CN114232491B - 一种隧洞内多跨简支预应力桥跨的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及一种隧洞内多跨简支预应力桥跨的施工方法，经过桥跨结构的现浇；预应力施加体系的转换；预应力施加和永久性桥跨结构的转换的施工步骤，此施工方法解决了传统在软弱基础条件下进行隧道施工的难题，施工过程无需采用大型机械施工，无需在软弱基础上采用多桩基施工方案，大大降低了施工难度，降低了施工成本。
Description
技术领域
本发明涉及道路建筑施工技术领域，具体为一种隧洞内多跨简支预应力桥跨的施工方法。
背景技术
软弱基础是一种不良地基，具有强度低压缩性高等缺点，带来地基的稳定性差，地基变形，地基沉降等后果，为满足设计要求，在软弱地基上进行施工的施工有如下方法：1、在建筑下方布置钢筋混凝土桩基或钢管桩，桩基下端直抵基岩层，给予建筑足够的支撑；2、将软地基土挖除，并从其他地方向调运较为硬质的砂土进行替换，得到强度较高的地基；3、向软弱地基深层加入水泥等固化剂并搅拌，使软弱地基被改造成具有一定强度的地基土；4、用夯实机械或者碾压机械对基础进行处理。
隧道属于狭长的结构形式，当存在软弱基础时，隧道会出现持续的沉降变形，承受较大的荷载。隧道的软基问题需要解决施工期的安全性和运营期的可靠性。由于施工空间的限制，对隧道的软基处理只能采用小型设备，通常只能采用微型钢管桩，旋喷桩和桥跨结构。微型钢管桩单桩承载力小，布置上小而密，因此处理造价很高。旋喷桩地质适应性差，对存在孤石，软塑粘土类等地质条件不实用，且旋喷扰动大，安全风险高。总体来说，桥跨结构造价低，耐久性和可靠性优越性突出，由于软弱基础段隧道的长期荷载巨大，隧道内桥跨普遍只能做到最大15米的跨度，限制了桥跨结构的使用范围，小跨桥梁结构需要设置较多的基础，给施工带来了困难，由于基础开挖存在安全风险，施工安全性降低了。预应力桥跨结构在隧道洞内的使用无针对性的应用，主要原因为隧道内为封闭的空间，无法提供预应力施加时需要的变形空间。目前隧道内桥跨结构主要采用现浇混凝土结构，采用隧洞内预应力混凝土桥跨结构增大跨度，减少支撑结构施工带来的风险，降低隧道内软弱基础处置的工程费用，极为紧迫。
查询到关于可调模板的现有技术如下：关键词：隧道、隧洞、软弱、基础、地基、沉降跨越、桥跨、现浇、转换层
例如现有文献中：1、一种隧道内软基处理的钢管桩复合地基结构；申请号：CN201520830160.9；申请人：中铁第一勘察设计院集团有限公司；2、一种隧道软弱基底小型管桩加固体系；申请号：CN201620981310.0；申请人：中铁第一勘察设计院集团有限公司；3、软弱地基超小净距隧道初支防掉撑减沉支撑体系施工方法；申请号：CN202110376742.4；申请人：济南城建集团有限公司；山东汇通建设集团有限公司；济南市市政工程建设集团有限公司；山东汇友市政园林集团有限公司；山东泉建工程检测有限公司。均是采用钢管桩或者灌注桩加固的方式，对隧道内软弱地基进行处理。
或者再例如：4、隧道底板下大型溶洞处治结构；申请号：CN201922289356.2；申请人：浙江大学城市学院;摘要：隧道底板下大型溶洞处治结构，包括拱桥跨越结构、拱墩与拱桥支模体系和临时栈桥与施工通道体系；所述的拱桥跨域结构包括拱桥、拱墩和大型溶洞，大型溶洞两岸修建有拱墩，拱墩上架设拱桥跨越大型溶洞，拱桥上修建有隧道底板；所述的拱墩与拱桥支模体系由拱桥模板、拱墩模板和支模脚手架组成，拱桥模板包括拱桥底模板和拱桥侧模板，拱桥底模板之间通过拱桥底模板凹端与拱桥底模板凸端拼装并固定，拱桥侧模板之间通过拱桥侧模板凸端与拱桥侧模板凹端拼装并固定。本实用新型的有益效果是：本实用新型中的拱桥跨越结构相较于桁架结构构造简单、跨度相对较大、更经济，而且抗压性能更好，好稳定性更高。中所述，采用拱桥桥跨跨越隧道溶洞的方式，依然需要花费大量成本，建设施工过程复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种隧洞内多跨简支预应力桥跨的施工方法，解决了传统在软弱基础条件下进行隧道施工的难题，施工过程无需采用大型机械施工，无需在软弱基础上采用过多桩基施工方案，大大降低了施工难度，降低了施工成本。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种隧洞内多跨简支预应力桥跨的施工方法，包括以下步骤：
（1）桥跨结构的现浇；
（1-1）对隧道进行逐榀开挖，开挖过程中加钢架锁脚锚杆，开挖桥跨结构的空间，并及时施工底板横撑层；
（1-2）在预设位置采用人工挖孔的方式孔桩桩基施工，挖孔过程中要求钢管护壁一直跟进，桩基应支撑在基岩上；然后在孔桩上施工桥跨结构的盖梁，盖梁顶部设油毛毡作为梁体支撑面；
（1-3）底板横撑层应与两侧的侧面初级支护焊接，形成一个整体；
（1-4）在底部横撑层上铺设沙层作为体系转换层，并在沙层顶部放置一块钢板；
（1-5）在靠近隧道两端初期支护侧采用常规支撑模板，与侧面初期支护之间，形成侧面体系转换层；
（1-6）在底部体系转换空间采用常规支撑模板，形成梁间体系转换层侧模，并在梁间位置采用钢板、钢条等构成梁间体系转换层；
（1-7）依次对桥主梁的左右侧梁体绑扎钢筋、预留预应力管道，并分别浇筑后进行养护，桥跨结构成桥；
（2）预应力施加体系的转换；
（2-1）拆除侧面体系转换层及梁间体系转换层的支撑模板及钢条，在侧面及梁间形成自由空间；
（2-2）采用人工操作的方法，在底部体系转换层内采用高压水冲击沙层，并及时清走砂砾，使得底部体系转换层形成自由空间；然后检查底部、侧面、梁间和端头的自由空间清理情况，对有遗漏的地方进行补充清理；
（3）预应力施加
（3-1）利用桥跨结构两端的预应力施加操作空间，按照设计施加预应力，施加过程中时刻关注预应力的施加情况，并及时排查梁体变形开裂情况，有异常则停止施加预应力，施加封头段，将预应力锚头包裹在混凝土中；
（4）永久性桥跨结构的转换；
（4-1）采用高强水泥砂浆，采用压灌的方式对侧面体系转换层及底部体系转换层形成的自由空间进行压浆灌注，保证梁体与底部支撑系统及侧面初期支护紧密连接；
（4-2）在预应力施加操作空间泵送砼填充，泵送砼与梁体封锚之间设空隙，空隙采用麻絮沥青填塞。
（4-3）桥台两端预应力施工空间采用混凝土填充，形成仰拱基础。
（4-4）最后在桥主梁上方依次施工后浇传力层和隧道二次衬砌。
所述底部体系转换操作空间为两个，分别布置在桥主梁的左右跨底部。
所述底板横撑层为采用钢板和型钢混凝土形成底部支撑系统。
隧洞内多跨简支预应力桥跨的施工方法应用于隧道洞内处于断裂带软弱地基以及充填物充填的溶洞，其主要适用于跨度在30到40米之间的大跨隧道。
施工所得的多跨简支预应力桥跨结构如下：
一种隧洞内多跨简支预应力桥跨，桥主梁上方承载隧道仰拱，桥主梁与隧道仰拱之间为后浇传力层；桥主梁的两端下方为支垫，支垫下方为盖梁，盖梁底部通过若干支撑在基岩上的孔桩支撑；桥主梁的桥跨部分的下方为底面体系转换层，底面体系转换层的下方为底板横撑层，底板横撑层下方为软弱基础。
所述桥主梁的两侧面为侧面体系转换层，侧面体系转换层的外侧面连接侧面初期支护。
所述桥主梁中间沿隧道中线内部分为左右两跨，两跨之间设置梁间体系转换层。
所述桥主梁每跨均设置底部体系转换操作空间。
所述底板横撑层为采用钢板和型钢混凝土形成底部支撑系统。
所述桥主梁两端部设置预应力施加操作空间。
所述支垫为油毛毡。
本发明结构原理如下：
多跨简支预应力桥跨的底板横撑层，提供了一个位于软弱基础表面上方的基础平面，且底部横撑层两端固定在初期支护钢架上，给桥跨结构施工提供一个临时安全空间。
桥主梁与横撑层之间，形成了底面体系转换层，底面体系转换层为后压浆灌注，因此形成的体系转换层与上方的桥主梁，以及下方的横撑层均紧密贴合无缝隙，上方桥主梁的重量完全能均匀传递到横撑层，最终承载力分散到底面基础与两侧面围岩内，避免对软弱基础产生的压力不均匀导致沉降。
桥主梁与两侧面初期支护之间，形成了侧面体系转换层，侧面体系转换层一方面给桥主梁两侧提供平整面接触，桥主梁的稳定性更好；另一方面，侧面体系转换层为后压浆灌注，桥主梁与两侧面初期支护紧密固结，桥主梁的一部分压力也通过侧面体系转换层转移到了两侧的围岩上，进一步减少了避免对软弱基础产生过大的压力。
关于梁间体系转换层，其作用在于：桥主梁左右两部分分开浇筑，分开施加预应力，梁间体系转换层给左右两部分提供变形的空间；施工更便利。
本发明的优点：
1、本发明通过底面体系转换层实现了桥主梁底面与底板横撑层、软弱基础之间的联系，给预应力桥跨结构的浇筑提供了支撑力，从而避免了桥梁浇筑过程中的过大变形，保障桥跨结构的成桥。
2.本发明通过底部和侧面转换层的设置，保障了施工预应力期间桥跨结构在预应力作用下的自由变形，确保预应力能有效施加，并避免产生约束应力。
3、本发明最终形成的底面体系转换层、侧面体系转换层和梁间体系转换层，由于均是在桥主梁进行预应力施工后进行压浆浇筑，因此与预应力桥主梁之间是完全吻合固结没有间隙，进而实现预应力桥主梁与四周结构完全贴合不分离，从牢固性、减震性等方面均有很好的效果。
附图说明：
图1为本发明纵断面结构示意图；
图2为本发明横断面结构示意图；
图中的序号和部件名称为：1、隧道仰拱；2、后浇传力层；3、桥主梁；4、底面体系转换层；5、横撑层；6、支垫；7、盖梁；8、孔桩；9、仰拱底基岩；10、梁间体系转换层；11、侧面体系转换层；12、侧面初级支护。
具体实施方式
实施例1
1、一种隧洞内多跨简支预应力桥跨的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）桥跨结构的现浇；
（1-1）对隧道进行逐榀开挖，开挖过程中加钢架锁脚锚杆，开挖桥跨结构的空间，并及时施工底板横撑层；
（1-2）在预设位置采用人工挖孔的方式孔桩桩基施工，挖孔过程中要求钢管护壁一直跟进，桩基应支撑在基岩上；然后在孔桩上施工桥跨结构的盖梁，盖梁顶部设油毛毡作为梁体支撑面；
（1-3）底板横撑层应与两侧的侧面初级支护焊接，形成一个整体；
（1-4）在底部横撑层上铺设沙层作为体系转换层，并在沙层顶部放置一块钢板；
（1-5）在靠近隧道两端初期支护侧采用常规支撑模板，与侧面初期支护之间，形成侧面体系转换层；
（1-6）在底部体系转换空间采用常规支撑模板，形成梁间体系转换层侧模，并在梁间位置采用钢板、钢条等构成梁间体系转换层；
（1-7）依次对桥主梁的左右侧梁体绑扎钢筋、预留预应力管道，并分别浇筑后进行养护，桥跨结构成桥；
（2）预应力施加体系的转换；
（2-1）拆除侧面体系转换层及梁间体系转换层的支撑模板及钢条，在侧面及梁间形成自由空间；
（2-2）采用人工操作的方法，在底部体系转换层内采用高压水冲击沙层，并及时清走砂砾，使得底部体系转换层形成自由空间；然后检查底部、侧面、梁间和端头的自由空间清理情况，对有遗漏的地方进行补充清理；
（3）预应力施加
（3-1）利用桥跨结构两端的预应力施加操作空间，按照设计施加预应力，施加过程中时刻关注预应力的施加情况，并及时排查梁体变形开裂情况，有异常则停止施加预应力，施加封头段，将预应力锚头包裹在混凝土中；
（4）永久性桥跨结构的转换；
（4-1）采用高强水泥砂浆，采用压灌的方式对侧面体系转换层及底部体系转换层形成的自由空间进行压浆灌注，保证梁体与底部支撑系统及侧面初期支护紧密连接；
（4-2）在预应力施加操作空间泵送砼填充，泵送砼与梁体封锚之间设空隙，空隙采用麻絮沥青填塞。
（4-3）桥台两端预应力施工空间采用混凝土填充，形成仰拱基础。
（4-4）最后在桥主梁上方依次施工后浇传力层和隧道二次衬砌。
所述底部体系转换操作空间为两个，分别布置在桥主梁3的左右跨底部。
所述底板横撑层5为采用钢板和型钢混凝土形成底部支撑系统。
应用实施例：
本发明大幅度增加了桥跨长度，据测算，以40米长度的桥跨为例，相对于普通钢筋混凝土结构减少了50%以上的桥梁支撑构造和桩基及盖梁基坑施工，提高了安全性。相对于微型钢管桩处理来说，造价降低超过60%。相对于旋喷桩来说，具有广泛的地质适用性。总体来说，本发明的预应力桥跨结构具备安全，经济，耐久，可靠，适用范围广的特点。
Claims (4)
1.一种隧洞内多跨简支预应力桥跨的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）桥跨结构的现浇；
（1-1）对隧道进行逐榀开挖，开挖过程中加钢架锁脚锚杆，开挖桥跨结构的空间，并及时施工底板横撑层；
（1-2）在预设位置采用人工挖孔的方式进行孔桩桩基施工，挖孔过程中要求钢管护壁一直跟进，桩基应支撑在基岩上；然后在孔桩上施工桥跨结构的盖梁，盖梁顶部设油毛毡作为梁体支撑面；
（1-3）底板横撑层应与两侧的侧面初级支护焊接，形成一个整体；
（1-4）在底部横撑层上铺设沙层作为底部体系转换层，并在沙层顶部放置一块钢板；
（1-5）在靠近隧道两端初期支护侧采用常规支撑模板，与侧面初期支护之间，形成侧面体系转换层；
（1-6）在底部体系转换空间采用常规支撑模板，形成梁间体系转换层侧模，并在梁间位置采用钢板、钢条构成梁间体系转换层；
（1-7）依次对桥主梁的左右侧梁体绑扎钢筋，预留预应力管道，并分别浇筑后进行养护，桥跨结构成桥；
（2）预应力施加体系的转换；
（2-1） 拆除侧面体系转换层及梁间体系转换层的支撑模板及钢条，在侧面及梁间形成自由空间；
（2-2）采用人工操作的方法，在底部体系转换层内采用高压水冲击沙层，并及时清走砂砾，使得底部体系转换层形成自由空间；然后检查底部、侧面、梁间和端头的自由空间清理情况，对有遗漏的地方进行补充清理；
（3）预应力施加
（3-1）利用桥跨结构两端的预应力施加操作空间，按照设计施加预应力，施加过程中时刻关注预应力的施加情况，并及时排查梁体变形开裂情况，有异常则停止施加预应力，施加封头段，将预应力锚头包裹在混凝土中；
（4）永久性桥跨结构的转换；
（4-1）采用高强水泥砂浆，采用压灌的方式对侧面体系转换层及底部体系转换层形成的自由空间进行压浆灌注，保证梁体与底部支撑系统及侧面初期支护紧密连接；
（4-2）在预应力施加操作空间泵送砼填充，泵送砼与梁体封锚之间设空隙，空隙采用麻絮沥青填塞；
（4-3）桥台两端预应力施工空间采用混凝土填充，形成仰拱基础；
（4-4）最后在桥主梁上方依次施工后浇传力层和隧道二次衬砌。
2.根据权利要求1所述的隧洞内多跨简支预应力桥跨的施工方法，其特征在于：所述底部体系转换操作空间为两个，分别布置在桥主梁（3）的左右跨底部。
3.根据权利要求1所述的隧洞内多跨简支预应力桥跨的施工方法，其特征在于：所述底板横撑层（5）为采用钢板和型钢混凝土形成底部支撑系统。
4.根据权利要求1所述的隧洞内多跨简支预应力桥跨的施工方法，其特征在于：应用于隧道洞内处于断裂带软弱地基以及充填物充填的溶洞，适用于跨度在30到40米之间的大跨隧道。
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Non-Patent Citations (1)
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| 岩湾隧道特大型溶洞处治技术;李锟;;隧道建设(第01期);第79-82页 * |
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