CN109577121A - 一种装配式自平衡通道结构体系及其快速施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装配式自平衡通道结构体系及其快速施工方法，该结构体系包括通道结构本体及承重结构，承重结构包括桩基及帽梁，帽梁设于桩基顶部，通道结构本体的上部两侧设置有水平支撑牛腿，水平支撑牛腿搭盖在帽梁上使得通道结构本体悬挂在桩基之间，通道结构本体横截面呈矩形腔室，内部连续贯穿，其顶板上表面形成横向第一通行面，腔室底板上表面形成纵向第二通行面，通道结构本体两侧密实充填填料形成台后路基。通道结构本体的恒载及活荷载均由桩基承担，受力明确、清晰、可靠。该结构体系避免了桥跨区域内地基处理的繁杂工艺工序，预制拼装施工周期短，工效高，减少了现场建筑垃圾的产生和对环境的污染，符合绿色建设理念。

Description

一种装配式自平衡通道结构体系及其快速施工方法

技术领域

本发明涉及公路以及市政桥涵工程技术领域，特别涉及一种装配式自平衡通道结构体系以及装配式自平衡通道结构体系快速施工的方法。

背景技术

近些年来，我国对于环境保护的重视程度越来越高。对于桥涵建设领域，在大力倡导环保减噪化、绿色建桥的同时，为使桥涵施工进一步快速化，尽量减小对现状交通的干扰，正在积极推动桥涵预制拼装化施工，以大幅度提高施工技术、效率，提高经济和社会综合效益。预制拼装桥涵已经成为未来桥涵建设的发展趋势之一。

目前已有的预制拼装立交桥涵或者是预制安装板梁，或者是预制安装盖板涵顶板，或者是预制拼装箱涵节段等，虽取得了一定的发展，但仍与传统现浇桥涵施工一样，需进行大量的土方开挖与回填，并且仍需对桥涵区域基底范围的深层软基进行处理。因此，无论传统现浇还是目前已有的预制桥涵设计，对应的桥涵施工现场均表现为作业量较大，周期较长，效率较低下。

鉴于既有现浇及预制拼装桥涵的以上缺点，并尽量减少左右两侧潜在不平衡弯矩内力引发沉降、裂缝以及配筋的不利影响，同时为更好地适应绿色建桥的发展需求，亟待开发更加优良高效的预制拼装结构体系和施工方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种装配式自平衡通道结构体系及其快速施工方法，以解决背景技术中所提到的问题。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：一种装配式自平衡通道结构体系，包括通道结构本体以及承重结构，所述承重结构包括沿通道结构本体长度方向分布在通道结构本体两侧的若干桩基及帽梁，所述帽梁设置在桩基顶部，所述通道结构本体的上部两侧设置有水平支撑牛腿，所述水平支撑牛腿搭盖在帽梁上使得所述通道结构本体悬挂在两侧的桩基之间，所述通道结构本体的横截面呈矩形，其内部沿长度方向连续贯穿形成一腔室；所述通道结构本体的顶板上表面形成满足上层横向通行需求的第一通行面，所述腔室的底板上表面形成提供纵向通行功能的第二通行面，分布在通道结构本体两侧的桩基与帽梁、通道结构本体的侧板以及台后回填料共同形成组合式桥台。

进一步地，所述通道结构本体包括若干个预制的通道结构单元，若干个所述通道结构单元纵向并排拼装构成通道结构本体。

进一步地，所述通道结构单元的顶板、一对侧板以及底板围成矩形腔室，所述侧板与顶板以及侧板与底板之间设置倒角或者加腋结构，所述顶板的两端突出于侧板形成支撑牛腿单元，若干个支撑牛腿单元纵向并排形成水平支撑牛腿。

进一步地，所述底板经混凝土连续浇筑形成，或所述底板为减重底板，该减重底板设置为镂空栅格式支撑梁，镂空栅格式支撑梁之间齐铺有浆砌片石。

进一步地，所述底板为组合式底板，所述组合式底板包括预制底板，所述预制底板上设置有供浇筑上层混凝土的预留钢筋，通道结构单元完成拼装后再浇筑上层混凝土。

进一步地，所述底板下方为地基浅层置换层。

进一步地，通道结构本体的两侧分别与道路路堤或堤岸之间密实充填台后回填料形成台后路基，所述侧板上设置有注浆孔，或者所述台后路基内设置有竖向注浆管，所述竖向注浆管的注射端指向侧板。

进一步地，所述通道结构单元为普通钢筋混凝土构件、预应力钢筋混凝土构件或FRP构件、UHPC构件；所述桩基为预制桩基或钻孔灌注水下混凝土桩基。

一种装配式自平衡通道结构体系的快速施工方法，包括以下步骤：

S1、平整桥址范围场地，施工桩基；

S2、凿除桩头至设计标高，现场浇筑施工帽梁；

S3、开挖通道结构本体、帽梁、桩基以及台后路基回填范围内的土方，

修整回填放坡面；

S4、适当开挖底板下方的土方，对浅层地基进行置换处理；

S5、进行通道结构单元吊装施工，吊装调位后进行接缝处理以及铰缝、顶板现浇调平层施工；

S6、回填台后回填料，形成台后路基；

S7、施工包括搭板、台后现浇调平层以及桥面铺装在内的附属结构。

进一步地，在步骤S6中，当台后施工空间充足时，采用台后分层填筑材料以及分层压实工艺进行填筑；当台后施工空间不足时，待通道结构单元安放后，先分层填筑台后路基且初步压实，再通过预留在侧板上的注浆孔或设置在台后路基内的竖向注浆管向台后回填体注浆进行密实。

有益效果：

本通道结构本体通过水平支撑牛腿悬挂支承于帽梁之上，其恒载及活荷载由桩基承担，避免了桥跨区域内繁杂的地基处理工艺工序，大大加快了施工速度。

与传统桥梁相比，本通道结构本体具有立体交叉通行功能，实现了一桥两用，并且简化了桥台施工的工艺工序；与传统箱涵相比，取消了跨内区域范围的深层软土处理，并且受力更加清晰明确可靠，工后沉降控制更加有效。

通道结构本体的侧板、桩基以及帽梁共同构成组合式桥台，起到挡土受力作用。其中，桩基既作为通道结构本体的承重基础，亦为桥台的施工支护桩，有效减少桥台施工工序以及减少了对台后现状土方的开挖、回填量。通道结构本体与组合式桥台共同适应和满足台后路基填筑的受力需求。

同时，该装配式自平衡通道结构体系的施工方法周期短，预制拼装施工减少了现场建筑垃圾的产生，减少了对环境的污染。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明：

图1为一种装配式自平衡通道结构体系的剖面结构示意图；

图2为侧板上设有注浆孔的结构示意图；

图3为台后路基内设有竖向注浆管的结构示意图；

图4为镂空栅格式支撑梁的俯视图；

图5为镂空栅格式支撑梁的横截面示意图；

图6为组合式底板的剖面示意图。

具体实施方式

参照图1至图6，本发明为一种装配式自平衡通道结构体系，包括通道结构本体以及承重结构。承重结构包括沿通道结构本体长度方向分布在通道结构本体两侧的若干桩基22及帽梁21，帽梁21固定浇筑在桩基22的顶部，桩基22为预制桩基或钻孔灌注水下混凝土桩基。该通道结构本体设置在两侧堤岸或路基之间，定义顶板11的长度方向为图1中人行的方向，垂直于顶板11的长度方向为连通两侧堤岸或路基的方向。通道结构本体在其上部两侧设置有水平支撑牛腿111，水平支撑牛腿111搭盖在帽梁21上，使得通道结构本体悬挂在两侧的桩基22之间，从而通道结构本体的恒载及活荷载均由承重结构承担。通道结构本体横截面呈矩形，其内部沿长度方向连续贯穿形成一空间腔室。通道结构本体的顶板11的上表面形成第一通行面，满足横向通行的需求，该第一通行面可供车辆或者行人由一侧堤岸或路基通向另一侧堤岸或路基。通道结构本体腔室的底板13上表面形成第二通行面，该第二通行面可供下层的人行或者水流纵向通过，其通行方向垂直于第一通行面的通行方向。分布在通道结构本体两侧的桩基22与帽梁21、本体结构的侧板12、台后回填料33等共同形成组合式桥台。

作为优选，通道结构本体包括若干个预制的通道结构单元，通道结构单元纵向并排拼装形成矩形中空的通道结构本体。具体地，通道结构单元在拼装侧部设置有企口或连接键结构，此处的连接键结构类似于凸体与凹口的配合或者位于相邻两个通道结构单元侧部上的其它配合结构，该配合结构相互嵌套，实现了相邻通道结构单元之间的精准定位与连接，两相邻的通道结构单元的顶板11之间通过铰缝实现紧固密封连接。

其中，通道结构单元为预制件，可采用普通钢筋混凝土构件或预应力钢筋混凝土构件，亦可采用UHPC超高性能混凝土材料，还可采用FRP等新型材料与工艺制成。通道结构单元包括顶板11、一对侧板12以及底板13，顶板11、两个侧板12以及底板13共同围成位于第二通行面上方的通行空间，保证行人或水流顺畅穿过。顶板11沿长度方向突出于侧板12形成支撑牛腿单元，若干个支撑牛腿单元纵向并排形成水平支撑牛腿111。为了增强连接强度，侧板12与顶板11以及侧板12与底板13之间设置倒角或者加腋结构。

底板13为连续混凝土构件，经混凝土连续浇筑形成，底板13也可设计为具有镂空栅格式支撑梁结构的减重底板，将浆砌片石132铺设在镂空栅格式支撑梁之间，形成平整连续的表面，镂空栅格式支撑梁的两端连通至侧板12，在实现减重的同时保证了底板13的自身强度与连接强度，供行人以及流水通过。采用该结构可大大减轻通道结构本体的重量，有效解决了通道结构本体吊装重量过重的问题。

侧板12为肋板式板件，外侧等间距分布有若干肋板121，以达到增强侧板12强度的效果。同时，镂空栅格式支撑梁包括若干沿纵向等间距分布的支撑梁条131，各支撑梁条131与肋板121一一对应于同一个竖向平面内，形成一个框架受力***，有效地保证结构受力强度。

或者，底板13也可采用分步成型的组合式底板，包括预制底板133和上层后浇混凝土134两层结构。通道结构本体为预制件，预制完成后的底板13仅仅包括了预制底板133和其上预留伸入上层后浇混凝土134的预留钢筋。当通道结构本体完成吊装拼接后，在预制底板133和预留的钢筋上，完成上层混凝土134的浇筑，使整个底板13成型，从而降低了通道结构本体吊装重量，利于吊装顺利完成的同时，也保证了通道结构本体自身强度的要求。

底板13支撑在两侧侧板12之间，当侧板12受到桩基22周围的填土或地下水的水平压力时，底板13可提供支撑力，确保侧板12的稳定性。底板13的下方为地基浅层置换层32，由于底板13与侧板12之间实现了稳固的连接，加上通道结构本体的重量大部分由桩基22分担，桥跨区域内底板13下方的土基只需进行简单的浅层置换，无需进行深层软土地基处理，也不必等待跨内区域的地基慢慢沉降达到稳定，大大优化了相关工艺工序，提升了施工速度，从而减少了传统砼梁体与砼桥台的现场浇筑时间，经济效益明显。

通道结构本体两侧与道路路堤或堤岸之间分层密实填充台后回填料33，以形成台后回填路基，台后空间不足时侧板12上设置有注浆孔41，或者台后回填料33内设置有竖向注浆管42，竖向注浆管42的注射端指向侧板12。侧板12上的注浆孔41呈梅花形交错布置，注浆孔41的竖向间距约为1.5m，横向间距约为2m。当台后施工空间充足时，可仅采用台后回填料33完成台后路基的分层填筑和压实；当台后施工空间不足时，在利用小型机械尽量分层填筑压实台后回填料33后，再通过预留在侧板12上的注浆孔41对台后路基回填体进行注浆密实。或者，在台后回填料33内预先设置竖向注浆管42，并使竖向注浆管42的注射端指向侧板12，通过竖向注浆管42注浆，也可完成台后路基回填体的注浆密实。

本通道结构本体通过水平支撑牛腿111悬挂支承于帽梁21之上，其恒载及活荷载由桩基承担，避免了桥跨区域内繁杂的地基处理工艺工序，缩短了工期，大大加快了施工速度。与传统桥梁相比，本通道结构本体具有立体交叉通行功能，实现了一桥两用，并且简化了桥台工艺工序；与传统箱涵相比，取消了跨内区域的深层软土处理，并且受力更加清晰明确可靠，工后沉降控制更加有效。

通道结构本体的侧板12、桩基22以及帽梁21构成组合式桥台，共同起到挡土受力作用。其中，桩基22既作为通道结构本体的承重基础，亦为桥台的施工支护桩，有效减少桥台施工工序以及减少了对台后现状土方的开挖、回填量。通道结构本体与组合式桥台共同适应和满足台后路基填筑的受力需求。

一种装配式自平衡通道结构体系的快速施工方法，包括以下步骤：

S1、平整桥址范围场地，施工桩基22；

S2、凿除桩头至设计标高，现场浇筑施工帽梁21；

S3、开挖通道结构本体、帽梁21、桩基22以及台后回填料33所处范围内的土方，修整回填放坡面；

S4、适当开挖底板13的下方土体，对浅层地基进行置换处理；

S5、进行通道结构单元吊装施工，吊装调位后进行接缝处理以及顶板铰缝、顶板现浇调平层52施工；

S6、回填台后回填料33；

S7、施工包括搭板7、台后现浇调平层52以及桥面铺装6在内的附属结构，完成通道结构体系的施工。

在步骤S6中，当台后施工空间充足时，采用分层填筑台后回填料33以及压实工艺进行填筑；当台后施工空间不足时，待通道结构单元安放后，在利用小型机械尽量分层填筑压实台后回填料33后，再通过预留在侧板12上的注浆孔41或预先设置在台后回填料33内的竖向注浆管42向台后路基回填体进行注浆填实。

通道结构本体与路堤、堤岸间填充台后回填料33形成台后路基，水平支撑牛腿111和台后路基的上方共同设置有搭板7，搭板7、顶板11以及台后路基上分别设置有现浇调平层砼52以及桥面铺装层6，桥面铺装层6的顶面即形成了第一通行面。

该装配式自平衡通道结构体系的施工方法周期短，预制拼装施工减少了现场建筑垃圾，减少了对环境的污染。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下作出的各种变化均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种装配式自平衡通道结构体系，其特征在于：包括通道结构本体以及承重结构，所述承重结构包括沿通道结构本体长度方向分布在通道结构本体两侧的若干桩基及帽梁，所述帽梁设置在桩基顶部，所述通道结构本体的上部两侧设置有水平支撑牛腿，所述水平支撑牛腿搭盖在帽梁上使得所述通道结构本体悬挂在两侧的桩基之间，所述通道结构本体的横截面呈矩形，其内部沿长度方向连续贯穿形成一腔室；所述通道结构本体的顶板上表面形成满足上层横向通行需求的第一通行面，所述腔室的底板上表面形成提供纵向通行功能的第二通行面，分布在通道结构本体两侧的桩基与帽梁、通道结构本体的侧板以及台后回填料共同形成组合式桥台。

2.根据权利要求1所述的装配式自平衡通道结构体系，其特征在于：所述通道结构本体包括若干个预制的通道结构单元，若干个所述通道结构单元纵向并排拼装构成通道结构本体。

3.根据权利要求2所述的装配式自平衡通道结构体系，其特征在于：所述通道结构单元的顶板、一对侧板以及底板围成矩形腔室，所述侧板与顶板以及侧板与底板之间设置倒角或者加腋结构，所述顶板的两端突出于侧板形成支撑牛腿单元，若干个支撑牛腿单元纵向并排形成水平支撑牛腿。

4.根据权利要求3所述的装配式自平衡通道结构体系，其特征在于：所述底板经混凝土连续浇筑形成，或所述底板为减重底板，该减重底板设置为镂空栅格式支撑梁，镂空栅格式支撑梁之间齐铺有浆砌片石。

5.根据权利要求3所述的装配式自平衡通道结构体系，其特征在于：所述底板为组合式底板，所述组合式底板包括预制底板，所述预制底板上设置有供浇筑上层混凝土的预留钢筋，通道结构单元完成拼装后再浇筑上层混凝土。

6.根据权利要求3～5中任一项所述的装配式自平衡通道结构体系，其特征在于：所述底板下方为地基浅层置换层。

7.根据权利要求3～5中任一项所述的装配式自平衡通道结构体系，其特征在于：通道结构本体的两侧分别与道路路堤或堤岸之间密实充填台后回填料形成台后路基，所述侧板上设置有注浆孔，或者所述台后路基内设置有竖向注浆管，所述竖向注浆管的注射端指向侧板。

8.根据权利要求2～5中任一项所述的装配式自平衡通道结构体系，其特征在于：所述通道结构单元为普通钢筋混凝土构件、预应力钢筋混凝土构件或FRP构件、UHPC构件；所述桩基为预制桩基或钻孔灌注水下混凝土桩基。

9.一种装配式自平衡通道结构体系的快速施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、平整桥址范围场地，施工桩基；

S2、凿除桩头至设计标高，现场浇筑施工帽梁；

S3、开挖通道结构本体、帽梁、桩基以及台后路基回填范围内的土方，修整回填放坡面；

S4、适当开挖底板下方的土方，对浅层地基进行置换处理；

S5、进行通道结构单元吊装施工，吊装调位后进行接缝处理以及铰缝、顶板现浇调平层施工；

S6、回填台后回填料，形成台后路基；

S7、施工包括搭板、台后现浇调平层以及桥面铺装在内的附属结构。

10.根据权利要求9所述的装配式自平衡通道结构体系的快速施工方法，其特征在于：在步骤S6中，当台后施工空间充足时，采用台后分层填筑材料以及分层压实工艺进行填筑；当台后施工空间不足时，待通道结构单元安放后，先分层填筑台后路基且初步压实，再通过预留在侧板上的注浆孔或设置在台后路基内的竖向注浆管向台后回填体注浆进行密实。