CN110666953A - 适用于不良地质的高速铁路制梁台座及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于不良地质的高速铁路制梁台座及其施工方法，属于土木工程技术领域，制梁台座包括两排以上管桩基础，每排管桩基础包括多个间隔设置的管桩，每排管桩基础上均架设并列布置的蜂窝梁组件；其施工方法包括：平整场地‑标记桩位‑桩位沉桩‑安装蜂窝梁组件。本发明可广泛应用于多种不良条件地质，整体性好、结构刚度大，自重小，可有效控制基础沉降；机械化施工程度高，施工质量易于控制；蜂窝梁组件可重复利用，解决了后期场地复耕问题，减少环境污染，实现绿色施工，减少前期大型设备的投入量和人工投入；现场不需开挖基坑、不浇筑混凝土、场地整洁、造价低、工期短，提前竣工投产。

Description

适用于不良地质的高速铁路制梁台座及其施工方法

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，尤其涉及一种适用于不良地质的高速铁路制梁台座及其施工方法。

背景技术

高速铁路预制箱梁因其重量大、表观变形要求苛刻，相应的对制梁台座强度和刚度要求也很高。常规高速铁路制梁台座在桩基承台或扩大基础上设置三、四道钢筋混凝土条形梁或框架梁，在混凝土梁上安装预制箱梁钢模板，绑扎钢筋笼，浇筑混凝土箱梁。这种常规制作方法工期长，耗费大量钢筋和混凝土，极大影响了预制梁场的场建速度。箱梁预制完成后，场地要退耕还田，对制梁台座进行拆除，破拆工作量大，费用高昂，不能重复使用，造成资源大量浪费。

现在已有使用装配式工字钢钢结构代替常规制梁台座结构，采用工字钢和钢支撑代替条形梁基础，这种方法较常规方法有所改观，但需要大量的预制件，且在稳定计算较为复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于不良地质的高速铁路制梁台座及其施工方法，旨在解决上述现有技术中混凝土制梁台座工期长耗材多、完工后破拆费用高、资源浪费大，装配式钢结构制梁台座需要大量的预制件、且稳定计算较为复杂的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种适用于不良地质的高速铁路制梁台座，包括两排以上管桩基础，每排管桩基础包括多个间隔设置的管桩，每排管桩基础上均架设蜂窝梁组件，多排蜂窝梁组件并列布置、且通过连接件与管桩相连；两两相邻的蜂窝梁组件之间通过多个间隔设置的横向连接梁相连。

优选的，所述蜂窝梁组件包括两端的端部蜂窝梁及中间依次相连的多个标准段蜂窝梁，所述端部蜂窝梁与标准段蜂窝梁的交界处、相邻标准段蜂窝梁的交界处均设置于管桩上，所述端部蜂窝梁与标准段蜂窝梁的端部均通过连接件与管桩固定相连。

优选的，所述端部蜂窝梁包括上翼缘板、下翼缘板和两个腹板，两个腹板并列设置于上翼缘板与下翼缘板之间，两个腹板的中部均水平并列设有多边形孔洞；所述标准段蜂窝梁为工字型，所述标准段蜂窝梁包括上翼缘板、下翼缘板及设置于上翼缘板与下翼缘板之间的腹板，所述腹板的中部水平并列设有多边形孔洞。

优选的，所述端部蜂窝梁与标准段蜂窝梁的腹板外侧间隔竖向设有肋板，相邻两个肋板之间的腹板上布设两个多边形孔洞，所述肋板设置于腹板上相邻两个多边形孔洞之间；所述端部蜂窝梁端部设置的肋板与其末端之间预留与横向连接梁配合的连接部所述横向连接梁的两端与连接部及相邻的肋板配合。

优选的，所述端部蜂窝梁与标准段蜂窝梁之间及相邻标准段蜂窝梁间的纵向交界处两侧通过拼接板连接。

优选的，所述横向连接梁包括两排工字钢，两排工字钢上下并列布置在相邻端部蜂窝梁之间及相邻标准段蜂窝梁之间，所述工字钢与端部蜂窝梁及标准段蜂窝梁相互垂直。

优选的，所述管桩为PHC管桩，所述PHC管桩分体式成型，所述PHC管桩包括桩身和用于与连接件相连的桩帽，所述桩身包括下节桩和上节桩，所述下节桩与上节桩的交界处距离地面为1±0.1米；所述下节桩与上节桩间通过垫铁焊接固定；所述桩帽设置于上节桩的桩头顶部。

优选的，所述桩帽为现浇钢筋混凝土；所述连接件包括钢垫板、螺栓和与之配合的螺帽，所述钢垫板预埋于桩帽内，所述螺栓预先贯穿钢垫板并与之焊接固定，所述螺栓的外露端贯穿蜂窝梁组件的下翼缘板与螺帽螺纹连接。

本发明还提供上述适用于不良地质的高速铁路制梁台座的施工方法，包括以下步骤：

（一）平整场地：满足测量放线和施工要求，根据预制梁场总平面布置图，对管桩桩位进行施工测量并作出标记，然后进行施工桩位放桩；

（二）管桩就位：打桩设备进场，安装调试后移机至桩位处就位，将检测合格的管桩运送至桩位沉桩点；锤击或静压沉桩，按设计要求进行接桩、送桩

（三）管桩的桩帽浇注：验桩后浇注桩帽，按图纸设计要求将连接件与管桩全部焊接在一起；

（四）安装蜂窝梁组件：按照图纸放置端部蜂窝梁及多个标准段蜂窝梁，端部蜂窝梁及标准段蜂窝梁的端部均通过连接件与管桩连接固定；相邻两排蜂窝梁组件之间通过横向连接梁连接固定。

优选的，在步骤（二）中，沉桩步骤如下：

（1）打桩设备进场安装调试后，移至需要施打的位置，启动打桩设备的平台支腿油缸，调整水平；

（2）起吊下节桩，使桩尖垂直对准桩位中心，缓慢放下***土中，按照先内后外、先中间后两边的原则进行编号，按编号顺序进行压桩，压桩过程中要控制施压速度，详细记录每入土两米时压力表的压力值；

（3）下节桩的桩头距地面一米左右时停止压桩，吊机吊起上节桩，开始对位接桩；接桩时上节桩与下节桩的轴线一致，上下桩节间的缝隙应用铁垫片垫密焊牢，焊接时应采取对称施焊，以减少焊缝变形引起节点弯曲；

（4）静压沉桩完成后终止压桩，依据成品桩质量验收标准进行桩质量检验；

（5）合格后进行浇筑钢筋混凝土桩帽，按图纸设计要求将连接件预埋在桩帽内。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明可广泛应用于多种不良条件地质，对持力层起伏变化大的地质条件也能很好适用；整体性好、结构刚度大，自重小，可有效控制基础沉降，确保了箱梁生产质量；机械化施工程度高，操作简单，施工质量易于控制；蜂窝梁组件可重复利用，避免了拆除工作，从根本上解决了后期场地复耕问题，减少了环境污染，实现了绿色施工在施工前期可不建设混凝土搅拌站，减少前期大型设备的投入量和人工投入；现场不需开挖基坑、不浇筑混凝土、场地整洁、造价低、工期短，提前竣工投产，将产生巨大的经济效益和社会价值。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例提供的适用于不良地质的高速铁路制梁台座的主视图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的左视图；

图4是图1中端部蜂窝梁的主视图；

图5是图4中端部蜂窝梁的截面图；

图6是图1中标准段蜂窝梁的主视图；

图7是图6中标准段蜂窝梁的截面图；

图8是图1中连接件的结构示意图；

图中：1-端部蜂窝梁；2-标准段蜂窝梁；3-管桩；4-连接件；5-横向连接梁；6-上翼缘板；7-下翼缘板；8-腹板；9-多边形孔洞；10-连接部；11-肋板；12-钢垫板；13-螺栓；14-螺帽。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-3所示的一种适用于不良地质的高速铁路制梁台座，包括两排以上管桩基础，每排管桩基础包括多个间隔设置的管桩3，每排管桩基础上均架设蜂窝梁组件，多排蜂窝梁组件并列布置、且通过连接件4与管桩3相连；两两相邻的蜂窝梁组件之间通过横向连接梁5相连。其中，所述蜂窝梁组件包括两端的端部蜂窝梁1及中间依次相连的多个标准段蜂窝梁2，所述端部蜂窝梁1与标准段蜂窝梁2的交界处、相邻标准段蜂窝梁2的交界处均设置于管桩3上，所述端部蜂窝梁1与标准段蜂窝梁2的端部均通过连接件4与管桩3固定相连。

在本发明的一个具体实施例中，如图4-7所示，所述端部蜂窝梁1包括上翼缘板6、下翼缘板7和两个腹板8，两个腹板8并列设置于上翼缘板6与下翼缘板7之间，两个腹板8的中部均水平并列设有多边形孔洞9；所述标准段蜂窝梁2为工字型，所述标准段蜂窝梁2包括上翼缘板6、下翼缘板7及设置于上翼缘板6与下翼缘板7之间的腹板8，所述腹板8的中部水平并列设有多边形孔洞9。

进一步优化上述技术方案，如图4、6所示，所述端部蜂窝梁1与标准段蜂窝梁2的腹板8外侧间隔竖向设有肋板11，相邻两个肋板11之间的腹板8上布设两个多边形孔洞9，所述肋板11设置于腹板8上相邻两个多边形孔洞9之间；所述端部蜂窝梁1端部设置的肋板11与其末端之间预留连接部10，所述横向连接梁5的两端与连接部10及相邻的肋板11配合，即横向连接梁5的两端同时与连接部10及其相邻的肋板连接固定。另外，可在上翼缘板顶部设置调节钢板，调节钢板与上翼缘板通过螺栓连接，通过调节钢板与顶部底模板的配合来调节蜂窝梁组件的反拱度，保证了调试精度，缩短了调试时间。

为了保证蜂窝梁组件的整体稳定性，所述端部蜂窝梁1与标准段蜂窝梁2之间及相邻标准段蜂窝梁2间的纵向交界处两侧通过拼接板连接。

在本发明的一个具体实施例中，如图2、3所示，所述横向连接梁5包括两排工字钢，两排工字钢上下并列布置在相邻端部蜂窝梁1之间及相邻标准段蜂窝梁2之间，所述工字钢与端部蜂窝梁1及标准段蜂窝梁2相互垂直。

在本发明的一个具体实施例中，所述管桩3为PHC管桩（预应力高强度混凝土管桩），所述PHC管桩为分体式成型，所述PHC管桩包括桩身和用于与连接件相连的桩帽，所述桩身包括下节桩和上节桩，所述下节桩与上节桩的交界处距离地面约1米（上下浮动0.1米）；所述下节桩与上节桩间通过垫铁焊接固定；所述桩帽设置于上节桩的桩头顶部。其中，两端采用直径0.4m、桩长20m的PHC管桩基础，中间段采用直径0.4m桩长15m的PHC管桩基础，根据施工进度要求和多方面比较，管桩施工采用静压法施工。

其中，所述桩帽为现浇钢筋混凝土；如图1、8所示，所述连接件4包括钢垫板12、螺栓13和与之配合的螺帽14，所述钢垫板12预埋于桩帽内，所述螺栓13预先贯穿钢垫板12并与之焊接固定，所述螺栓13的外露端贯穿蜂窝梁组件的下翼缘板7与螺帽14螺纹连接。

由于PHC管桩是空心圆柱形先张法预应力钢筋混凝土预制桩，以往多用于沿海地区软土地基工程，但随着现代高速铁路的发展，传统制存梁台座基础的软基处置方式已无法满足使用需求，采用PHC管桩（高强度预应力混凝土管桩）作为制存梁台座基础是近几年一项新的软基处理方式，并且在国内大型铁路项目上广泛应用，施工技术逐步完善。未来桥梁建设应该更注重技术创新，更注重在桥梁工程中贯彻绿色环保理念，更注重桥梁的精细化设计和施工。

上述适用于不良地质的高速铁路制梁台座的施工方法，包括以下步骤：

（一）平整场地：满足测量放线和施工要求，根据预制梁场总平面布置图，对管桩3桩位进行施工测量并作出标记，然后进行施工桩位放桩。

根据梁场地质的勘察资料，梁场区域内地层自上而下划分为耕土、粉质黏土、细砂、风化泥岩这几个工程地质层，根据制梁台座总平面图上各部分的位置关系，对预设区域进行场地清理，确定桩基位置进行施工测量并作出标记，然后进行施工桩位放桩，桩位偏差不得大于10mm。

（二）管桩就位：打桩设备进场，安装调试后移机至桩位处就位，将检测合格的管桩运送至桩位沉桩点；锤击（或静压）沉桩，按设计要求进行接桩、送桩。

具体沉桩步骤如下：

（1）打桩设备进场安装调试后，移至需要施打的位置，启动打桩设备的平台支腿油缸，调整水平；

（2）起吊下节桩，使桩尖垂直对准桩位中心，缓慢放下***土中，按照先内后外、先中间后两边的原则进行编号，按编号顺序进行压桩，压桩过程中要控制施压速度，详细记录每入土两米时压力表的压力值；

（3）下节桩的桩头距地面一米左右时停止压桩，吊机吊起上节桩，开始对位接桩；接桩时上节桩与下节桩的轴线一致，上下桩节间的缝隙应用铁垫片垫密焊牢，焊接时应采取对称施焊，以减少焊缝变形引起节点弯曲；

（4）静压沉桩完成后终止压桩，依据成品桩质量验收标准进行桩质量检验。

（三）管桩的桩帽浇注：验桩后浇注钢筋混凝土桩帽，按图纸设计要求将连接件的钢垫板12预埋在桩帽内，并焊接螺栓13的钢垫板12与管桩3的桩头全部焊接在一起；钢垫板为480mm×480mm的钢板，共布置4个直径为20mm的螺栓。

（四）安装蜂窝梁组件：待管桩3台座养护完成之后，进行蜂窝梁组件的拼装。按照图纸放置端部蜂窝梁1及多个标准段蜂窝梁2，端部蜂窝梁1及标准段蜂窝梁2的端部均通过连接件4与管桩3连接固定；相邻两排蜂窝梁组件之间通过横向连接梁5连接固定。图2所示的实施例中为三排蜂窝梁组件，纵向每排蜂窝梁组件的长度为端部蜂窝梁+n段标准段蜂窝梁+端部蜂窝梁=4.25m+n*5m+4.25m。

其中，端部蜂窝梁1及标准段蜂窝梁2与管桩基础通过螺栓13进行连接，端部蜂窝梁1与标准段蜂窝梁2之间、两两相邻的标准段蜂窝梁2之间纵向通过双侧拼接板对接连接，横向连接梁5采用上下两道工字钢进行连接固定，保持稳定。

本发明区别于现有技术的优势在于：

（1）工厂预制PHC管桩与相同直径的沉管灌注桩、钻孔灌注桩和人工挖孔桩相比，其承载力设计值高、质量可靠，可广泛应用于淤泥质黏土、季节性冻土、湿陷性黄土等多种不良条件地质，对持力层起伏变化大、包含软弱中间层的地质条件也能很好适用。因此采用PHC管桩代替传统的桩基础，运输吊装方便，接桩快捷，机械化施工程度高，操作简单，易控制施工质量。

（2）PHC管桩和蜂窝梁组件组装成型的制梁台座，整体性好、结构刚度大，可有效控制基础沉降，确保了制梁台座的生产质量。蜂窝梁组件的重复利用，避免了台座基础拆除工作，从根本上解决了后期场地复耕的技术问题，减少了环境污染，实现了绿色施工。

（3）在蜂窝梁组件的上翼缘板顶部可直接放置调节钢板来调节蜂窝梁组件的反拱度，保证了调试精度，缩短了调试时间。

（4）PHC管桩和蜂窝梁组件组装成型的制梁台座，现场不需开挖基坑、不浇筑混凝土、没有养护周期、场地整洁、施工速度快、造价低、工期短，提前竣工投产，将产生巨大的经济效益和社会价值。

（5）采用PHC管桩和蜂窝梁组件组装成型的制梁台座，在施工前期可不建设混凝土搅拌站，减轻了前期混凝土拌合站建设和生产压力，减少前期大型设备的投入量和人工投入，便于管理。

综上所述，本发明提供的制梁台座具有以下优点和积极效果：

该制梁台座可广泛应用于淤泥质黏土、季节性冻土、湿陷性黄土等多种不良条件地质，对持力层起伏变化大、包含软弱中间层的地质条件也能很好适用；PHC管桩和蜂窝梁组件组装成型的制梁台座，整体性好、结构刚度大，自重小，可有效控制基础沉降，确保了箱梁的生产质量；预制PHC管桩和定制端部蜂窝梁及标准段蜂窝梁，运输吊装方便，接桩快捷，机械化施工程度高，操作简单，施工质量易于控制；蜂窝梁组件的重复利用，避免了台座基础拆除工作，从根本上解决了后期场地复耕的技术问题，减少了环境污染，实现了绿色施工；在蜂窝梁组件的上翼缘板顶部放置调节钢板，可缩短预拱度调试时间；标准段蜂窝梁中间的多边形孔洞，工作人员可以进入箱梁底部，进行操作，方便快捷，而且孔洞尺寸可以根据要求进行定制。另外，在施工前期可不建设混凝土搅拌站，减轻了前期混凝土拌合站建设和生产压力，减少前期大型设备的投入量和人工投入，便于管理；现场不需开挖基坑、不浇筑混凝土、没有养护周期、场地整洁、施工速度快、造价低、工期短，提前竣工投产，将产生巨大的经济效益和社会价值。

在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受上面公开的具体实施例的限制。

Claims (10)

1.一种适用于不良地质的高速铁路制梁台座，其特征在于：包括两排以上管桩基础，每排管桩基础包括多个间隔设置的管桩，每排管桩基础上均架设蜂窝梁组件，多排蜂窝梁组件并列布置、且通过连接件与管桩相连；两两相邻的蜂窝梁组件之间通过多个间隔设置的横向连接梁相连。

2.根据权利要求1所述的适用于不良地质的高速铁路制梁台座，其特征在于：所述蜂窝梁组件包括两端的端部蜂窝梁及中间依次相连的多个标准段蜂窝梁，所述端部蜂窝梁与标准段蜂窝梁的交界处、相邻标准段蜂窝梁的交界处均设置于管桩上，所述端部蜂窝梁与标准段蜂窝梁的端部均通过连接件与管桩固定相连。

3.根据权利要求2所述的适用于不良地质的高速铁路制梁台座，其特征在于：所述端部蜂窝梁包括上翼缘板、下翼缘板和两个腹板，两个腹板并列设置于上翼缘板与下翼缘板之间，两个腹板的中部均水平并列设有多边形孔洞；所述标准段蜂窝梁为工字型，所述标准段蜂窝梁包括上翼缘板、下翼缘板及设置于上翼缘板与下翼缘板之间的腹板，所述腹板的中部水平并列设有多边形孔洞。

4.根据权利要求3所述的适用于不良地质的高速铁路制梁台座，其特征在于：所述端部蜂窝梁与标准段蜂窝梁的腹板外侧间隔竖向设有肋板；所述端部蜂窝梁端部设置的肋板与其末端之间预留与横向连接梁配合的连接部，所述横向连接梁的两端与连接部及相邻的肋板配合。

5.根据权利要求2所述的适用于不良地质的高速铁路制梁台座，其特征在于：所述端部蜂窝梁与标准段蜂窝梁之间及相邻标准段蜂窝梁间的纵向交界处两侧通过拼接板连接。

6.根据权利要求2所述的适用于不良地质的高速铁路制梁台座，其特征在于：所述横向连接梁包括两排工字钢，两排工字钢上下并列布置在相邻端部蜂窝梁之间及相邻标准段蜂窝梁之间，所述工字钢与端部蜂窝梁及标准段蜂窝梁相互垂直。

7.根据权利要求3所述的适用于不良地质的高速铁路制梁台座，其特征在于：所述管桩为PHC管桩，所述PHC管桩分体式成型，所述PHC管桩包括桩身和用于与连接件相连的桩帽，所述桩身包括下节桩和上节桩，所述下节桩与上节桩的交界处距离地面为1±0.1米；所述下节桩与上节桩间通过垫铁焊接固定；所述桩帽设置于上节桩的桩头顶部。

8.根据权利要求7所述的适用于不良地质的高速铁路制梁台座，其特征在于：所述桩帽为现浇钢筋混凝土；所述连接件包括钢垫板、螺栓和与之配合的螺帽，所述钢垫板预埋于桩帽内，所述螺栓预先贯穿钢垫板并与之焊接固定，所述螺栓的外露端贯穿蜂窝梁组件的下翼缘板与螺帽螺纹连接。

9.如权利要求7所述的适用于不良地质的高速铁路制梁台座的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

（一）平整场地：满足测量放线和施工要求，根据预制梁场总平面布置图，对管桩桩位进行施工测量并作出标记，然后进行施工桩位放桩；

（二）管桩就位：打桩设备进场，安装调试后移机至桩位处就位，将检测合格的管桩运送至桩位沉桩点；锤击或静压沉桩，按设计要求进行接桩、送桩；

（三）管桩的桩帽浇注：验桩后浇注桩帽，按图纸设计要求将连接件与管桩全部焊接在一起；

（四）安装蜂窝梁组件：按照图纸放置端部蜂窝梁及多个标准段蜂窝梁，端部蜂窝梁及标准段蜂窝梁的端部均通过连接件与管桩连接固定；相邻两排蜂窝梁组件之间通过横向连接梁连接固定。

10.根据权利要求9所述的适用于不良地质的高速铁路制梁台座的施工方法，其特征在于，在步骤（二）中，沉桩步骤如下：

（1）打桩设备进场安装调试后，移至需要施打的位置，启动打桩设备的平台支腿油缸，调整水平；

（2）起吊下节桩，使桩尖垂直对准桩位中心，缓慢放下***土中，按照先内后外、先中间后两边的原则进行编号，按编号顺序进行压桩，压桩过程中要控制施压速度，详细记录每入土两米时压力表的压力值；

（3）下节桩的桩头距地面一米左右时停止压桩，吊机吊起上节桩，开始对位接桩；接桩时上节桩与下节桩的轴线一致，上下桩节间的缝隙应用铁垫片垫密焊牢，焊接时应采取对称施焊，以减少焊缝变形引起节点弯曲；

（4）静压沉桩完成后终止压桩，依据成品桩质量验收标准进行桩质量检验；

（5）合格后进行浇筑钢筋混凝土桩帽，按图纸设计要求将连接件预埋在桩帽内。

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