CN220927477U - 一种装配式下穿桥小箱梁兼作支护桩对撑施工结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种装配式下穿桥小箱梁兼作支护桩对撑施工结构：下穿桥基坑两侧设围护桩，每侧围护桩桩顶整体浇筑冠梁形成围护桩上部整体受力体，箱梁架设在两侧冠梁上端之间，以冠梁用于架设箱梁的梁段为桥台，桥台上设置用于支承箱梁梁端的支座系统，箱梁架设在两侧桥台上的支座系统之间，桥台背向基坑的一侧上端浇筑有桥台背墙，桥台背墙与各箱梁梁端接缝处以木楔塞实，相邻箱梁之间现浇湿接缝形成箱梁整体受力体，桥台背墙背向基坑的一侧按照箱梁分布位置分别设置肋板，通过肋板、桥台背墙、木楔、箱梁共同形成围护桩基坑横向支撑体。本实用新型可替代传统临时钢支撑，在保障支撑体系和施工质量的前提下，加快施工进度，节约施工成本。

Description

一种装配式下穿桥小箱梁兼作支护桩对撑施工结构

技术领域

本实用新型涉及一种下穿桥施工结构，更具体地说是一种装配式下穿桥小箱梁兼作支护桩对撑施工结构。

背景技术

随着下穿桥工程在城市发展中的应用，使得地下空间得到了充分利用，缓解了地上交通压力。由于地质条件差异大、不同城市所处地层不一、地下水位不同、地质复杂等因素，现今下穿桥施工普遍采用装配式预应力砼箱梁+咬合桩+桥台形式，先施工咬合桩，再增加临时钢支撑，才能进行土方开挖和结构安装。

作为下穿桥施工过程中的一个重要节点，下穿桥土方开挖本就面临着体量大、深度较深、工作面有限的难题，但上述传统施工方式因需架设临时钢支撑，造成土方开挖尤其困难，并使箱梁架设增加了难度，由此导致对道路主体施工进度的制约以及施工成本的增加，使得发展和运用新的施工工艺迫在眉睫。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提出一种装配式下穿桥小箱梁兼作支护桩对撑施工结构，为下穿桥工程提供一种新的施工思路，替代传统临时钢支撑，能够在保障支撑体系和施工质量的前提下，加快施工进度，节约施工成本。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种装配式下穿桥小箱梁兼作支护桩对撑施工结构，其结构特点是：

包括围护桩、桥台、桥台背墙、肋板、箱梁；下穿桥基坑两侧设咬合桩形式的围护桩，每侧围护桩桩顶整体浇筑冠梁，形成围护桩上部整体受力体，箱梁架设在两侧冠梁上端之间，以所述冠梁用于架设箱梁的梁段为桥台，所述桥台上对应于每片箱梁设置用于支承箱梁梁端的支座系统，箱梁架设在两侧桥台上的支座系统之间，所述桥台背向基坑的一侧上端浇筑有所述桥台背墙，所述桥台背墙与各箱梁梁端接缝处以木楔塞实，相邻箱梁之间现浇湿接缝形成箱梁整体受力体，所述桥台背墙背向基坑的一侧按照箱梁分布位置分别设置肋板，通过所述肋板、桥台背墙、木楔、箱梁共同形成围护桩基坑横向支撑体。

本实用新型的结构特点也在于：

所述桥台背墙与桥台背向基坑一侧的上沿齐平，宽30公分。

所述桥台背墙背向基坑的一侧回填土方至桥台背墙顶高。

所述箱梁为预制梁。

所述围护桩由首位的砂桩与其后顺次交替的A桩与B桩相互咬合排列而成，自首位至末位依次标记为砂-A1-B1-A2-B2…An-Bn，所述A桩为被切割桩。

与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：

本实用新型利用预制箱梁的自重稳定下穿桥支撑，替代传统临时钢支撑，并利用桥台、桥台背墙、支座系统、肋板、木楔为箱梁提供横向支撑，满足施工过程中临时支撑需求的同时，免去了临时钢支撑的架设，将永久结构与临时支撑相结合，永临结合的方式大大节约了传统临时钢支撑结构的施工成本，显著缩减了工程造价与施工工期，施工技术远超现有技术水平，更经济、更环保、更高效，对下穿桥工程施工的实际应用有着重要的社会经济效益及推广应用前景。主要优势包括：

1、经济性更佳；

一是，下穿桥传统施工工艺中，临时钢支撑的架设涉及支撑桩、格构柱、圆钢管支撑的施工成本，包括架设和拆除时投入的施工设备成本、材料成本、圆钢管租赁成本、人工成本，并且，下穿桥施工完成后，路基以上的临时钢支撑部分会直接割掉，路基以下的支撑桩、格构柱则无法回收再利用，施工成本极高；

二是，由于临时钢支撑的架设，更加压缩了施工空间，增加了架梁难度与成本，架梁时必须配置三台吊机分处两侧辅道，且其中一台需为重型吊机，拖慢了架梁进度，架梁成本高；

三是，由于基坑内空间得不到利用，使本就体量大、深度深、工作面有限的基坑土方开挖作业难度更大，只能采用多台小挖机小范围开挖的作业方式来进行3.5-4m深度以下土方的开挖，基坑土方开挖的施工成本高，并使基坑土方施工速度被严重拖慢；

本实用新型直接免去临时钢支撑架设这一环节，减少了此环节投入成本，缩短了此环节占用的施工工期，并由于基坑内空间能够得到充分利用，架梁时仅需采用两台同吨位的吊车分处两侧辅道，即可完成箱梁的架设，并使得可以直接采用更大的挖机更快速地进行基坑土方开挖，使箱梁架设与基坑土方开挖的施工成本得到有效减少，并提高了架梁与基坑内土方开挖的施工工效，进一步缩短了施工工期，经济效益显著；

2、施工更便捷；如上所述，箱梁架设与基坑土方开挖的施工更为便捷，并有，下穿桥施工完成后，只需拆除木楔即可；由此可见，本实用新型极大地简化了原先繁琐且耗时的施工步骤，加快了施工进度，缩短了施工工期，施工便捷性得到极大提高；

3、安全风险低；相较于架设临时钢支撑的施工方式，本实用新型使基坑内空间得到充分利用，避免由于临时钢支撑的架设在作业范围内干扰施工带来安全隐患，本实用新型更为安全可靠。

附图说明

图1是箱梁与桥台及桥台背板的位置关系立面示意图；

图2是箱梁与桥台及桥台背板的位置关系平面示意图；

图3是围护桩的施工工艺流程图；

图4是本实用新型的施工工艺流程图；

图5是导墙的剖面结构示意图；

图6是盆式开挖横断面结构示意图；

图7是盆式开挖纵断面结构示意图。

图中，1导墙；2围护桩；3桥台；4桥台背墙；5支座系统；6肋板；7木楔；8箱梁；9挖运机械。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前下穿桥施工普遍采用的装配式预应力砼箱梁+咬合桩+桥台形式，在实施时，先施工咬合桩，再增加临时钢支撑，才能进行土方开挖和结构安装。临时钢支撑通常采用609×16mm圆钢管按照4m的间距间隔布置，当所需支撑长度超出10m，就需要在圆钢管中间为其配置格构柱支撑点。而施工格构柱之前，需要先在基坑内打支撑桩(桩深15m左右、桩径1-1.2m左右)，用于支撑格构柱，格构柱埋入桩内的深度也需不少于3-3.5m。格构柱的形式通常是，利用4根200×16mm角钢焊接成方形立柱，相邻角钢采用间距600mm、500×300×20mm的缀板焊接形成600×600mm钢立柱。

这种采用圆钢管横向支撑加垂直格构柱支撑及纵向槽钢系梁连接的三维支架的施工方式，使下穿桥施工难度大、成本高、工期长，具体表现在：

1、为了避免圆钢管因自重及承重过大产生向下变形或水平向位移，需要在基坑内打支撑桩、桩内埋设格构柱，并按对撑圆钢管的高度将格构柱用400mm槽钢顺基坑方向焊接以连成整体，用于对圆钢管的支撑，保证临时钢支撑的稳定支撑效果。但是，格构柱及支撑桩的设置，使基坑内的空间得不到利用，极大地增加了架梁难度，使得架梁时，必须配置三台吊机同时吊装，且其中必须配置有一台重型吊机，两台在同一侧辅道呈一前一后布置，另一台吨位较大的重型吊机在另一侧辅道，待架设的箱梁两梁端由处于同一侧辅道的两台吊机分别吊装，再由其中一台吊机将对应梁端吊至基坑上方中部，之后由对侧的重型吊机承接、传力吊装，继续完成梁体的架设；

2、格构柱及支撑桩的布置，压缩了基坑有限空间，进一步加大了本就体量大、深度深、工作面有限的基坑土方开挖作业难度，使得基坑内无法利用更大的挖机开挖土方，只能采用多台小挖机开挖+铲车运土的方式来进行3.5-4m深度以下的土方开挖，施工速度被严重拖慢；

3、圆钢管的租赁费用高昂，且钢筋混凝土桩、格构柱、圆钢管的施工成本较高，但在下穿桥施工完成时，路基以上的连接槽钢、格构柱只能被割掉，无法周转利用，极不利于施工成本的控制。

请参照图1至图3，本实施例的装配式下穿桥小箱梁8兼作支护桩对撑施工结构包括围护桩2、桥台3、桥台背墙4、肋板6、箱梁8；下穿桥基坑两侧设咬合桩形式的围护桩2，每侧围护桩2桩顶整体浇筑冠梁，形成围护桩2上部整体受力体，箱梁8架设在两侧冠梁上端之间，以冠梁用于架设箱梁8的梁段为桥台3，桥台3上对应于每片箱梁8设置用于支承箱梁梁端的支座系统5，箱梁架设在两侧桥台上的支座系统之间，桥台3背向基坑的一侧上端浇筑有桥台背墙4，桥台背墙4与各箱梁8梁端接缝处以木楔7塞实，相邻箱梁8之间现浇湿接缝形成箱梁8整体受力体，桥台背墙4背向基坑的一侧按照箱梁8分布位置分别设置肋板6，通过肋板6、桥台背墙4、木楔7、箱梁共同形成围护桩基坑横向支撑体。

具体实施中，该施工结构相应的结构设置也包括：

桥台背墙4与桥台3背向基坑一侧的上沿齐平，宽30公分。

桥台背墙4背向基坑的一侧回填土方至桥台背墙4顶高。

木楔7由硬方木制成。

支座系统是连接桥梁上部结构和下部结构的重要结构部件，它不仅有传力的作用，更有传递位移和转化位移的能力，使桥梁梁板能够在可控范围内移动和震动。本实施例中支座系统5参照目前通用形式设置，自下至上由下支座垫石、橡胶支座、上支座垫石构成，橡胶支座上端面平整，上支座垫石可在预制箱梁时一并预制在梁端底，箱梁架设在支座上，架梁时上支座垫石承放于橡胶支座上端。

箱梁8为预制梁，在预制梁场预制。

围护桩2由首位的砂桩与其后顺次交替的A桩与B桩相互咬合排列而成，自首位至末位依次标记为砂-A1-B1-A2-B2…An-Bn，A桩为被切割桩。

可以利用旋挖钻机进行围护桩桩基施工，施工时，按照砂桩→A1桩→A2桩→B1桩→A3桩→B2桩→A4桩→B3桩…An桩→Bn桩的顺序依次钻孔。

A桩可以是素桩或钢筋混凝土桩，依据具体施工工况而定。A桩与B桩均为钢筋混凝土灌注咬合桩结构。A桩的钢筋笼按照扁笼设置(安装时必须保证钢筋笼圆部轴线与组合桩轴线垂直)，B桩为钢筋混凝土桩，且钢筋笼按圆笼制作，随B桩一起咬合于A桩内，通过新旧混凝土咬合，起到止水帷幕的作用。

又由于所有桩都是单桩受力，为了使其形成整体受力体从而达到整体抗折的效果，需要在同侧咬合桩上整体浇筑上述冠梁，非架梁段设置防撞墙，架梁段冠梁兼做桥台，桥台上对应于每道箱梁分别浇筑架设箱梁的支座垫石，并在各支座垫石上安装橡胶支座，所述橡胶支座上端面水平且平整，桥台上浇筑背墙，背墙后对应于每道箱梁浇筑肋板，增加台背墙与桥台衔接部位的抗剪力。

装配式下穿桥小箱梁兼作支护桩对撑施工结构能够免去“临时钢支撑”及其施工，相较于现有技术，应用于下穿桥施工时，相应的施工工艺相较于传统工艺得到极大地优化，参照图4至图7，具体按如下步骤进行：

步骤1、施工准备

按设计图设置桩位控制点，按设计标高确定围护桩的高程水准点，修筑便道，用作施工通道，供钻孔桩机、吊机、钻机、挖机、混凝土罐车等设备通行，排除场地积水，平整场地；

步骤2、围护桩施工

2.1、导墙施工

根据实际地形标高确定导墙基础开挖深度后，开挖至基底，清底、夯填、整平，施工垫层砼后，模板安装、钢筋绑扎、砼浇筑依次进行，在砼强度达到70％设计强度时拆模，围护桩桩孔回填土方至导墙顶高，照此完成两侧导墙的施工；

2.2、桩基施工

待导墙砼满足设计强度后，利用旋挖钻机进行围护桩桩基施工；钻孔时钻头中心保持与对应桩位中心线共线；

2.3、冠梁施工

围护桩施工完成后，开挖冠梁土方，顺着导墙延伸方向在每侧围护桩顶整体浇筑冠梁，形成连续钢筋砼梁体，作为围护桩、支撑之间联合承受荷载的纽带，与所在侧各围护桩之间形成围护桩上部整体受力体系；

以冠梁用于架设箱梁的冠梁段作为桥台，桥台上端、对应于每片箱梁分别浇筑用于架设箱梁的支座垫石，并在各支座垫石上安装橡胶支座，橡胶支座上端面水平且平整，桥台上端在背离基坑的一侧顺着导墙延伸方向浇筑连续的桥台背墙，桥台背墙与支座系统之间保留供箱梁伸缩的间隙，并在背离基坑的一面、对应于每道箱梁梁端浇筑肋板，用于对对应箱梁的横向支撑，肋板浇筑完成后，桥台背墙的背面回填土方和施工道路结构层至桥台背墙顶高；

步骤3、架设箱梁准备

3.1、基坑土方开挖

桥下投影范围土方通过挖机以盆式开挖的方式挖至冠梁梁底以下3m深度；开挖时应分段分层进行，顺着通道桥基坑方向按照10m每段逐段开挖，每段按照1.5m的深度逐层开挖；

3.2、预制箱梁

利用预制梁场预制箱梁；

步骤4、架设箱梁

采用两台同吨位的吊车以双机抬吊的方式按上跨预制箱梁的布局依次架设箱梁，两台吊车中，一台位于地面辅道上，另一台位于基坑内；每片箱梁由上下两台吊车同时起吊，吊运架设在两侧桥台上相对应的橡胶支座上，调整好两端缝隙及梁下支座受力平衡情况；各箱梁采用先简支后连续的施工方式，架设完成后现浇湿接缝，各箱梁之间形成连续的整体受力体系；再用木楔将每片箱梁的梁端与所在侧桥台背墙之间的伸缩缝处塞实，使设有肋板的背墙形成对箱梁的横向支撑体；

步骤5、基坑土方开挖

挖运机械进入基坑内，采用多层横向全幅挖掘法完成闭口段通道内土方开挖；开挖时应分层分块进行，顺着通道桥基坑方向按照10m每段逐段开挖，每段按照1.5m的深度逐层开挖，直至挖至下穿桥路基结构层底；施工路基结构层，待路基结构层达到设计强度后，拆除木楔，释放围护桩抗压应力，完成下穿通道梁式桥施工。

具体实施时：

上述步骤3.2中：

利用预制梁场预制箱梁时，箱梁浇筑完成后洒水养护不能少于7天，待箱梁砼强度达到设计值的60％后进行预张拉，带模预张拉时模板应松开，避免对梁体压缩造成阻碍。箱梁砼强度和弹性模量达到设计值的85％，且混凝土的期龄不小于7天时，方可终张拉预应力钢束。

上述步骤4中：

以35m跨宽的下穿桥施工为例，在架设箱梁时，可以采用两台350吨的吊车协同完成，边梁130吨，除边梁外，每片梁重120吨。

上述步骤4中：

箱梁由专用运输车经下穿通道运至待吊装位置，吊装完毕，专用运输车返回预制梁场继续运梁；

箱梁就位后，应检查支座系统是否有松动、梁体是否平稳。如有不平，应重新吊起箱梁，用薄钢板对支座系统进行找平，直至平稳为止。第一片梁架设完毕后，再参照上述方式顺次架设其余梁板，直至所有箱梁架设完毕；

箱梁架设完成后，利用箱梁支撑，同时对连接梁体的湿接缝和连接板钢筋进行焊接拼装，箱梁与桥台背墙之间用木楔塞实，通过在背墙背部增设肋板消减应力作用，待基坑内支撑系统施工完成且桥头搭板施工完成后，进行闭口段通道内土方的开挖。

上述步骤5中：

开挖土方时，土方从通道两端出土，按照道路纵坡预留30cm厚度人工清理，严禁超挖，土方开挖完成后及时进行灰土、水稳及路基结构层施工。

作为本实施例的一个具体的工程应用示例：

合肥大科学装置集中区魏武路(合淮路-谭岗路)等六条道路施工1标段位于合肥市长丰县岗集镇，下穿桥位于魏武路与科学岛北路交口。该工程主要建设内容为：采用魏武路下穿科学岛北路方式，沿魏武路线位方向长度为121m，闭口段起点桩号w2+119.5，终点桩号w2+240.5。上部采用桥梁跨越形式，跨径35.1m，桥梁面积4331.8㎡。根据科学岛北路路幅及路面横坡布置情况，结构横向按六幅桥设计。

通过采用本实施例施工结构进行施工，采用装配式预应力小箱梁代替钢支撑的加固措施形成临时支撑，替代传统临时钢支撑，利用预制箱梁的抗压作用满足在道路结构层施工过程中所需的临时支撑作用，并减少了下穿通道内纵横向支撑、扩大了土方开挖空间，为下穿通道道路施工提供便利，满足市政项目工期短、进度要求快、质量要求高的施工要求，节约施工成本、提高施工工效、降低安全风险、提高施工质量的效果较好，增强施工功效的同时最大限度节约施工成本，具有广泛的应用性，在下穿桥工程中极具推广价值，所节约施工成本约190万元，具有显著的社会与经济效益。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种装配式下穿桥小箱梁兼作支护桩对撑施工结构，其特征是：

包括围护桩、桥台、桥台背墙、肋板、箱梁；下穿桥基坑两侧设咬合桩形式的围护桩，每侧围护桩桩顶整体浇筑冠梁，形成围护桩上部整体受力体，箱梁架设在两侧冠梁上端之间，以所述冠梁用于架设箱梁的梁段为桥台，所述桥台上对应于每片箱梁设置用于支承箱梁梁端的支座系统，箱梁架设在两侧桥台上的支座系统之间，所述桥台背向基坑的一侧上端浇筑有所述桥台背墙，所述桥台背墙与各箱梁梁端接缝处以木楔塞实，相邻箱梁之间现浇湿接缝形成箱梁整体受力体，所述桥台背墙背向基坑的一侧按照箱梁分布位置分别设置肋板，通过所述肋板、桥台背墙、木楔、箱梁共同形成围护桩基坑横向支撑体。

2.根据权利要求1所述的装配式下穿桥小箱梁兼作支护桩对撑施工结构，其特征是：所述桥台背墙与桥台背向基坑一侧的上沿齐平，宽30公分。

3.根据权利要求1所述的装配式下穿桥小箱梁兼作支护桩对撑施工结构，其特征是：所述桥台背墙背向基坑的一侧回填土方至桥台背墙顶高。

4.根据权利要求1所述的装配式下穿桥小箱梁兼作支护桩对撑施工结构，其特征是：所述箱梁为预制梁。

5.根据权利要求1所述的装配式下穿桥小箱梁兼作支护桩对撑施工结构，其特征是：所述围护桩由首位的砂桩与其后顺次交替的A桩与B桩相互咬合排列而成，自首位至末位依次标记为砂-A1-B1-A2-B2…An-Bn，所述A桩为被切割桩。