城市桥梁墩柱与基础托换的结构设计论述.doc

1、城市桥梁墩柱与基础托换的结构设计论述摘要：在进行工程的设计时，正确分析新旧结构转换，制定合理、安全、可行的方案十分重要。本文结合托换结构设计要点及施工中的一些基本的要求，简要分析了施工中的一些关键环节，以期能为所需者提供借鉴。 关键词：墩柱与基拙；桥梁墩柱；托换新旧结构 中图分类号： K928 文献标识码： A 随着全国范围内城市建设的快速发展，各个地区城区隧道、桥梁等日渐增多。在优化道路总体线型时，新车行道范围内往往会遇到原有的老市政设施的障碍，影响工程选用，而如果只是迁就避让，则会对于之后的行车安全埋下隐患。所以，如果可以通过特殊下部结构让它移离原来位置的同时仍承托既有市政设施，维持安全运

2、营，还可以更好地满足新建市政设施交通功能及标准，此类结构就是托换结构。 一、工程实例简述 某中心城市国际会议中心周边需要修筑一条未来城市的北出口通道。依照规划，为更好地满足道路路网交通功能，沿线设 3 条车行隧道，隧道下穿两条道路的同时还和其上边的既有高架桥发生冲突，需进行桥墩基础托换。下穿机场路隧道平面见图 1。实线为托换 ZR22 轴墩柱后的线型，虚线为避让 ZR22 轴墩柱时的线型，两条线型的技术标准相差较大。东、西线隧道平面见图 2。由于该处高架桥众多，桥墩密集，两条分离的东、西线隧道的车行道与多个桥墩发生冲突，对工程可实施性造成影响。图 l 下穿机场路隧道平面示意 图 2 东西线隧道

3、平面示意 从上图我们看到，进行桥墩基础托换能够有效地提升隧道技术标准，改善行车条件。线路与桥墩冲突：西线隧道一敞开段与 16 轴桥墩冲突;东线隧道一敞开段与 I7、K17、E5 轴桥墩冲突;地面道路一与 I5 轴桥墩冲突;下穿机场路隧道一暗埋段与 ZR22 轴桥墩冲突;工程需改造托换桥墩6 个。 二、托换结构设计 1、设计原则 满足托换桥墩既有桥梁标准及安全；施工及托换后满足既有桥梁结构安全；托换结构用传力直接、受力明确体系；工艺考虑国内有经验施工队伍技术水平；兼顾施工期间交通组织协调布置。 2、托换结构分类 2.2.1 移柱法 把阻碍隧道行车的墩柱及桩基转移到通行空间的外部。新旧体系交接点为

4、托换结构和上部结构箱梁的横梁，见 I5、I6、E5 的构造图(图 3)。图 3I5、I6 及 E5 墩构造示意 2.2.2 移桩法 把阻碍隧道行车的桩基及承台转移到通行空间以外。新旧体系交接点为托换结构和下部结构桩基承台。 3、托换结构特点 对于施工前后，原有的桥梁都要处在正常运营中，保证交通安全的同时还要避免因为运营给新建托换交接带来的不利影响。既有桥梁恒载及部分活载出现内力变形，托换结构是在其基础上进行体系转换。新旧体系的支撑点形态发生变化，如原来的柱底为不动点，现在变成托换梁的跨间点，会产生挠度；原来的基础沉降量已大部分完成，而新建基础可能发生新的沉降。 4、托换设计重点 托换结构设计包

5、括主动托换与被动托换两种。 2.4.1 选择主动与被动托换法 二者区别在能不能事先对既有结构施加外部作用并让他出现变形，从而让既有结构基本可以接近原来状态继续承载，对基本上以托换下部结构为主的，优先主动托换法，避免工后沉降对结构产生不良后果。 2.4.2 选择顶升与切柱顺序 依照已经存在的结构上下部结构连接方式，确定墩梁固接先切柱再顶升，连续梁支座墩时先顶升再切柱，简支梁不作限制。 2.4.3 控制顶升量 上部为静定结构时，顶升至补偿新结构压缩变形量;当上部结构为超静定结构且作用在托换结构的跨间，还应顶升至使其产生一定的向上预拱量，以补偿汽车作用的下挠效应。 托换结构受力 尽可能模拟真实施工阶

6、段，分工计算。荷载类型:永久荷载、可变荷载一汽车、沉降、温度、弹性压缩及土压力。荷载组合:按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行荷载组合设计。临时墩顶升控制原则:以顶升量控制为主，采用顶升力和顶升量双控。 三、施工技术 1、做好地质调查，保护既有结构安全 工地施工区域内地下水、岩溶丰富，土洞和溶洞发育。为此，从不同桩径出发，每桩 1-2 个钻孔，调查清楚桩底持力层的情况。为控制桩底沉渣压缩对上部结构影响，采用钻孔抽芯法对新桩检测，检验桩底沉渣厚度。对周边场地实施注浆预加固，提高土体密实度，减少对周围地面道路及桥墩基础的不利影响;较大的桩基承台基坑采用了旋喷桩止水;基础托换施工前，先实施北环高

7、速路天然基础周边的双层旋喷桩止水帷幕，以保护桥梁基础的稳定。 2、严控新建基础沉降 托换桩基会出现由桩身压缩、荷载应力、桩底沉渣压缩所导致的沉降，采用提高桩基混凝土(C30)强度及弹性模量、适当加大桩身断面、加强检测等技术加以控制。 3、原有上部结构的顶升和桥梁交通管制 顶升力与位移量双控，分级顶升、均匀布点、动态设计、限制速率；分析临时支墩可能造成的沉降，提出预顶升高要求。同时，为保证新旧混凝土粘结强度，应避免混凝土浇注后初凝时扰动，对桥上的交通进行暂时封闭或者限速管制;对于千斤顶顶升、旧墩柱切割、预应力束张拉等施工阶段，也应限制交通，以便施工监控的实施。 4、界面处理 让新旧硅结构协调作用

8、，新旧砼界面燥面保洁处理;将旧硅面凿毛露出粗骨料;凿毛后清理表面，用清水洗净，去除硷碎块、浮屑，在新加结构硅浇筑前刷界面处理剂;在新旧硷界面预埋似 20 的注浆小导管作二次压浆。 5、桩基预顶与封桩 为达主动托换目采用预顶，其目的是为了更好地消除托换新桩变形对托换体系的不利影响，避免托换新桩桩顶沉降，检验托换梁托换体系的承载能力;预顶方法:施工时在托换新桩顶托换梁下预留一空隙，高约70cm，放人千斤顶，实现桩、梁间可以控制的作用力;分批分级加载，保持 10s 持荷，等结构稳定后方可加下一级荷载。经计算，被托换桩基的上抬量不能大于 1mm，大于此值应立即停止加载。在加载过程中同时应严格监测托换梁

9、裂缝的产生及发展，最大裂缝宽度增加大于 0.1mm 时，停止加载;预顶时严格控制千斤顶的顶升力和托换梁两端的位移，各千斤顶顶升力达到控制值而梁端位移未达到位移范围值以内，或梁端位移值已达到控制值而顶升力未达到控制值时，应立即通知设计单位，以便对设计参数进行调整;在托换大梁底面对应桩头处预留钢筋，待预顶完成后，在保持预顶力稳定不变的情况下，将桩、梁钢筋接好，浇筑微膨胀混凝土封桩。 6、施工监测 在进行正式施工前，需要对原有桥梁上下部结构构件作原基准状态测量；基坑开挖和桩基托换时，监测好上部结构、周边桥梁桩基、地表沉陷和地下管线;在千斤顶发挥作用和截桩时，加强对被托换桩的沉降和托换梁变形开展监测，

10、监测频率为 2 次/d;应对托换桩临近的桩(桥墩)和上部结构进行监测;监测项目警戒值:桥梁桩基的沉降量控制在 10mm 内;钢箱梁、硷箱梁的沉降控制在理论计算值的 80%内;根据建筑基坑支护技术规定中安全等级为一级(最高级)的要求，管线沉降量或水平变位不超过 30mm，每天发展不得超过 5mm。 四、结论 本工程所处的工程地质条件并不理想，施工条件较为困难，桥梁结构类型也比较复杂，采用桥梁墩柱与基础托换结构，对于发展和建设中的城市交通怎样更好地解决交通功能与建设规模以及原油工程构筑物之间的矛盾，提供了借鉴参考。 参考文献： 1 吕剑英.我国地铁工程建筑物基础托换技术综述J.施工技术,2010(09) 2 黄思勇,熊刚,罗昊冲.津滨轻轨基础托换工程关键技术创新J地下工程与隧道,2010(06)