一种在河道内的浅基础桩基托换结构及托换方法技术

本发明专利技术公开了一种在河道内的浅基础桩基托换结构，包括托换浅基础结构、新建托换环形墩、新建托换墩帽、基坑围护结构、基底持力层和若干千斤顶；基底持力层与基底持力层均环绕设置在桩基周围，托换浅基础结构设置在基底持力层上侧；基坑围护结构环绕设置在桩基外周，托换浅基础结构与基底持力层位于基坑围护结构以内；新建托换环形墩、新建托换墩帽分别环绕设置在墩柱外周下部与上部，新建托换墩帽与桥梁上部结构梁连接，新建换托环形墩与新建托换墩帽之间预留有空隙，若干千斤顶均匀安装在空隙内。本结构解决河道内桥梁桩基托换作业狭小的问题，减少占用河道的围堰范围，减少施工难度、缩短施工工期、降低托换成本。降低托换成本。降低托换成本。

【技术实现步骤摘要】
一种在河道内的浅基础桩基托换结构及托换方法


[0001]本专利技术涉及桩基托换
，尤其涉及一种在河道内的浅基础桩基托换结构及托换方法。

技术介绍

[0002]城市交通设施发展是综合性的，在有限的城市空间内，桥梁、地铁等设施存在互相影响的情况。地铁规划线路区间与河水桥梁桩基冲突时，无法避开则需对河中桥梁进行桩基托换。桩基托换是目前通常采用的方法，具有基础受力明确、稳定、安全性高的特点,实施后可有效降低地铁施工对桥梁基础的影响。建筑物地基桩基础托换一般在地面进行，在河道范围内难以实施托换梁、托换桩基等。在无法进行地面桩基托换，有时会选用隧道洞内桩基托换技术，即通过扩大隧道开挖断面，选择合理的开挖方式和托拱结构在隧道施工中将原桩基荷载逐步施加到托拱结构上，形成共同受力体系，从而保证上部桥梁的安全。
[0003]在河道中实施常规的桩基托换或在隧道洞内实施桩基托换，对于设计及施工都是较大的困难，主要为拆迁桥梁协调难度高、河道实施场地受限、围堰施工影响过水面积、新建桩基在河道中施工困难、暗挖风险极高、地层加固要求高、施工周期过长、隧道涌水、坍塌等风险。
[0004]当区间隧道与河道桥梁桩基冲突时，在河道桥梁无法拆除且需维持使用的情况，通常采用托换桩+托换梁的“门式托换。将使原有桩基承担载荷转移至新建的托换桩梁，并通过新构筑的托换结构传递给隧道施工影响范围以外的桩基上。这种方法需考虑在围堰占用河道范围，河道导流方式，桩基托换实施空间，河道恢复等。其施工过程主要为:围堰施工—基坑开挖—托换柱梁施工—托换顶升—截桩—基坑回填、河道恢复。该方法的缺点是：(1)桩基托换工序复杂、场地狭窄、机械无法作业，必须人工操作，对施工技术要求高、工序转换频繁、牵涉到多家产权单位，施工组织、协调困难；(2)托换基坑需围堰施工，基坑开挖深度较深，通常在枯水季节完成，工期紧张，开挖过程中可能出现涌水、涌砂等不良现象。(3)在桩基托换施工周期长，整体工程较大，影响过水面积，在河道办理实施桩基流程复杂而时间长，整体方案经水利部门审批困难。(4)在流速大、水位高的河中进行围堰、降水，技术和风险难度大。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种在河道内的浅基础桩基托换结构及托换方法。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案来实现的：一种在河道内的浅基础桩基托换结构，用于对与铺设区间隧道冲突的河道既有桥梁桩基进行托换，既有桥梁桩基包括桩基、墩柱、桥梁上部结构梁和桥梁上部结构，所述墩柱下端与所述桩基固定连接，所述桥梁上部结构梁安装在所述墩柱上端，所述桥梁上部结构安装在所述桥梁上部结构梁上，所述浅基础桩基托换结构包括托换浅基础结构、新建托换环形墩、新建托换墩帽、基坑围护结构、基底持力
层和若干千斤顶；所述基底持力层环绕设置在所述桩基周围，所述托换浅基础结构设置在所述基底持力层上侧且环绕设置在所述桩基周围；所述基坑围护结构环绕设置在既有桥梁桩基外周，所述托换浅基础结构与所述基底持力层位于所述基坑围护结构以内；所述新建托换环形墩环绕设置在所述墩柱外周，所述新建托换墩帽环绕设置在所述墩柱外周，其上侧面与所述桥梁上部结构梁固定连接，所述新建换托环形墩与所述新建托换墩帽之间预留有空隙，若干所述千斤顶均匀安装在所述空隙内，其下端顶着所述新建换托环形墩，其上端顶着所述新建托换墩帽。
[0007]本工程桩基托换设计采用主动托换法，采用托换浅基础与河道既有桥梁桩基连接，使桩基与托换浅基础结构形成整体受力基础；在新建换托环形墩与新建托换墩帽之间的预留有空隙设置千斤顶，分级施加主动顶升力，实现桥梁上部载荷的“转承”，使得盾构磨原桩基后，桥梁及桥墩的载荷转移至与桩基合并的托换浅基础结构。在原桩基周围挖出一定空间新建托换浅基础结构，使原有的桩基与托换浅基础结构共同协同受力工作。本结构解决河道内桥梁桩基托换作业狭小的问题，减少占用河道的围堰范围，减少施工难度、缩短施工工期、降低托换成本。
[0008]所述新建托换环形墩与所述墩柱之间设有将二者隔开的可滑移隔离层。可滑移隔离层的设置，可保证新建托换环形墩与墩柱的混凝土之间不产生粘结，在顶升过程中，能够产生相对滑动。
[0009]所述可滑移隔离层为木模或泡沫板。
[0010]所述千斤顶周围的所述空隙在盾构磨桩后且监测桩基沉降稳定后回填微膨胀混凝土，未磨桩的部分所述桩基周围回填微膨胀混凝土。微膨胀混凝土的回填，使得盾构磨原桩基后，桥梁及桥墩的载荷传递至与桩基合并的新建托换浅基础结构上。
[0011]若干千斤顶的组合形心与所述墩柱的形心重合，所述千斤顶设有用于将其锁住的自锁装置。千斤顶的组合形心与墩柱的形心重合，使得桥梁的受力中心稳定不变，千斤顶的自锁结构，可实现千斤顶的实时固定，并调整顶升高度保持一致。
[0012]所述托换浅基础结构采用条形基础或、筏板基础、扩展基础、箱形基础或联合基础。
[0013]所述托换浅基础结构持力层承载力不足时，所述基底持力层选用注浆法基底持力层或高压旋喷桩法基底持力层；若为淤泥或淤泥质土时，需对基底持力层抛填片石进行基底加固；若桥梁对附加沉降要求高时，所述基底持力层选用锚杆静压桩法基底持力层、混凝土基底持力层或钢管桩法基底持力层。
[0014]所述空隙的高度为500～700mm；所述基坑围护结构外周上部设有挡水墙，所述基坑围护结构顶端设有河底标高。间隙高度的设定根据不同千斤顶的类型调整，可放入千斤顶，实现桩、梁间可控的作用力；河底标高根据不同河道情况调整。
[0015]所述新建托换墩帽与所述桥梁上部结构梁之间通过植筋连接或后锚固件连接；所述桩基与所述托换浅基础结构通过植筋连接或后锚固件连接固定。
[0016]在河道内的浅基础桩基托换结构的托换方法，包括如下步骤：
[0017]步骤一：在河道施工双排钢板桩围堰，疏干围堰内水，对桥面进行限载通行，准备进行托换施工；
[0018]步骤二：在河围堰内，施工基坑开挖；
[0019]步骤三：对原桥墩桩身凿毛、冲洗，植筋、界面处理，在墩柱与外包结构之间设置可滑移隔离层，可滑移隔离层采用包覆木模或泡沫板，使墩柱与外包结构隔开，外包结构为新建托换环形墩；
[0020]步骤四：施工基底持力层、托换浅基础结构、新建托换环形墩、新建托换墩帽，新建托换环形墩与新建托换墩帽之间设置千斤顶，待达到设计强度后，进行主动托换转换受力；
[0021]步骤五：基坑土方回填及地面恢复；
[0022]步骤六：区间盾构磨桩、掘进通过，完成盾构隧道施工；
[0023]步骤七：根据既有结构的沉降监测结果确定是否需要进行二次顶升，待沉降稳定后，采用微膨胀混凝土回填千斤顶周围间隙和未磨桩的部分侧桩基周围混凝土。
[0024]与现有技术对比，本专利技术的优点在于：本结构可有效解决河道内狭小场地受限、托换工程实施困难、造价高等问题，降低基坑涌水、涌砂等风险；托换结构简单实用、稳定性好，无需考虑在河道内实施新建桩基，可根据受力计算设置浅基础结构，适本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在河道内的浅基础桩基托换结构，用于对与铺设区间隧道冲突的河道既有桥梁桩基进行托换，既有桥梁桩基包括桩基、墩柱、桥梁上部结构梁和桥梁上部结构，所述墩柱下端与所述桩基固定连接，所述桥梁上部结构梁安装在所述墩柱上端，所述桥梁上部结构安装在所述桥梁上部结构梁上，其特征在于：所述浅基础桩基托换结构包括托换浅基础结构、新建托换环形墩、新建托换墩帽、基坑围护结构、基底持力层和若干千斤顶；所述基底持力层环绕设置在所述桩基周围，所述托换浅基础结构设置在所述基底持力层上侧且环绕设置在所述桩基周围；所述基坑围护结构环绕设置在既有桥梁桩基外周，所述托换浅基础结构与所述基底持力层位于所述基坑围护结构以内；所述新建托换环形墩环绕设置在所述墩柱外周，所述新建托换墩帽环绕设置在所述墩柱外周，其上侧面与所述桥梁上部结构梁固定连接，所述新建换托环形墩与所述新建托换墩帽之间预留有空隙，若干所述千斤顶均匀安装在所述空隙内，其下端顶着所述新建换托环形墩，其上端顶着所述新建托换墩帽。2.根据权利要求1所述的在河道内的浅基础桩基托换结构，其特征在于：所述新建托换环形墩与所述墩柱之间设有将二者隔开的可滑移隔离层。3.根据权利要求2所述的在河道内的浅基础桩基托换结构，其特征在于：所述可滑移隔离层为木模或泡沫板。4.根据权利要求1所述的在河道内的浅基础桩基托换结构，其特征在于：所述千斤顶周围的所述空隙在盾构磨桩后且监测桩基沉降稳定后回填微膨胀混凝土，未磨桩的部分所述桩基周围回填微膨胀混凝土。5.根据权利要求1所述的在河道内的浅基础桩基托换结构，其特征在于：若干千斤顶的组合形心与所述墩柱的形心重合，所述千斤顶设有用于将其锁住的自锁装置。6.根据权利要求1所述的在河道内的浅基础桩基托换结构，其特征在于：所述托换浅基础结构采用条形基础或、筏...

【专利技术属性】
技术研发人员：麦家儿，黄钟涛，戴永兴，
申请(专利权)人：广州地铁设计研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：