关于高架桥工程墩柱基础托换施工工艺及技术探讨

关于高架桥工程墩柱基础托换施工工艺及技术探讨摘要：本文结合工程实例和经验，对高架桥桩基托换施工工艺及技术进行了探讨，具有较高的实用价值和意义，供参考。关键词：桩基托换；高架桥；施工工艺；技术abstract:thispapercombinedwiththeengineeringpracticeandexperience,thepilefoundationunderpinningtheviaductconstructiontechnologyandtechnologywerediscussed,hashighpracticalvalueandsignificance,forreference.keywords:pilefoundationunderpinning;viaduct;theconstructiontechnology;technology中图分类号：tu74文献标识码：a文章编号：某交通改造工程基于目前交通情况及路面状况，新建部分路段拟采用隧道通行方式。但考虑到地下管线以及既有桥梁基础布置密集，下穿隧道无法避让所有既有桥墩墩柱，因此在隧道施工前需完成施工线路的部分既有桥梁墩柱的托换。1工程概况该托换轴位于某高架桥匝道，墩柱高8.8m，上部结构为连续钢箱梁。托换轴处于弯桥地段，平曲线半径为120m，钢箱梁梁端设有牛腿连接主道混凝土连续箱梁。托换施工时采用新建门架墩替换现有独墩，为满足下穿隧道通行要求，新建门架横梁跨度为12.5m，截面为2.0m(宽)×2.0(高)m，墩柱截面为1.2m×1.2m方柱，墩基础为φ1.8mc25钻孔桩，横梁和墩柱采用c40混凝土。横梁和墩柱采用整体浇筑施工方法形成刚架。托换轴(托换前)横断面图见图1，托换轴(托换后)横断面图见图2，托换轴(托换后)侧立面图见图3。图1托换轴(托换前)横断面图(单位:cm)图2托换轴(托换后)横断面图(单位:cm)图3托换轴(托换后)侧立面图(单位:cm)2施工方法2.1施工程序①施工前布设沉降观测网，对既有结构进行基准测量，采集初始数据。测量对象主要为施工新门架墩的桩基、承台、墩柱。②在顺桥向e5墩两侧搭设临时墩，并通过布置于临时墩上的千斤顶进行主梁顶升，顶升高度为6mm。主要用以补偿门架横梁受力后挠曲变形、混凝土收缩徐变等引起的挠曲变形，保证既有桥梁结构的线性。完成由临时墩承受桥梁载荷，以便在不中断交通情况下进行施工。③拆除既有墩柱，固定临时门架墩墩顶的两个盆式支座。搭设施工平台，立模安装托换梁钢筋，灌筑托换梁混凝土，控制新横梁顶面与盆式支座底面平齐。④待钢筋混凝土门架达到设计强度后，卸载千斤顶，由门架承受上部荷载。并测量主梁挠度值，然后重新顶升主梁，通过塞填于横梁与支座间钢楔块，保证主梁原有运营高度。⑤观察稳定后，再次卸载千斤顶，完成最终的体系转换，拆除临时墩。2.2主要施工工艺2.2.1临时墩支撑体系临时墩用于新建横梁浇筑过程中承受桥梁结构荷载。施工中，将千斤顶可靠地放置于临时墩顶，并顶升箱梁至原支座反力接近于0。然后在临时支架上垫塞型钢，并于型钢上放置临时支座，使临时支座与箱梁底充分接触并正对箱梁腹板中心，将千斤顶回油卸载，临时墩进入正常工作状态。根据设计要求临时墩基础地基承载力不小于160kpa，对不满足承载力要求的要采取加固措施。临时墩基础采用4m(长)×2m(宽)×0.8(高)m整体结构形式，并将地面基础采用了灌筑混凝土加固方法。每个临时墩由3条φ500mm×12mm钢管柱组成，两端用20mm厚钢板连接，钢板与钢管柱用12mm厚三角形钢板焊接加强。其中底部钢板与基础混凝土用钢筋相连，顶部钢板上平行设置i45，用于安放千斤顶和两根φ500mm的钢管支承。2.2.2既有梁顶升施工千斤顶顶升时，两侧的钢管支承同时安装，随着千斤顶顶升量的增加，在钢支承顶部垫塞与顶升量相适应的薄钢板。顶升达到设计要求后，安装橡胶支座将千斤顶回油卸载。顶升时应注意:1)千斤顶的组合形心必须和桩的形心或组合形心重合，同时使临时墩支承与箱梁底充分接触并对准箱梁腹板的设计位置。2)预顶为托换工程成功的关键，它通过临时立柱与托换梁之间施加顶力，消除立柱的变形和地基的沉降，同时检验托换体系的承受能力，施工时要作到准备充分，操作细微，监控严密，措施安全可靠。3)顶升时以绝对高程为准，防止临时墩沉降而使顶升高度受到影响。4)在顶升时，同一托换墩的千斤顶应根据顶升应力的分级同步进行顶升，不得彼此有时间滞后或超前间隔。顶升应力和顶升量严格按设计规定进行，不得有任何增减。5)千斤顶采用机械自锁装置的顶举千斤顶，锁定吨位不小于2500kn，它具有随时无级调节立柱和托换梁之间在顶压过程中所产生的间隙的功能。6)顶升过程中，连续记录监测数据和加载记录。2.2.3既有墩柱切割临时墩顶升完成并稳固后，开始切断既有墩柱，考虑到周边净空限制，切桩采用人工结合风镐截除，由外及内层层剥离的施工方法，注意切割墩柱的高度与后续横梁施工时预留高度一致。2.2.4新建墩、梁施工支撑体系承台施工完成后，即进行墩柱施工。墩身采用整体钢模板，立模一次到顶，汽车起重机吊装模板。混凝土浇筑均采用商品混凝土，混凝土输送车运输，吊机配合料斗入模。捣固采用插入式振动棒进行。考虑到施工现场施工条件限制，为了加快施工进度，采用φ50cm钢管架支撑贝雷架，横梁底模板支放于贝雷架及既有墩柱(切割时预留)上，由密排方木支垫横梁底模，将贝雷架安放于新建墩柱两侧各两片，四片贝雷架之间使用对拉螺杆拉紧与柱密贴，架顶设一排方木作为横梁底模支撑，由钢管和贝雷架承受横梁的重量和施工荷载。2.2.5落梁待横梁混凝土强度达到95%以上设计值后，调整千斤顶顶力，缓慢落梁至新建横梁预设的钢板垫上，梁体的偏差通过千斤顶用薄钢板进行调整，就位后，将支座与钢板焊死，完成受力体系转换施工。3施工监控3.1监控内容1)托换轴相邻跨上部结构为连续结构，在临时墩顶升过程中监测的主要内容包括①临时支架的变形、内力测量，在每个支架底部部设2个竖向变形测点，每个支架选取受力最大的2个杆件为监测对象，每个杆件设2个应力测点。②桥面标高测量，托换轴处为牛腿结构，在牛腿处两侧箱梁梁端底部各设3个变形测点。③箱梁应力测量，托换轴顶升后将引起相邻跨产生附加应力，在每个控制截面设4个应力测点。2)在拆除旧墩柱过程中监测①旧墩柱拆除前后测量托换轴处桥面标高的变化。②旧墩柱拆除前后，相邻两跨箱梁截面应力的变化。3)在千斤顶卸载、重新顶升过程中监测①千斤顶顶升过程中测量托换轴桥面标高的变化。②千斤顶顶升过程中相邻跨箱梁应力变化。③千斤顶顶升过程测量桩顶标高变化情况，为方便观测，在距离地面约50cm处在两桩上各设1个桩顶标高测点。④帽梁应力测量，千斤顶顶升过程中测量托换轴处帽梁、跨中、l/4等三个截面的应力，每个截面布置4个应力测点。4)在千斤顶逐级卸载过程中监测桥面标高、相邻两跨箱梁截面应力、桩顶标高和帽梁应力值。5)根据设计要求监测项目警戒值①桥梁桩基沉降控制在10mm以内。②钢箱梁的沉降控制在8mm以内，混凝土箱梁的沉降控制在4mm以内。3.2监测结果门架横梁最大压应变为-78.8με;最大拉应变为48.0με，临时墩最大压应变为-63.5με;上部结构主梁最大拉应变为37.7με，最大压应变为-11.9με。门架桩顶平均沉降0.4mm，门架横梁跨中截面最大挠度变形为1mm，桥面实际沉降0.8mm(下挠)，i6轴临时墩最大沉降为3.6mm。监测结果表明，托换施工过程中上部结构受力、变形，新建门架的受力、变形均符合设计要求。结束语桩基托换施工难度大，施工精度要求高，托换轴又处于弯桥高架地段，在不中断交通的情况下，匝道动载、箱梁温度应力、汽车离心力影响使墩柱受力复杂，顶升、切割难度大。桩基托换成功不仅给后续隧道施工争取了时间和空间，也造成了良好的社会影响，同时给同行业类似工程提供参考价值。参考文献【1】陈泰霖，卢晓仓，包永刚．钻孔灌注桩施工常见的问题及预防措施［j］．中国水运，2009，11(9)【2】徐君兰.大跨径桥梁施工控制[m].北京:人民交通出版社，2002【2】董志.桩基托换施工中桥梁变形的监测与控制[j].铁道标准设计,2006,(10)注：文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。