1、高架桥桥墩桩基托换设计综述摘要:某路段放射线二期工程是在一期工程已建道路上实施,包括地面道路工程和高架桥梁工程两部分。高架桥梁工程包括立交和主线高架桥以及上、下行匝道桥工程。主线高架桥梁起点接昌岗路立交预留的高架桥接口,终点处左幅落地接地面道路,右幅接南洲路立交预留的高架桥接口,主线桥全长约 3.4KM。其中主线桥终点处第 113#桥墩地下有即将实施的地铁二号线延长线的盾构隧道穿过,加上与已建南洲路立交跳水台相接处有两个桥基落于地铁盾构隧道的保护线范位内,为保正主线桥及即将实施的地铁二号线延长线盾构隧道的安全,需要对第 113#桥墩桩基进行托换处理。 关键词:桥梁桩基地铁保护线桩基托换 一、工
2、程概况 某路段放射线二期工程是在一期工程已建道路上实施,包括地面道路工程和高架桥梁工程两部分。高架桥梁工程包括立交和主线高架桥以及上、下行匝道桥工程。主线高架桥梁起点接昌岗路立交预留的高架桥接口,终点处左幅落地接地面道路,右幅接南洲路立交预留的高架桥接口,主线桥全长约 3.4KM。由于东晓南路放射线一期工程只实施了地面道路、主线高架桥的部分和左转匝道桥,并在南洲路立交高架桥上预留了与二期高架的接口。根据道路现状,一期高架预留的接线空间非常有限(预留的设缝墩分左右两个矩形柱 0.5M 宽、1.4M 长),为更好地与预留的设缝墩相接,二期高架终点处右半幅采用现浇连续箱梁与预留的设墩相接,左半幅采用
3、 25M 组合小箱梁。由于地下还有即将实施的地铁二号线延长线的盾构隧道穿过,因此高架桥下部桩基不能侵入地铁盾构隧道的不可入侵线,故方案把桩基础设置在隧道的两侧,并采用地下横梁连接两侧桩基础的形式跨越地铁盾构隧道,对 113#桥墩桩基进行托换,切断被托换的旧桩及墩柱,并进行承台破除。 二、托换设计方案 托换结构图略。桥墩帽梁采用预应力结构,墩身采用钢筋砼结构,桥墩承台跨越地铁线位,受地铁保护线的限制,承台跨度约 15 m,采用预应力承台,且承台与线路轴线间夹角受地铁保护线影响,各墩视具体情况而定。托换桩为钻孔灌注桩,托换桩桩径 1.2 米,桩边在地铁保护线外,桩长以满足设计承载力及桩顶变形为要求
4、,形成空间桁架体系。在该段隧道施工前,采用梁式托换,并使用预顶措施以达到对柱顶荷载的转换。为保证托换梁与既有柱有良好的传力途径及变形协调,须在桥墩柱与托换梁临时支承体系间通过若干个 YSD250 千斤顶分别进行变形协调处理,在临时支承体系完成后,须将被托换的旧桩及墩柱切断,并进行承台破除。托换过程:制桩-制承台梁-预顶-切断原桩及墩柱-破除承台-向节点浇灌微膨胀砼。盾构通过建筑时,必须采取适当措施,确保地表沉降量在 10mm 范围内。本设计是针对广州市东晓南路二期放射线工程主线桥终点处 113#托换桥墩的特殊设计。在盾构隧道施工影响范围内的相邻桥墩应需另行加固处理。 三、设计施工步骤 (一)施
5、工前准备:首先需进行现场放线、定位、探槽、管线摸查等工作,以确定托换梁、托换桩与既有管线、条基之间的平面、空间关系,检查托换梁尺寸适应性;并与有关部门协调限制此路段北环高速的行车速度; (二)托换桩施工:先处理影响钻孔施工范围内的管线,按顺车道的方向布置泥浆池和钻孔机具,在钻孔桩施工到粘土层前,需要设置钢套筒;若钻桩空间不满足要求可先下挖地面 2m 或改桩机高度。 (三)挖托换梁基坑支护:应对基坑施做临时支护措施; (四)托换梁施工:托换梁的基坑完成后放置 100mm 厚泡沫塑料垫层,完成钢筋、砼施工,由于托换梁间的次梁后浇需预留钢筋焊接,长度和焊接位置应满足规范要求,纵梁钢筋双面通长并焊,焊
6、缝饱满。由于托换梁截面较大,在砼浇注时应注意控制水化热;养护及时。 (五)预顶:待托换梁及临时支承体系强度达到要求后进行桥帽梁预顶。预顶前需对液压设备、量测设备进行标定,千斤顶定位检查,量测系统测试,完善预顶方案,桥体鉴定等前期工作。预顶过程应按既定设计方案和现场工况分步进行,并根据量测结果调整施工参数及步骤;当按设计提供的最大预顶力使柱表面产生细小的裂纹需马上停止,调整预顶力,在每柱中间位置设一水平观察线,2 小时/次,容许沉降变形范围+1-2mm(相邻柱沉降差不超过 2mm)。各桥柱托换预顶总荷载为该柱设计承载力的 100%(容许超限 10%),分 5 级均匀加载。对于同属一组托换桥柱帽梁
7、要同时加载,各级稳定 20 分钟。对于施工监测中沉降观测内容,在加载停止结束时、停止后 5 分钟、10 分钟、15 分钟各测读一次。每次顶升时,千斤顶的力大小及顺序按设计要求进行。 (六)体系转换:待托换梁及临时体系满足混凝土强度达 95%要求后,托换梁、桩及桥墩柱沉降稳定后安装钢锲垫块。特别注意在初期阶段控制千斤顶回油速度,并根据量测结果调整施工参数及步骤和复顶。量测结果及外部条件允许后取出千斤顶,进行下一回合复顶。7、桥墩柱纵筋处理:待复顶较正平稳后,在桥柱下端靠近条基面用人工方法切断每条柱,使其与原条基完全脱离,人工剥离墩柱下 1.5m 高混凝土,按设计要求,露出柱纵筋与托换梁次梁节点处
8、钢筋进行绑扎。(七)次梁及节点施工:进行托换次梁钢筋绑扎,再进行一次复核校正,此时纵梁弹性变形基本稳定,按设计要求进行节点和次梁混凝土整体浇注,重点进行混凝土养护。 (八)临时支承体系撤除:待地下托换梁全部达到设计要求的 100%强度后,方可撤除。 (九)覆土:恢复路面及绿化,恢复交通。定期观测,如实记录,作好信息反馈。 四、施工应注意事项 (一)待托换梁砼达到 100%强度时方可进行支架体系力的转换,为消除混凝土徐变影响,应适当延长稳定时间。 (二)在区间隧道施工时注意地层沉降观测 (三)托换期间,做好地面上临时支柱安全稳定及交通疏导. (四)要严格制定现场的施工组织设计和施工技术措施,确保
9、整个托换过程不破坏地下设施及管线,特别是渠箱。 (五)砼应加入减水剂,改善砼质量,提高早期强度。 (六)对于影响结构安全较大的施工步骤如千斤顶、锲垫块的位置容许误差不大于 3mm。 (七)污水渠箱需要做好隧道开挖期间地层失水、松动沉降开裂防护措施。 (八)切断桥柱时,对产生沉降的其他桥柱帽梁要进行复顶。任何时候桥柱变形超标时,都要进行复顶。 五、施工监测 桩基托换是风险性、技术性很高的工作,同时也是依赖信息化程度很高的工作。施工监测是工程成败重要一环。监测内容包括:构筑物的沉降、倾斜及裂缝观测;地面沉降及裂缝观测;地下水位观测;托换梁变位及裂缝观测;托换桩、托换梁(支座处)、既有桩、既有柱高程
10、监测;分步液压参数监测等。所有水准点均应与不受施工影响较远的基准点相联系,并绘制沉降与时间关系曲线。裂缝观测应在裂缝位置予以标明,并进行编号,记录大小及发展。 (一)水准点布置。与托换梁相交既有柱及桥面;新施工的托换桩桩顶;新施工的托换梁支座处及与既有桩相交处;地面沉降观测点。 (二)裂缝观测位置 托换位置的桥面及帽梁裂缝:既有裂缝及托换过程中出现的裂缝; 托换梁裂缝:包括支座处、受拉区、梁侧;其他与托换体系相连的结构构件裂缝。 (三)变形观测位置 托换梁梁面变形;托换梁梁侧变形、桥面沉降变形。 六、材料性能 (一)托换结构重要性、可靠性要求较高,所有材料的材料性能、施工(加工)工艺及质量均要
11、满足相关设计及施工规范。 (二)托换桩帽梁、墩身和承台砼强度等级为 C40,托换桩基砼强度等级为 C25,垫层砼强度等级为 C15,托换次梁与桥柱节点用微膨胀砼强度等级为 C40。托换梁砼浇筑体积较大,应采取适当措施减少裂缝,避免采用高水化热水泥,应使用 R42.5 及以上的硅酸盐水泥,并采用“双掺”技术(高效减水剂及一级粉煤灰),水灰比最大限值为0.45,控制入模温度,并加强养护减少砼内外温差等。 (三)钢材:预应力钢筋采用抗拉强度标准值等于 1860 MPa 的高强低松弛钢铰线,普通钢筋采用 HRB335 和 R235 钢筋。钢筋进场应包含如下清晰标记:(1)牌号;(2)炉批号或检查号;(3)规格;(4)钢厂名称或代号。同时随材料必须完整地提供包括批号、力学性能、化学成分以及其它必要的试验资料等技术文件。 (四)锲块钢板采用 Q235-B,焊条为 EX43XX,坡口焊接。钢筋并焊时,切忌烧伤钢筋,焊缝厚度为 10mm。 因此,桥墩桩基进行托换设计直接影响桥梁质量、营运安全和使用寿命,务必引起各从业单位及从业人员的高度重视,切实抓好每道工序、每个环节的质量控制,确保工程质量。
