CN114718104A - 一种明挖隧道结合桥梁托换一体化施工方法 - Google Patents

一种明挖隧道结合桥梁托换一体化施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种明挖隧道结合桥梁托换一体化施工方法，属于轨道交通深基坑工程技术领域，目的在于满足下穿隧道快速施工同时上部桥梁正常通行的要求。该方法，一，施工支承桩、托换桩及围护桩；二，设置辅助墩顶升持力，对立柱进行抱箍；三，放坡开挖至托换承台底，切除立柱，凿除与隧道结构、上下端第一道水平支撑冲突部分的老承台及老桩基；四，立柱水切，施工顶圈梁、上下端第一道水平支撑，之后施工托换承台；五，托换承台达到设计强度后，拆除辅助墩，拔除支承桩，切除共用围护桩上部桩身至顶圈梁标高；六，逐层进行基坑土方开挖及上下端第一道水平支撑下方各道支撑的浇筑及架设；七，开挖至基底后，回筑隧道结构，拆除水平支撑，完成施工。

Description

一种明挖隧道结合桥梁托换一体化施工方法
技术领域
本发明涉及轨道交通深基坑工程技术领域，具体涉及一种明挖隧道结合桥梁托换一体化施工方法。
背景技术
某工程东西向快速通道下穿工程项目包括地面道路和下穿隧道。工程沿现城区主干道的东西大道布置，经过一段地面后，以地道形式连续下穿省道及高架，主线隧道下穿高速匝道桥及高架主桥。其中，某桥墩承台大部分位于西线隧道内部，与西线隧道平面相扰，两者存在平面冲突。承台桩基会阻碍隧道基坑开挖，规划原考虑采用拆除重建方案，即先拆除该段匝道待隧道结构施工完成后再行重建。由于东西大道为城区主干道，车辆通行频繁，交通流量巨大，建设方要求隧道穿越施工必须保证高架的正常交通能力，因此排除了重建方案的可行性，而线路坡度的限制与承台桩基的布置使得隧道无法从桩基下方或中间穿越。现有常规基坑明挖顺作支护技术难以满足在下方隧道快速施工的同时上部桥梁正常通行的目标。
因此，亟需提供一种桥梁托换结合隧道明挖施工穿越通行桥梁下方桩基的施工方法。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当视为承认或以任何形式暗示该信息为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种明挖隧道结合桥梁托换一体化施工方法，在明挖隧道穿越施工前，结合围护桩施工将桥梁桩基进行受力体系的托换加固，将桥墩基础转换至隧道外侧，之后在隧道基坑开挖施工过程中所遇到的旧基础、桥桩均可挖除而不会影响高架桥梁的正常使用。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种明挖隧道结合桥梁托换一体化施工方法，包括如下步骤：
步骤S1、在老承台四周施工支承桩、托换桩、邻近区域基坑围护桩及共用围护桩；
步骤S2、设置辅助墩，在顶升监控系统的作用下，辅助墩顶升持力，通过辅助墩对立柱进行抱箍，使辅助墩抱箍下方的立柱处于零应力状态；
步骤S3、在待建托换承台周边放坡开挖至托换承台底，坡面设置临时护坡措施；
步骤S4、在老承台上表面一定距离处切除立柱，凿除与隧道、上端第一道水平支撑、下端第一道水平支撑冲突部分的老承台及老桩基；
步骤S5、在待建托换承台上表面一定高度处对立柱进行水切，保留立柱主筋；
步骤S6、在待建托换承台周围继续开挖至下端第一道水平支撑底面，施工邻近区域顶圈梁、上端第一道水平支撑以及下端第一道水平支撑，之后浇筑施工托换承台；
步骤S7、待托换承台结构达到设计强度后，释放辅助墩，使得托换承台及托换桩持力；
步骤S8、拆除辅助墩，拔除支承桩，切除共用围护桩上部桩身至顶圈梁标高；
步骤S9、由上至下依次进行基坑土方分层开挖及上端第一道水平支撑下方和下端第一道水平支撑下方的各道水平支撑的浇筑及架设；
步骤S10、开挖至基底后，回筑隧道结构，并依次拆除各道水平支撑，
完成下穿隧道的施工。
与现有技术相比，本发明有益的技术效果在于：
一种明挖隧道结合桥梁托换一体化施工方法，首先，在老承台四周施工支承桩、托换桩、邻近区域基坑围护桩及共用围护桩；然后，设置辅助墩，在顶升监控系统的作用下，辅助墩顶升持力，通过辅助墩对立柱进行抱箍，使辅助墩抱箍下方的立柱处于零应力状态；其次，在待建托换承台周边放坡开挖至托换承台底，坡面设置临时护坡措施；接着，在老承台上表面一定距离处切除立柱，凿除与隧道、第一道水平支撑冲突部分的老承台及老桩基；接着，在待建托换承台上表面一定高度处对立柱进行水切，保留立柱主筋；接着，在待建托换承台周围继续开挖至下端第一道水平支撑底面，施工邻近区域顶圈梁、上端第一道水平支撑以及下端第一道水平支撑，之后浇筑施工托换承台；接着，待托换承台结构达到设计强度后，释放辅助墩，使得托换承台及托换桩持力；接着，拆除辅助墩，拔除支承桩，切除共用围护桩上部桩身至顶圈梁标高；接着，由上至下依次进行基坑土方分层开挖及上端第一道水平支撑下方和下端第一道水平支撑下方的各道水平支撑的浇筑及架设；最后，开挖至基底后，回筑隧道结构，并依次拆除各道水平支撑，完成下穿隧道的施工。
本发明明挖隧道结合桥梁托换一体化施工方法，在明挖隧道穿越施工前，结合围护桩施工将桥梁桩基进行受力体系的托换加固，将桥墩基础转换至隧道外侧，之后在隧道基坑开挖施工过程中所遇到的老基础、老桩基均可挖除而不会影响高架桥梁的正常使用。这类明挖隧道直接穿越建筑物桩基的案例在工程实践中较少，桥梁基础托换施工结合明挖隧道穿越施工技术为类似工程提供了重要的参考价值，将在更大的范围内获得推广。而且，通过顶圈梁垂直过渡节点、水平支撑和钢筋混凝土牛腿的设置使托换承台和基坑支护体系形成工作整体，能有效限制基坑开挖过程中两者的受力变形，控制相对位移，提高了桥梁结构体系和基坑支护体系的抗变形能力与安全稳定性。
进一步地，所述顶圈梁延伸至托换承台侧面，在托换承台区域做局部落低，顶圈梁局部降低至托换承台下方，并在顶圈梁落低部位紧贴托换承台设置垂直过渡节点，有利于限制施工过程中托换承台侧向位移。
进一步地，所述上端第一道水平支撑和下端第一道水平支撑分别设置于顶圈梁垂直过渡节点的上端和下端，且上端第一道水平支撑紧贴托换承台并避让支承桩布置，下端第一道水平支撑避让支承桩布置，进一步加强托换承台在施工中的位移控制。
进一步地，所述上端第一道水平支撑下方和下端第一道水平支撑下方的各道水平支撑均避让支承桩和老桩基布置，便于老桩基破除及土方开挖施工。
进一步地，所述托换承台在四个角部浇筑了4个与所述顶圈梁等高的钢筋混凝土牛腿，在外侧顶紧顶圈梁，有效控制基坑支护体系与托换承台之间的相对位移，使两者形成刚度较大的受力整体。
进一步地，所述共用围护桩在桥梁托换阶段作为支承桩使用，顶标高为桥梁底；所述共用围护桩在基坑开挖阶段作为围护桩使用，在开挖前凿除其上部桩身至顶圈梁底并与顶圈梁浇捣为整体共同工作。
进一步地，所述步骤S4中一定距离为400mm，便于切割设备操作。
进一步地，所述步骤S5中一定高度为200mm，便于水切设备操作，以及下阶段保留主筋与托换承台的整体浇筑施工。
进一步地，所述顶圈梁顶面和托换承台底面净距大于或等于100mm，便于先后支模浇筑施工。
附图说明
图1为本发明一实施例中明挖隧道结合桥梁托换一体化施工方法平面示意图；
图2为图1的A-A剖面示意图；
图3为图1的B-B剖面示意图。
图中：
1-既有桥梁、2-立柱、3-老承台、4-老桩基、5-顶升监控系统、6-辅助墩、7-抱箍、8-支承桩、9-基坑围护桩、10-上端第一道水平支撑、11-上端第一道水平支撑下方和下端第一道水平支撑下方的各道水平支撑、12-托换承台、13-托换桩、14-隧道结构、15-一次切割位置、16-二次切割位置、17-钢筋混凝土牛腿、18-垂直过渡节点、19-下端第一道水平支撑、20-顶圈梁、21-共用围护桩、22-坡面。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的明挖隧道结合桥梁托换一体化施工方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。
实施例一
下面结合图1至图3，详细说明本发明的明挖隧道结合桥梁托换一体化施工方法。
请参考图1至图3，一种明挖隧道结合桥梁托换一体化施工方法，该施工方法包括如下步骤：
步骤S1、在老承台3四周施工支承桩8、托换桩13、邻近区域基坑围护桩9及共用围护桩21；
步骤S2、设置辅助墩6，在顶升监控系统5的作用下，辅助墩6顶升持力，通过辅助墩6对立柱2进行抱箍7施工，使辅助墩6的抱箍7下方的立柱处于零应力状态；
步骤S3、在待建托换承台12周边放坡开挖至托换承台12底，坡面22设置临时护坡措施；
步骤S4、在老承台3上表面400mm(即一次切割位置15)处切除立柱2，凿除与隧道结构14、上端第一道水平支撑10、下端第一道水平支撑19冲突部分的老承台3及老桩基4；
步骤S5、在待建托换承台12上表面200mm(即二次切割位置16)处对立柱2进行水切，保留立柱主筋；
步骤S6、在待建托换承台12周围继续开挖至下端第一道水平支撑19底面，施工邻近区域顶圈梁20、上端第一道水平支撑10以及下端第一道水平支撑19，之后浇筑施工托换承台12；
步骤S7、待托换承台12结构达到设计强度后，释放辅助墩6，使得托换承台12及托换桩13持力；
步骤S8、拆除辅助墩6，拔除支承桩8，切除共用围护桩21上部桩身至顶圈梁20标高；
步骤S9、由上至下依次进行基坑土方分层开挖及上端第一道水平支撑下方和下端第一道水平支撑下方的各道水平支撑11的浇筑及架设；
步骤S10、开挖至基底后，回筑隧道结构14，并依次拆除各道水平支撑，完成下穿隧道的施工。
具体来说，本发明的明挖隧道结合桥梁托换一体化施工方法，在明挖隧道结构14穿越施工前，结合围护桩施工将桥梁桩基进行受力体系的托换加固，将立柱2转换至隧道结构14外侧，之后在隧道基坑开挖施工过程中所遇到的老承台3、老桩基4均可挖除而不会影响既有桥梁1的正常使用。这类明挖隧道直接穿越建筑物桩基的案例在工程实践中较少，桥梁基础托换施工结合明挖隧道穿越施工技术为类似工程提供了重要的参考价值，将在更大的范围内获得推广。而且，通过顶圈梁垂直过渡节点18、上端第一道水平支撑10、下端第一道水平支撑19以及下方各道水平支撑11和钢筋混凝土牛腿17的设置使托换承台12和基坑支护体系形成工作整体，能有效限制基坑开挖过程中两者的受力变形，控制相对位移，提高了桥梁体系和基坑支护体系的抗变形能力与安全稳定性。
在本实施例中，更优选地，顶圈梁20延伸至托换承台12侧面，在托换承台12区域做局部落低，顶圈梁20局部降低至托换承台12下方，并在顶圈梁20落低部位紧贴托换承台12设置垂直过渡节点18，有利于限制施工过程中托换承台12侧向位移。顶圈梁20顶面和托换承台12底面净距大于或等于100mm，便于先后支模浇筑施工。
在本实施例中，更优选地，上端第一道水平支撑10和下端第一道水平支撑19分别设置于顶圈梁垂直过渡节点18的上端和下端，且上端第一道水平支撑10紧贴托换承台12并避让支承桩8布置，下端第一道水平支撑19避让支承桩8布置，进一步加强托换承台12在施工中的位移控制。
在本实施例中，更优选地，上端第一道水平支撑下方以及下端第一道水平支撑下方的各道水平支撑11均避让支承桩8和老桩基4布置，便于老桩基4破除及土方开挖施工。
在本实施例中，更优选地，托换承台12在四个角部浇筑了4个与顶圈梁20等高的钢筋混凝土牛腿17，在外侧顶紧顶圈梁20，有效控制基坑支护体系与托换承台之间的相对位移，使两者形成刚度较大的受力整体。
在本实施例中，更优选地，共用围护桩21在桥梁托换阶段作为支承桩使用，顶标高为桥梁底；在基坑开挖阶段作为围护桩使用，在开挖前凿除其上部桩身至顶圈梁20底并与顶圈梁20浇捣为整体共同工作。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定。本领域的技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种明挖隧道结合桥梁托换一体化施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、在老承台四周施工支承桩、托换桩、邻近区域基坑围护桩及共用围护桩；
步骤S2、设置辅助墩，在顶升监控系统的作用下，辅助墩顶升持力，通过辅助墩对立柱进行抱箍，使辅助墩抱箍下方的立柱处于零应力状态；
步骤S3、在待建托换承台周边放坡开挖至托换承台底，坡面设置临时护坡措施；
步骤S4、在老承台上表面一定距离处切除立柱，凿除与隧道、上端第一道水平支撑、下端第一道水平支撑冲突部分的老承台及老桩基；
步骤S5、在待建托换承台上表面一定高度处对立柱进行水切，保留立柱主筋；
步骤S6、在待建托换承台周围继续开挖至下端第一道水平支撑底面，施工邻近区域顶圈梁、上端第一道水平支撑以及下端第一道水平支撑，之后浇筑施工托换承台；
步骤S7、待托换承台结构达到设计强度后，释放辅助墩，使得托换承台及托换桩持力；
步骤S8、拆除辅助墩，拔除支承桩，切除共用围护桩上部桩身至顶圈梁标高；
步骤S9、由上至下依次进行基坑土方分层开挖及上端第一道水平支撑下方和下端第一道水平支撑下方的各道水平支撑的浇筑及架设；
步骤S10、开挖至基底后，回筑隧道结构，并依次拆除各道水平支撑，完成下穿隧道的施工。
2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述顶圈梁延伸至托换承台侧面，在托换承台区域做局部落低，顶圈梁局部降低至托换承台下方，并在顶圈梁落低部位紧贴托换承台设置垂直过渡节点。
3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述上端第一道水平支撑和下端第一道水平支撑分别设置于顶圈梁垂直过渡节点的上端和下端，且上端第一道水平支撑紧贴托换承台并避让支承桩布置，下端第一道水平支撑避让支承桩布置。
4.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述上端第一道水平支撑下方和下端第一道水平支撑下方的各道水平支撑均避让支承桩和老桩基布置。
5.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述托换承台在四个角部浇筑了4个与所述顶圈梁等高的钢筋混凝土牛腿，在外侧顶紧顶圈梁。
6.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述共用围护桩在桥梁托换阶段作为支承桩使用，顶标高为桥梁底；所述共用围护桩在基坑开挖阶段作为围护桩使用，在开挖前凿除其上部桩身至顶圈梁底并与顶圈梁浇捣为整体共同工作。
7.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述步骤S4中一定距离为400mm。
8.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述步骤S5中一定高度为200mm。
9.根据权利要求2所述的施工方法，其特征在于，顶圈梁顶面和托换承台底面净距大于或等于100mm。
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