的长方形面固定连接，所述大三棱锥块a42的任一个侧棱朝下设置。
所述钢护筒a1的内壁还设有若干外侧破岩板a5，所有所述外侧破岩板a5围绕所述钢护筒a1的中心线环向均匀分布，所述外侧破岩板a5位于所述破岩锥a3的水平位置上方；所述外侧破岩板a5与所述保持肋板a2一一对应，所述外侧破岩板a5位于对应的所述保持肋板a2正下方，所述外侧破岩板a5外侧边缘与所述钢护筒a1的内壁焊接，所述外侧破岩板a5的上边缘与所述保持肋板a2焊接。
所述连接件包括横接杆12，所述横接杆12的两端分别与对应的两个所述钢护筒a1焊接，在所述横接杆12的两端分别设有一级强化筒13，所述一级强化筒13套设于所述横接杆12端部，在所述一级强化筒13外套设有二级强化筒14；将所述横接杆12的两端、所述一级强化筒13的外端、以及所述二级强化筒14的外端分别依照其与所述钢护筒a1的相贯线加工裁切后，再将所述一级强化筒13与所述钢护筒a1焊接，将所述一级强化筒13与所述横接杆12焊接，将所述二级强化筒14与所述钢护筒a1焊接，将所述二级强化筒14与所述一级强化筒13焊接。
所述钢护筒a1和所述横接杆12均为圆钢管，所述横接杆12的两端端面与其外壁之间分别设有一圈环形的一级焊缝倒角，所述横接杆12与所述钢护筒a1之间的焊缝位于所述一级焊缝倒角内；
所述一级强化筒13的内壁与所述横接杆12的外壁贴合，所述一级强化筒13的外端端面与其外壁之间设有一圈环形的二级焊缝倒角，所述一级强化筒13的外端与所述钢护筒a1之间的焊缝位于所述二级焊缝倒角内，所述一级强化筒13的内端端面与所述横接杆12的外壁焊接；
所述二级强化筒14的内壁与所述一级强化筒13的外壁贴合，所述二级强化筒14的轴向长度比所述一级强化筒13的轴向长度短，所述二级强化筒14的外端与所述钢护筒a1焊接，所述二级强化筒14的内端与所述一级强化筒13的外壁焊接。
一级强化筒13包括两个弧形的一级强化板131，两个所述一级强化板131相互扣合焊接形成所述一级强化筒13；
所述二级强化筒14包括两个弧形的二级强化板141，两个所述二级强化板141相互扣合焊接形成所述二级强化筒14。
实施例2：
如图1、图2和图3所示，一种栈桥钢管桩，包括竖向设置的钢护筒a1，所述钢护筒a1内设有中心破岩组件，该中心破岩组件位于所述钢护筒a1的下端；
所述中心破岩组件包括若干保持肋板a2，所述保持肋板a2以所述钢护筒a1的中心呈发散状分布，所述保持肋板a2的外端分别与所述钢护筒a1的内壁固定，所有所述保持肋板a2的内端连接有同一个破岩锥a3，所述破岩锥a3的外壁设有若干破岩齿a4。
所述保持肋板a2为条板状，所述保持肋板a2倾斜设置，所述保持肋板a2的上端端面与所述钢护筒a1的内壁焊接固定，所述保持肋板a2的下端端面与所述破岩锥a3焊接固定。
所述保持肋板a2的宽度方向与所述钢护筒a1的中心线平行，所述破岩锥a3位于所述钢护筒a1的中心线上，所述保持肋板a2与所述钢护筒a1中心线的夹角为θ，θ＝35°。
所述破岩锥a3包括长方体块a31和正四棱锥块a32，所述长方体块a31竖向设置，所述保持肋板a2的内端分别与所述长方体块a31的上部连接，所述长方体块a31的下部向下伸出所述钢护筒a1的下端口，所述保持肋板a2为四个，四个所述保持肋板a2的内端分别与所述长方体块a31的四个长方形面焊接固定，所述正四棱锥块a32的底面与所述长方体块a31的下端面固定连接；
所述破岩齿a4固定在所述长方体块a31的下部，所述长方体块a31的四个长方形面上分别设有所述破岩齿a4。
所述破岩齿a4包括一一对应的小三棱锥块a41和大三棱锥块a42，其中所述小三棱锥块a41位于所述大三棱锥块a42的正下方，所述小三棱锥块a41和所述大三棱锥块a42均为正三棱锥；
所述小三棱锥块a41的底面与所述长方体块a31的长方形面固定连接，所述小三棱锥块a41的任一个侧棱朝下设置；
所述大三棱锥块a42的底面与所述长方体块a31的长方形面固定连接，所述大三棱锥块a42的任一个侧棱朝下设置。
实施例3：
本实施例与实施例2的不同仅在于：所述保持肋板a2由两个高位肋板a21和两个低位肋板a22构成，所述高位肋板a21与所述钢护筒a1中心线的夹角为θ1，所述低位肋板a22与所述钢护筒a1中心线的夹角为θ2，θ1＝30°，θ2＝40°，所述高位肋板a21和所述低位肋板a22依次环向间隔分布，所有所述保持肋板a2与所述破岩锥a3的连接位置位于同一水平高度。
实施例4：
本实施例与实施例3的不同仅在于：在所述钢护筒a1的内壁还设有若干外侧破岩板a5，所有所述外侧破岩板a5围绕所述钢护筒a1的中心线环向均匀分布，所述外侧破岩板a5位于所述破岩锥a3的水平位置上方；所述外侧破岩板a5与所述保持肋板a2一一对应，所述外侧破岩板a5位于对应的所述保持肋板a2正下方，所述外侧破岩板a5外侧边缘与所述钢护筒a1的内壁焊接，所述外侧破岩板a5的上边缘与所述保持肋板a2焊接。所述外侧破岩板a5的主体结构与中国专利202010958913.X中的破岩板一致。
破岩效果测试：在现场施工过程中，尝试多种结构对硬质砂岩进行破岩，最初采用中国CN212714906U的方案进行打桩，破岩困难，入岩深度为2m左右时钢护筒继续下潜困难。采用实施例2、3、4的方案进行捶打，由于其中心位置破岩锥a3的作用，钢护筒的入岩深度和入岩速率都有提升，基本或完全能达到目标破岩深度6-8m。采用实施例3的技术方案，由于高位肋板a21和低位肋板a22上下错置，低位肋板a22先于高位肋板a21破岩，在同一水平部位，岩石破裂后相互挤压不明显，可提升破岩速率。采用实施例4的技术方案，由于增加了外侧破岩板a5，其与破岩锥a3共同作用，破岩速率显著提升；同时，外侧破岩板a5连接在保持肋板a2的根部可对其起到连接加强作用。
实施例5：
如图4、5、6、7所示，一种钢管桩稳定体系，包括两个竖向设置的钢护筒a1，两个所述钢护筒a1之间设有连接件，所述连接件包括横接杆12，所述横接杆12的两端分别与对应的两个所述钢护筒a1焊接，在所述横接杆12的两端分别设有一级强化筒13，所述一级强化筒13套设于所述横接杆12端部，在所述一级强化筒13外套设有二级强化筒14；将所述横接杆12的两端、所述一级强化筒13的外端、以及所述二级强化筒14的外端分别依照其与所述钢护筒a1的相贯线加工裁切后，再将所述一级强化筒13与所述钢护筒a1焊接，将所述一级强化筒13与所述横接杆12焊接，将所述二级强化筒14与所述钢护筒a1焊接，将所述二级强化筒14与所述一级强化筒13焊接。
所述钢护筒a1和所述横接杆12均为圆钢管，所述横接杆12的两端端面与其外壁之间分别设有一圈环形的一级焊缝倒角，所述横接杆12与所述钢护筒a1之间的焊缝位于所述一级焊缝倒角内；
所述一级强化筒13的内壁与所述横接杆12的外壁贴合，所述一级强化筒13的外端端面与其外壁之间设有一圈环形的二级焊缝倒角，所述一级强化筒13的外端与所述钢护筒a1之间的焊缝位于所述二级焊缝倒角内，所述一级强化筒13的内端端面与所述横接杆12的外壁焊接；
所述二级强化筒14的内壁与所述一级强化筒13的外壁贴合，所述二级强化筒14的轴向长度比所述一级强化筒13的轴向长度短，所述二级强化筒14的外端与所述钢护筒a1焊接，所述二级强化筒14的内端与所述一级强化筒13的外壁焊接。
一级强化筒13包括两个弧形的一级强化板131，两个所述一级强化板131相互扣合焊接形成所述一级强化筒13；
所述二级强化筒14包括两个弧形的二级强化板141，两个所述二级强化板141相互扣合焊接形成所述二级强化筒14。
实施例6：
一种钢管桩稳定体系，包括两个竖向设置的钢护筒a1，两个所述钢护筒a1之间设有连接件，所述连接件包括横接杆12，所述横接杆12的两端分别与对应的两个所述钢护筒a1焊接，在所述横接杆12的两端分别设有一级强化筒13，所述一级强化筒13套设于所述横接杆12端部；将所述横接杆12的两端、所述一级强化筒13的外端的外端分别依照其与所述钢护筒a1的相贯线加工裁切后，再将所述一级强化筒13与所述钢护筒a1焊接，将所述一级强化筒13与所述横接杆12焊接。
所述钢护筒a1和所述横接杆12均为圆钢管，所述横接杆12的两端端面与其外壁之间分别设有一圈环形的一级焊缝倒角，所述横接杆12与所述钢护筒a1之间的焊缝位于所述一级焊缝倒角内；
所述一级强化筒13的内壁与所述横接杆12的外壁贴合，所述一级强化筒13的外端端面与其外壁之间设有一圈环形的二级焊缝倒角，所述一级强化筒13的外端与所述钢护筒a1之间的焊缝位于所述二级焊缝倒角内，所述一级强化筒13的内端端面与所述横接杆12的外壁焊接；
一级强化筒13包括两个弧形的一级强化板131，两个所述一级强化板131相互扣合焊接形成所述一级强化筒13。
本实施例与实施例5的区别仅在于，本实施例中不设置二级强化筒14。测试验证得到，采用实施例5的方案，其抗拉拔强度和抗折强度均显著优于用本实施例的方案。
有益效果：采用本发明的技术方案，能在硬度较高的岩石地带构建稳定的栈桥体系，对于保障施工进度，保证工程质量具有显著的提升作用。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种钢栈桥整体稳定性提升方法，其特征在于按以下步骤进行：
步骤一、钢管桩施工
按规划设计位置进行桩位放样并将钢管桩捶打到位，在钢管桩下部设置破岩锥(a3)，所述破岩锥(a3)向下伸出所述钢管桩的下端面；
遇裸露基岩地带，在对应的桩位中心位置钻设定位孔，并将破岩锥(a3)对准所述定位孔，再捶打钢管桩到位；
步骤二、在钢管桩之间按设计要求焊接连接件，以稳定钢管桩；
步骤三、在钢管桩上端焊接固定分配梁；
步骤四、将预制的贝雷梁吊装到分配梁上并焊接固定；
步骤五、铺装桥面板；
所述钢管桩包括竖向设置的钢护筒(a1)，所述钢护筒(a1)内设有中心破岩组件，该中心破岩组件位于所述钢护筒(a1)的下端；
所述中心破岩组件包括若干保持肋板(a2)，所述保持肋板(a2)以所述钢护筒(a1)的中心呈发散状分布，所述保持肋板(a2)的外端分别与所述钢护筒(a1)的内壁固定，所有所述保持肋板(a2)的内端连接有同一个所述破岩锥(a3)，所述破岩锥(a3)的外壁设有若干破岩齿(a4)，所述破岩锥(a3)的下部向下伸出所述钢护筒(a1)的下端口；
所述连接件包括横接杆(12)，所述横接杆(12)的两端分别与对应的两个所述钢护筒(a1)焊接，在所述横接杆(12)的两端分别设有一级强化筒(13)，所述一级强化筒(13)套设于所述横接杆(12)端部，在所述一级强化筒(13)外套设有二级强化筒(14)；
将所述横接杆(12)的两端、所述一级强化筒(13)的外端、以及所述二级强化筒(14)的外端分别依照其与所述钢护筒(a1)的相贯线加工裁切后，再将所述一级强化筒(13)与所述钢护筒(a1)焊接，将所述一级强化筒(13)与所述横接杆(12)焊接，将所述二级强化筒(14)与所述钢护筒(a1)焊接，将所述二级强化筒(14)与所述一级强化筒(13)焊接。
2.根据权利要求1所述的钢栈桥整体稳定性提升方法，其特征在于：钻设所述定位孔直到其能容纳所述破岩锥(a3)，并能使所述钢护筒(a1)的下端与基岩接触为止。
3.根据权利要求1所述的钢栈桥整体稳定性提升方法，其特征在于：沿栈桥长度方向分布有若干支撑组，所述支撑组包括两个所述钢管桩，同一组的两个所述钢管桩之间焊接有所述连接件。
4.根据权利要求1、2或3所述的钢栈桥整体稳定性提升方法，其特征在于：所述保持肋板(a2)为条板状，所述保持肋板(a2)倾斜设置，所述保持肋板(a2)的上端端面与所述钢护筒(a1)的内壁焊接固定，所述保持肋板(a2)的下端端面与所述破岩锥(a3)焊接固定。
5.根据权利要求4所述的钢栈桥整体稳定性提升方法，其特征在于：所述保持肋板(a2)的宽度方向与所述钢护筒(a1)的中心线平行，所述破岩锥(a3)位于所述钢护筒(a1)的中心线上，所述保持肋板(a2)包括n个高位肋板(a21)和n个低位肋板(a22)，n为自然数，所述高位肋板(a21)与所述钢护筒(a1)中心线的夹角为θ1，所述低位肋板(a22)与所述钢护筒(a1)中心线的夹角为θ2，30°≤θ1≤θ2≤40°，所述高位肋板(a21)和所述低位肋板(a22)依次环向间隔分布，所有所述保持肋板(a2)与所述破岩锥(a3)的连接位置位于同一水平高度。
6.根据权利要求5所述的钢栈桥整体稳定性提升方法，其特征在于：所述破岩锥(a3)包括长方体块(a31)和正四棱锥块(a32)，所述长方体块(a31)竖向设置，所述保持肋板(a2)的内端分别与所述长方体块(a31)的上部连接，所述长方体块(a31)的下部向下伸出所述钢护筒(a1)的下端口，所述保持肋板(a2)为四个，n＝2，四个所述保持肋板(a2)的内端分别与所述长方体块(a31)的四个长方形面焊接固定，所述正四棱锥块(a32)的底面与所述长方体块(a31)的下端面固定连接；
所述破岩齿(a4)固定在所述长方体块(a31)的下部，所述长方体块(a31)的四个长方形面上分别设有所述破岩齿(a4)；
所述破岩齿(a4)包括一一对应的小三棱锥块(a41)和大三棱锥块(a42)，其中所述小三棱锥块(a41)位于所述大三棱锥块(a42)的正下方，所述小三棱锥块(a41)和所述大三棱锥块(a42)均为正三棱锥；
所述小三棱锥块(a41)的底面与所述长方体块(a31)的长方形面固定连接，所述小三棱锥块(a41)的任一个侧棱朝下设置；
所述大三棱锥块(a42)的底面与所述长方体块(a31)的长方形面固定连接，所述大三棱锥块(a42)的任一个侧棱朝下设置。
7.根据权利要求4所述的钢栈桥整体稳定性提升方法，其特征在于：所述钢护筒(a1)的内壁还设有若干外侧破岩板(a5)，所有所述外侧破岩板(a5)围绕所述钢护筒(a1)的中心线环向均匀分布，所述外侧破岩板(a5)位于所述破岩锥(a3)的水平位置上方；
所述外侧破岩板(a5)与所述保持肋板(a2)一一对应，所述外侧破岩板(a5)位于对应的所述保持肋板(a2)正下方，所述外侧破岩板(a5)外侧边缘与所述钢护筒(a1)的内壁焊接，所述外侧破岩板(a5)的上边缘与所述保持肋板(a2)焊接。
8.根据权利要求7所述的钢栈桥整体稳定性提升方法，其特征在于：所述钢护筒(a1)和所述横接杆(12)均为圆钢管，所述横接杆(12)的两端端面与其外壁之间分别设有一圈环形的一级焊缝倒角，所述横接杆(12)与所述钢护筒(a1)之间的焊缝位于所述一级焊缝倒角内；
所述一级强化筒(13)的内壁与所述横接杆(12)的外壁贴合，所述一级强化筒(13)的外端端面与其外壁之间设有一圈环形的二级焊缝倒角，所述一级强化筒(13)的外端与所述钢护筒(a1)之间的焊缝位于所述二级焊缝倒角内，所述一级强化筒(13)的内端端面与所述横接杆(12)的外壁焊接；
所述二级强化筒(14)的内壁与所述一级强化筒(13)的外壁贴合，所述二级强化筒(14)的轴向长度比所述一级强化筒(13)的轴向长度短，所述二级强化筒(14)的外端与所述钢护筒(a1)焊接，所述二级强化筒(14)的内端与所述一级强化筒(13)的外壁焊接。
9.根据权利要求8所述的钢栈桥整体稳定性提升方法，其特征在于：一级强化筒(13)包括两个弧形的一级强化板(131)，两个所述一级强化板(131)相互扣合焊接形成所述一级强化筒(13)；
所述二级强化筒(14)包括两个弧形的二级强化板(141)，两个所述二级强化板(141)相互扣合焊接形成所述二级强化筒(14)。
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