一种对于独柱独桩的桥梁桩基主动托换方法技术

一种对于独柱独桩的桥梁桩基主动托换方法，包括：（1）施工维护桩以及临时支撑体系，包括架设临时钢支撑、预埋钢板、槽钢、放置千斤顶，临时钢支撑架设在基坑维护结构冠梁上；（2）施工托换桩；（3）开挖桩基托换基坑，基坑开挖的深度与面积；（4）浇筑托换承台与托换梁，托换梁的尺寸由托换新桩直径、盾构隧道的直径、托换承台共同确定；（5）安装千斤顶、预顶托换梁；（6）浇筑托换柱与托换梁之间的微膨胀混凝土。本发明专利技术解决了由于盾构切割既有桥梁独柱独桩基础时，对结构产生的不利影响，同时优化了既有桥梁的单桩承载力过大，应力集中等问题。克服了单桩托换风险大、支护复杂、成本高、施工难度大的难题。

【技术实现步骤摘要】
一种对于独柱独桩的桥梁桩基主动托换方法
本专利技术涉及一种对于独柱独桩的桥梁桩基主动托换方法，属土木工程

技术介绍
随全国交通设施的不断完善，地铁在各个城市也愈渐增多，盾构在下穿城市各种既有建筑的情况也愈渐复杂。目前盾构穿越建筑物桩基，在不影响建筑物使用的条件下，常采用桩基托换的方式进行盾构掘进。近些年虽然提出各种桩基托换方法，但对于老旧桥梁独柱独桩基础托换的相关方法国内尚未发现，特别是对于桥梁独桩这类较为危险的结构进行桩基托换，因此找到一种对周边环境影响小，施工量低，沉降小，即可保证本线安全施工，又可为类似工程提供整套施工参考的托换技术是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是，为了解决临时支撑施工复杂，单桩托换不安全及上部桥梁结构稳定性差的问题，提供一种对于独柱独桩的桥梁桩基主动托换方法。本专利技术的技术方案如如下，一种对于独柱独桩的桥梁桩基主动托换方法，所述方法由临时支撑托换基坑、托换桩和托换梁承台共同组成的桩基托换装置来实现，托换时独桩承担的荷载由临时钢支撑与剪刀撑、水平连系杆共同承担。一种对于独柱独桩的桥梁桩基主动托换方法，包括以下步骤：（1）建立施工维护桩以及临时支撑体系，包括架设临时钢支撑、预埋钢板、槽钢、放置千斤顶；（2）设置施工托换桩；（3）开挖桩基托换基坑；（4）浇筑托换梁承台与托换梁；（5）安装千斤顶、预顶托换梁；（6）浇筑托换柱与托换梁之间的微膨胀混凝土。在步骤（1）中，采用桩式托换，临时钢支撑直接支撑在箱梁底面，取消临时钢梁的门式临时支撑体系，以免对周边环境造成过多干扰。所述临时钢支撑底部作用在基坑支护桩冠梁上；没有架设在冠梁上的钢撑采用高压旋喷的方式对地层进行加固，将临时钢撑基座浇筑为3阶台阶型后，再架设钢支撑。托换后的旧桩不需要拔除，待盾构切桩完成后，与托换新桩一同组成长短桩结构。所述托换梁与托换承台之间的桩芯采用微膨胀混凝土浇筑，强度到达75%以上之后，千斤顶开始卸载，最后托换梁与承台之间满注混凝土进行连接。所述桩基托换装置包括临时支撑托换基坑、托换梁、托换桩和托换梁承台；所述临时支撑托换基坑开挖在被托换桩的下部；托换桩通过托换梁承台安装在托换梁下部，由微膨胀混凝土将连接托换梁承台和托换梁；托换梁和托换梁承台安置在临时支撑托换基坑的台阶上。本专利技术的有益效果是，本专利技术由三至四根临时钢支撑将托换桥段的桥梁顶起，替代了以往复杂的“临时钢梁+临时钢支撑、千斤顶”门式临时支撑体系，大大的降低了临时支撑施工难度，节约了成本，作业效率高，且对结构变形影响小，经济效益显著。由于托换桥段桩基是单桩结构，在桩基托换后并不完全切断旧桩，充分利用了被托换桩残留的承载力，与托换桩共同组成长短桩基础为桥梁提供支撑。附图说明图1是本专利技术桩基托换基础与上部临时支撑结构示意图；图2是本专利技术桩基托换临时基坑、托换桩、托换梁和千斤顶之间结构示意图；图3是本专利技术桥梁桩基托换临时支撑结构示意图；图中，1为临时钢支撑，2为千斤顶，3为预埋钢板，4为托换梁，5为C35微膨胀混凝土，6为托换承台，7、8为托换桩，9为被托换桩，10为桩基托换基坑，11为盾构隧道，12为剪刀撑，13为冠梁，14为水平连系杆。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本实施例一种关于独柱独桩的桥梁桩基托换方法，结构如图1~图3所示，包括由3-4根临时钢支撑1与两道水平连系杆14、两道剪刀撑12焊接而成。如图3所示，临时支撑架设前，在冠梁13上浇筑3型阶梯型承台，在承台顶部预埋2cm钢板3，为临时钢支撑提供足够的地基承载力。在钢支撑拼装完成后由吊车预设承台处，将临时钢支撑与预埋钢板交界面进行焊接，当临时钢支撑底座架设完成后，由手动液压千斤顶将钢支撑顶升至箱梁底面，钢撑底座与顶升后的钢撑之间用临时钢楔块焊接。其次施工托换桩，用钻机在预设位置钻孔，采用泥浆护壁开挖，钻机至指定深度以后，水下灌注混凝土，严格控制沉浆断桩等，完成托换桩的施工后，并浇筑同一批次混凝土试块，待试块28d后基本满足80%以上强度，对基坑进行开挖。托换基坑10开挖位置与盾构前进的中心线有关，充分考虑托换桩7、8不能侵入盾构隧道11，因此由于托换桩与盾构隧道中心线的位置关系，严格控制了托换梁4、托换承台6的尺寸。托换桩的间距D1=D2+2*D3+D4，托换桩承台的尺寸L1=2*D4，托换梁的长度L2=D2+D3+2*D4+L1，托换梁的高度H主要由冲切控制，即上部构造的重量。托换基坑的长度、宽度在托换梁尺寸的基础之上预留出人员施工的空间。而基坑深度的选取，在托换梁高度的基础上还应加上路面构造的厚度。其中：D1——为托换桩的桩间距；D2——为盾构隧道直径;D3——为隧道最小安全净距;D4——为托换桩的直径；L1——托换桩承台长度；L2——托换梁长度；基坑开挖前严格对基坑进行支护，以维持基坑稳定。待托换新桩施工完成后，进行基坑开挖，新桩多于托换基坑底面标高以上部分一并凿除。采用坑中坑的形式进行托换基坑开挖，首次开挖深度至地面结构混凝土底层，并进行场地整平。随后在预定托换桩基坑处继续施工围护桩及冠梁，围护结构施工完成后进行二次开挖。待托换基坑开挖完成后，托换梁与承台分别铺设钢筋笼、立模浇筑混凝土。在承台与托换梁之间预留一定空间放置预顶时的千斤顶。当托换承台6与托换梁4混凝土强度到达75%以上，在托换承台与托换梁之间放入千斤顶2进行预顶，其作用主要使现浇钻孔新桩尽早完成沉降，并且通过千斤顶逐级施加荷载检验托换后基础的承载力。且需严格监测原桩的上抬量，独桩独桩桥段原桩上抬量过大会直接导致上部构造产生剪切裂缝，对结构危害较大。如果每级荷载的原桩端9上抬量在最后10min内不大于0.1mm时，即可视为该预定阶段荷载已经达到稳定，可以施加下一级荷载。加载的最终荷载取值：原桩9上抬量加荷10min内超过0.1mm或者托换梁最大裂缝大于预顶阶段设计的容许值。当预顶阶段到达极限荷载时，保持千斤顶推力不变，浇筑承台与托换梁之间的桩芯微膨胀混凝土，对混凝土进行养护。桩芯混凝土强度到达75%以上，拆卸预顶千斤顶，卸除荷载后，对托换梁沉降进行观测。观测方法与预顶阶段原桩上抬量监测相同，每级卸载荷载为千斤顶加载荷载最大值的10%，梁的沉降在该级荷载卸载以后10min内不高于0.1mm，千斤顶卸荷至零时，最少每隔15min观测一次。直至用C30混凝土漫灌预顶承台与托换梁节点处除桩芯外其他部位。桩基托换完成以后，应对明挖基坑及时进行回填作业。基坑回填前，将基坑内积水、杂物清理干净，符合回填的虚土应压实，并隐检合格以后方可回填。沉降监测在托换完成两个星期内，加强对桥墩沉降的监测，第一周监测频率为每日一次，第二周为每两天一次，警戒值：累计沉降为8mm，相邻桩基的沉降差为4mm以上所述仅为本专利技术在单桩桥段托换时实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的基础和原则之内对单桩基础进行桩基托换的等效变换，或直接间接运用在相关
，均应在本专利技术专利的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对于独柱独桩的桥梁桩基主动托换方法，其特征在于，所述方法由临时支撑托换基坑、托换桩和托换梁承台共同组成的桩基托换装置来实现，托换时独桩承担的荷载由临时钢支撑与剪刀撑、水平连系杆共同承担。

【技术特征摘要】
1.一种对于独柱独桩的桥梁桩基主动托换方法，其特征在于，所述方法由临时支撑托换基坑、托换桩和托换梁承台共同组成的桩基托换装置来实现，托换时独桩承担的荷载由临时钢支撑与剪刀撑、水平连系杆共同承担。2.根据权利要求1所述的一种对于独柱独桩的桥梁桩基主动托换方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）建立施工维护桩以及临时支撑体系，包括架设临时钢支撑、预埋钢板、槽钢、放置千斤顶；（2）设置施工托换桩；（3）开挖桩基托换基坑；（4）浇筑托换梁承台与托换梁；（5）安装千斤顶、预顶托换梁；（6）浇筑托换柱与托换梁之间的微膨胀混凝土。3.根据权利要求1所述的一种对于独柱独桩的桥梁桩基主动托换方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，采用桩式托换，临时钢支撑直接支撑在箱梁底面，取消临时钢梁的门式临时支撑体系，以免对周边环境造成过多干扰。4.根据权利要求1所述的一种对于独柱独桩的桥梁桩基主动托换方法，其特征在于，所述临时钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛瑞，王宁，刁润章，张柯，陈辉，马才，耿大新，陶彪，王俊，王小委，
申请(专利权)人：中铁隧道集团二处有限公司，华东交通大学，
类型：发明
国别省市：河北,13