大体积预应力梁托换结构及用该结构进行桩基托换的方法技术

本发明专利技术公开了大体积预应力梁托换结构及采用该结构进行桩基托换的方法，该结构通过采用托换桩和大体积混凝土托换梁作为主体支撑结构，并在地表设置临时钢支架进行防护，确保在托换过程中对既有桥墩和既有桥梁的有效防护，避免地下通道施工过程中影响地表建筑的安全，该方法对既有桩进行托换，托换过程中采用顶升千斤顶对大体积托换梁进行顶升，顶升力可调，可以根据既有桥墩沉降情况调整荷载，确保托换过程中既有建筑的稳定性，通过地连墙实现通道两侧的围护，确保施工安全。

【技术实现步骤摘要】
大体积预应力梁托换结构及用该结构进行桩基托换的方法
本专利技术涉及工程
，具体涉及大体积预应力梁托换结构用该结构进行桩基托换的方法。
技术介绍
近年来，随着我国基础建设的飞速发展，城市地铁建设大规模展开，针对我国北方城市的特点，地铁车站施工常遇到不同施工环境、遇到不同的障碍物；既有桥梁桩基及低净空环境均为最难解决的问题，问题主要体现在一下两个方面：1.将原桥拆除重建，该形式适宜于道路交通压力小，并且附近需要有充足的分流道路，但工程成本教改；2.拔桩改建，该形式工期长、投资大、社会影响大，不适于城市轨道交通建设。因此，开发设计一种既能够保证现有地表建筑能够正常使用，还能够进行地下交通线施工的结构和方法是本领域急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供大体积预应力梁托换结构，通过采用托换桩和大体积混凝土托换梁作为主体支撑结构，并在地表设置临时钢支架进行防护，确保在托换过程中对既有桥墩和既有桥梁的有效防护，避免地下通道施工过程中影响地表建筑的安全。本专利技术的目的还在于提供一种采用大体积预应力梁托换结构实现既有桩托换的方法，采用该方法对既有桩进行托换，托换过程中采用顶升千斤顶对大体积托换梁进行顶升，顶升力可调，可以根据既有桥墩沉降情况调整荷载，确保托换过程中既有建筑的稳定性，通过地连墙实现通道两侧的围护，确保施工安全。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种大体积预应力梁托换结构，包括大体积混凝土托换梁，所述大体积混凝土托换梁的两端底部设有托换桩，托换桩用于支撑大体积混凝土托换梁，所述大体积混凝土托换梁的底部位于托换桩的内侧设有地连墙，地连墙用于防止两侧土体滑动，所述地连墙的顶部设有冠梁所述托换桩和地连墙均位于地平面以下，所述大体积混凝土托换梁包裹既有承台，既有承台用于支撑既有桥墩，地连墙的延伸方向与大体积混凝土托换梁的长度方向垂直。所述既有桥墩两侧还对称搭设临时钢支架，临时钢支架包括底部与硬化地面接触的满堂钢支架、钢梁和千斤顶，满堂支架设置四组，四组满堂支架呈矩形布设、且两两分布在大体积混凝土托换梁两侧，四组满堂支架顶端平行搭设两组钢梁，两组钢梁分别位于既有桥墩两侧、且钢梁的延伸方向与大体积混凝土托换梁的长度方向垂直，所述满堂支架的立杆横向间距和排距为0.5m，步距为1m，采用双扣件连接，钢梁上方竖向安装至少两台千斤顶。每组钢梁包括至少两根并列设置的采用双拼I63C工字钢，钢梁上部设置的千斤顶位于桥面正下方、且相对于桥面中轴线对称。所述大体积混凝土托换梁为预应力梁。为实现上述目的，本专利技术还提供如下技术方案：一种采用大体积预应力梁托换结构进行桩基托换的方法，包括如下步骤：步骤一：搭设临时钢支架1、对既有桥墩两侧地面进行硬化处理，首先将既有桥墩两侧地面杂填土进行清理压实，压实系数0.95，在压实地面上铺厚度为300mm的C30砼面板，配筋按Φ12@250×250，砼面板的范围为4.5m×14m；2、既有桥墩两侧搭建满足设计高度的四组呈矩形分布的满堂支架，满堂支架的底部通过垫块支撑在砼面板上表面，同一组满堂支架内相隔立杆的接头在高度方向错开的距离不小于0.5m，各接头中心至主节点的距离不大于步距的1/3，立杆和横杆安装完毕后，安装斜撑杆和剪刀撑，用于保证支架的稳定性。3、斜撑杆和剪刀撑通过扣件与扣件支架连接，剪刀撑的斜杆采用旋转扣件与立杆扣接，剪刀撑的底端与砼面板上表面顶紧，夹角为45°～60°；旋转扣件中心线至主结点的距离不宜大于150mm，剪刀撑斜杆连接方式采用搭接，搭接长度不小于500mm,采用不少于2个旋转扣件分别离杆端不小于100mm处进行加固，在其中间应增加3个扣节点，扣件的扭紧力矩应控制在40～65N.m之间；4、安装钢梁和防护千斤顶，在既有桥墩两侧搭建的满堂支架顶端分别搭设钢梁，钢梁采用双拼I63C工字钢，每侧并列放置3组，同时在钢梁上表面放置防护千斤顶，每根钢梁上放置至少两台防护千斤顶，防护千斤顶顶升至桥面以下2-3mm处，用于防护桥面出现较大沉降，钢梁的长度方向与大体积混凝土托换梁的长度方向垂直；步骤二：地连墙施工，包括在既有桥墩两侧施做地连墙，两侧的地连墙对称设置、且地连墙的长度方向与大体积混凝土托换梁的长度方向垂直，两侧地连墙之间为盾构区间，地连墙顶部施作连续的冠梁；步骤三：托换桩施工，托换桩包括四根直径1600mm的钻孔灌注桩，四根钻孔灌注桩相对于盾构区间中心线所在的竖向平面两两对称、且位于地连墙外侧，托换桩顶部预埋顶升千斤顶；步骤四：基坑开挖，在两侧地连墙围城的空间内开挖基坑，基坑边坡的坡率为1：0.75，坡面采用网喷混凝土和插筋防护的组合防护结构，网喷混凝土防护层所采用的钢筋网的网格间距为150mm，钢筋网的钢筋直径为8mm，插筋采用的钢筋长度为1.5m，直径为22mm，插筋间距为1.5m×1.5m，呈梅花形布置；步骤五：大体积混凝土托换梁施工，开挖基坑后在设计位置搭设大体积混凝土托换梁钢模板，采用钢管支架和方木支撑体系支撑钢模板，支撑好的钢模板内放置绑扎成型的钢筋和波纹管，并在波纹管内传入预应力钢绞线，混凝土浇筑前将包裹在大体积混凝土托换梁内的既有承台外侧和既有桩顶部凿毛并植筋，最后完成混凝土一次浇注；在混凝土浇注前还需要将托换桩的桩头凿除至设计标高，预留后浇段，在后浇段位置放置钢立柱、顶升千斤顶以及预埋钢筋，每根托换桩顶部设置两套顶升千斤顶，钢立柱用于防止千斤顶失效；步骤六：大体积混凝土托换梁预应力张拉，在大体积混凝土托换梁混凝土强度达到设计强度后进行张拉，张拉过程中，预应力钢绞线的实际伸长量与理论伸长量相差应该控制在±6%以内，张拉完成24~48小时期间进行孔道压浆及封锚；步骤七：应力转换：待大体积混凝土托换梁的孔道压浆及封锚混凝土达到设计强度时，进行顶升作业，将托换大梁左右侧各4个千斤顶为一组，分为2组，采用PLC控制液压同步顶升系统进行顶升，每组千斤顶设一个监控点，每个监控点设一台监测拉线传感器，在既有桥墩旁边再设置一台静力水准仪，来监测既有桥墩的沉降量；顶升过程分12级进行，每级持荷20min，每级保持10%的设计顶升力，逐级调整千斤顶的顶升力至设计顶升力的120%，并保持顶升力至托换桩沉降量小于等于0.1mm/h，然后再分级卸载至顶升力为设计顶升力，锁紧安全自锁装置，放置垫块，利用托换桩、顶升千斤顶和垫块支撑大体积混凝土托换梁；步骤八：清除既有桩，完成应力转换以后，由托换桩通过大体积混凝土托换梁承担既有桥墩的压力，清除既有桩时，首先在大体积混凝土托换梁以下500mm出沿桩周切一条深20mm的断口，同时对既有桥墩的沉降量进行实时监测，当既有桥墩的沉降量大于设定值时，控制顶升千斤顶增加托换桩荷载；然后对既有桩逐层进行切割，直至将既有桩截断，最终将其清除；步骤九：连接托换桩与大体积混凝土托换梁，完成既有桩清除，并在大体积混凝土托换梁沉降稳定的情况下，将托换桩顶端预留钢筋与大体积混凝土托换梁主筋焊接，并绑扎箍筋，砌筑砖模后通过预留浇注孔道在托换桩后浇段部分浇注C50膨胀混凝土，完成托换。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：该结构通过采用托换桩和大体积混凝土托换梁作为主体支撑结构，并在地表设置临时钢支架进行防护，确保在托换过程中对既有桥墩和既有桥梁的有效本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大体积预应力梁托换结构，包括大体积混凝土托换梁（1），其特征在于：所述大体积混凝土托换梁（1）的两端底部设有托换桩（2），托换桩（2）用于支撑大体积混凝土托换梁（1），所述大体积混凝土托换梁（1）的底部位于托换桩（2）的内侧设有地连墙（3），地连墙（3）用于防止两侧土体滑动，所述地连墙（3）的顶部设有冠梁（5）所述托换桩（2）和地连墙（3）均位于地平面以下，所述大体积混凝土托换梁包裹既有承台（6），既有承台用于支撑既有桥墩（8），地连墙的延伸方向与大体积混凝土托换梁（1）的长度方向垂直。

【技术特征摘要】
1.一种大体积预应力梁托换结构，包括大体积混凝土托换梁（1），其特征在于：所述大体积混凝土托换梁（1）的两端底部设有托换桩（2），托换桩（2）用于支撑大体积混凝土托换梁（1），所述大体积混凝土托换梁（1）的底部位于托换桩（2）的内侧设有地连墙（3），地连墙（3）用于防止两侧土体滑动，所述地连墙（3）的顶部设有冠梁（5）所述托换桩（2）和地连墙（3）均位于地平面以下，所述大体积混凝土托换梁包裹既有承台（6），既有承台用于支撑既有桥墩（8），地连墙的延伸方向与大体积混凝土托换梁（1）的长度方向垂直。2.根据权利要求1所述的大体积预应力梁托换结构，其特征在于：所述既有桥墩（8）两侧还对称搭设临时钢支架，临时钢支架包括底部与硬化地面接触的满堂钢支架（7）、钢梁（9）和千斤顶，满堂支架设置四组，四组满堂支架呈矩形布设、且两两分布在大体积混凝土托换梁两侧，四组满堂支架顶端平行搭设两组钢梁，两组钢梁分别位于既有桥墩两侧、且钢梁的延伸方向与大体积混凝土托换梁的长度方向垂直，所述满堂支架的立杆横向间距和排距为0.5m，步距为1m，采用双扣件连接，钢梁上方竖向安装至少两台千斤顶。3.根据权利要求2所述的大体积预应力梁托换结构，其特征在于：每组钢梁包括至少两根并列设置的采用双拼I63C工字钢，钢梁上部设置的千斤顶位于桥面正下方、且相对于桥面中轴线对称。4.根据权利要求3所述的大体积预应力梁托换结构，其特征在于：所述大体积混凝土托换梁为预应力梁。5.一种采用权利要求4所述的大体积预应力梁托换结构进行桩基托换的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：搭设临时钢支架1、对既有桥墩两侧地面进行硬化处理，首先将既有桥墩两侧地面杂填土进行清理压实，压实系数0.95，在压实地面上铺厚度为300mm的C30砼面板，配筋按Φ12@250×250，砼面板的范围为4.5m×14m；2、既有桥墩两侧搭建满足设计高度的四组呈矩形分布的满堂钢支架（7），满堂钢支架（7）的底部通过垫块（12）支撑在砼面板上表面，同一组满堂钢支架（7）内相隔立杆的接头在高度方向错开的距离不小于0.5m，各接头中心至主节点的距离不大于步距的1/3，立杆和横杆安装完毕后，安装斜撑杆和剪刀撑，用于保证支架的稳定性；3、斜撑杆和剪刀撑通过扣件与扣件支架连接，剪刀撑的斜杆采用旋转扣件与立杆扣接，剪刀撑的底端与砼面板上表面顶紧，夹角为45°～60°；旋转扣件中心线至主结点的距离不宜大于150mm，剪刀撑斜杆连接方式采用搭接，搭接长度不小于500mm,采用不少于2个旋转扣件分别离杆端不小于100mm处进行加固，在其中间应增加3个扣节点，扣件的扭紧力矩应控制在40～65N.m之间；4、安装钢梁和防护千斤顶，在既有桥墩两侧搭建的满堂钢支架（7）顶端分别搭设钢梁，钢梁采用双拼I63C工字钢，每侧并列放置3组，同时在钢梁上表面放置防护千斤顶，每根钢梁上放置至少两台防护千斤顶，防护千斤顶顶升至桥面以下2-3mm处，用于防护桥面出现较大沉降，钢梁的长度方向与大体积混凝土托换梁（1）的长度方向垂直；步骤二：地连墙（3）施工，包括在既有桥墩两侧施做地连墙（3），两侧的地连墙（3）对称设置、且地连墙（3）...

【专利技术属性】
技术研发人员：高利斌，魏智强，朱书峰，马良，裴占河，李清，李德发，田健，王勇，刁建新，孙儒涛，刘承宏，王颖梅，
申请(专利权)人：中铁三局集团有限公司，中铁三局集团第二工程有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14