一种适用于草原湿地的全预制拼装结构桥梁的制作方法

本实用新型涉及土木工程领域，具体涉及一种适用于草原湿地的全预制拼装结构桥梁。

背景技术：

随着我国社会主义进程进入建设“全面小康”的关键阶段，我国西部交通网络建设也进入了“攻坚克难”的阶段。如即将建设的“(甘肃)久治-(四川)马尔康”高速公路和规划中的川藏高速公路等均有大量路段需穿越具有“高寒”、“高地震烈度”、“生态脆弱”、“水系发育”等显著特点的川西北雪山草原湿地区域。

草原湿地区域基础软基较厚，若采用特殊路基处置的方式来进行道路修筑需填筑大深度高填方的路基，其成本将较高，且质量监控困难，路基后期易产生不均匀沉降。同时修筑的路基占地较大，通道稀少，将隔断道路两侧交通，对于区域地下水系、野生动物迁徙和当地牧民生活的影响均较大。

相较高填方路基方案，若采用下部结构为桩基的桥梁方案在该区域进行道路建设，将具有占地少、后期沉降变形等原因造成的病害小、桥下可为横向通道等优点。但现有的常规桥梁方案仍需对软基进行适当处理建设满足施工期运输的施工便道，桥梁上下部结构施工工期相对较长，其成本仍较高、下部钻孔灌注桩基的施工仍会造成一定的环境污染。

预应力管桩是一种由专业厂家采用先张法预应力工艺和离心成型，蒸汽养护而成的细长空心等截面预制新型基桩。与传统的钻孔灌注桩相比，预应力管桩具有质量可靠，施工工期短，承载力高，造价经济，监理方便等优点，目前已在在国内外公民建领域获得广泛应用。但其也存在可选择的桩基直径范围较小，桩基抗水平剪切承载能力较弱等缺点，目前在桥梁工程特别是高烈度地震区的桥梁工程中应用较少。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种适用于草原湿地的全预制拼装结构桥梁，以解决现有技术中草原湿地地区年有效工期短、地震烈度高、生态脆弱等问题对交通路网建设的制约问题，实现避免传统桩孔灌注桩基础对地下水系的污染，减小对环境敏感性较高的草原湿地生态环境的影响的目的。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种适用于草原湿地的全预制拼装结构桥梁，包括若干预制盖梁，所述预制盖梁上设置若干呈直线分布的槽口，每个槽口内都设置两个插孔，两个插孔的轴线自上而下各自向预制盖梁的相对两外侧倾斜，每个插孔内均插入相匹配的预制管桩，所述预制管桩的顶端与对应的插孔之间通过现浇混凝土固定；相邻两个预制盖梁上铺设上部结构，所述上部结构为预制小箱梁或预制叠合梁。

针对现有技术中草原湿地地区年有效工期短、地震烈度高、生态脆弱等问题对交通路网建设的制约问题，本实用新型提出一种适用于草原湿地的全预制拼装结构桥梁，盖梁、管桩以及上部结构均进行预制，在现场进行装配即可。其中，盖梁根据桥梁宽度，采用整幅或分块标准化预制，预制时留出的与管桩尺寸匹配的预留接孔，在现场快速与管桩拼接。预制管桩的顶端插入至盖梁上的插孔内。预制盖梁上设置若干呈直线分布的槽口，每个槽口内都设置两个插孔，两个插孔的轴线自上而下各自向预制盖梁的相对两外侧倾斜，因此插入两根预制管桩后，两根管桩必然的超两侧倾斜分布，以适应高烈度地区桥梁基础的水平抗推能力需求。同时由于每个槽口内有两根预制管桩进行斜向的支撑，能够显著提高预制管桩对预制盖梁及上部结构的支撑能力。本申请中的桥梁下部结构、上部结构均采用装配式的预制结构，在现场进行拼接，现场的浇筑只是为了起到连接作用，因此相较于现有技术中完全在现场成桩的方式，显著降低了桩基施工周期、实现了提高软土地区常规桥梁建设速度、降低工程造价，提升桥梁工业化程度的效果；同时由于无需现场高填方路基或对桩基进行软基处理，因此对当地地下水系、野生动物迁徙、牧民生活的影响均较小，能够有效减小对环境敏感性较高的草原湿地生态环境的影响。

进一步的，所述预制盖梁的顶面呈长方形，预制盖梁上的若干槽口沿长方形的长轴分布，每个槽口内的两个插孔朝长方形的长轴两侧倾斜。预制盖梁的长轴理论上垂直于桥梁的长度方向，因此设置槽口沿长方形的长轴分布，确保对上部结构稳定的承载能力。每个槽口内的两个插孔朝长方形的长轴两侧倾斜，使得整个桥梁结构在纵向上能够保持极高的稳定性。

进一步的，所述插孔内设置台阶，所述预制管桩无法自下而上通过所述台阶。由于本结构施工时是先打入预制管桩，再吊装预制盖梁，因此预制管桩的顶部会从插孔底部逐渐插入，为了便于对预制管桩的插入深度，即预制盖梁的下放位置进行定位，在通孔内设置台阶，当预制管桩的顶部抵达所述台阶时，预制盖梁无法继续下放，此时下放到位，预制盖梁通过各插孔内的台阶放置在预制管桩的顶部，再进行后续的浇筑固定即可，进而显著提高本实用新型的施工方便性，降低施工难度。

优选的，所述预制管桩的轴线与铅垂线之间的夹角为5～10^o。

优选的，所述预制盖梁为整体预制或分体预制；当预制盖梁分体预制时，相邻两部分之间通过湿接缝连接。预制盖梁的尺寸根据现场情况具体确定，若预制盖梁尺寸较小，则可整体预制，确保现场快速拼接；若预制盖梁的尺寸较大，则分体预制，在现场通过湿接缝工艺进行连接即可。

进一步的，所述预制管桩为混合配筋预制预应力管桩，所述预制小箱梁为预应力混凝土小箱梁，所述预制叠合梁为预制工字形钢板叠合梁。

一种适用于草原湿地的全预制拼装结构桥梁的施工方法，包括以下步骤：

(a)根据地形地貌条件、结合路线需求，确定布线位布设方案；考虑桥墩受力、打桩工艺及经济性，确定桥梁上部结构的类型与尺寸；生产预制管桩、预制盖梁、上部结构并运送至现场；

(b)在现场地面铺设承载板，提供打桩机和吊车的行驶通道；打桩机行走至桩位处插打预制管桩；

(c)打完第一个和第二个桥墩的所有桩基后，安装预制盖梁，浇注预制盖梁与对应的预制管桩之间的接头，完成第一孔桥墩施工，再在第一个和第二个桥墩之间架设第一跨的上部结构；

(d)已架设的上部结构作为预制管桩、预制盖梁及上部结构的纵向运输通道，将预制管桩、预制盖梁及上部结构向前运输到位；承载板吊装前移到第三个桥墩桩位处，前移打桩机和吊车；

(e)打入第三个桥墩的桩基，安装预制盖梁，浇注预制盖梁与对应的预制管桩之间的接头，完成第二孔桥墩施工，再在第二个和第三个桥墩之间架设第二跨的上部结构；

(f)重复步骤(d)～(e)，上、下部纵向同步推进直至完成施工。

本方法以倾斜布置的混合配筋打入式预制管桩作为桥梁基础，以适应高烈度地区桥梁基础的水平抗推能力需求。预制盖梁根据桥梁宽度，采用整幅或分块标准化预制，预制时留出的与管桩尺寸匹配的预留接孔，在现场采用湿接头方式快速与管桩拼接。上部结构采用经济成熟的且方便运输的预制混凝土小箱梁或预制叠合梁。使用拼装就位的全预制桥梁作为运输通道将管桩、和留有桩基接头的盖梁等预制构件运送到位。以可重复利用的承载板作为大型机具的施工运输平台，因此本实用新型能够实现上、下部结构及各设备的同步向前推进，施工时间短，施工安全风险小、经济性良好，对推动草原生态地区，特别是我国西部高原地区交通网络的建设发展有重要意义。

优选的，预制盖梁宽度小于或等于8m时，采用整体预制；盖梁宽度大于8m时，采用分块预制，各分块在现场通过湿接缝连接，湿接缝的宽度控制在40～60cm。

优选的，所述预制管桩的直径为60～80cm，预制管桩的轴线与铅垂线之间的夹角为5～10^o。预制管桩采用圆形或方形均可，直径采用60cm-80cm，预制打入方式成桩，桩基外露一定高度以备连接预制盖梁。为适应高烈度地区抗震需求，提高管桩抵御水平力能力，管桩预设5～10^o的倾角，具体角度根据受力计算和地质条件优选。

优选的，架设上部结构的方法是：预制盖梁安装完成后，在预制盖梁上现浇支座垫石，待支座垫石达到强度后，安装支座，使用架桥机架设上部结构、绑扎梁体及湿接缝钢筋。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型一种适用于草原湿地的全预制拼装结构桥梁，打入式预制管桩作为桥梁基础，避免了传统桩孔灌注桩基础对地下水系的污染，极大减小了对环境敏感性较高的草原湿地生态环境的影响；通过预设倾斜角度提高了管桩基础的抗震性能，可满足较高烈的地区桥梁工程建设的需要。

2、本实用新型一种适用于草原湿地的全预制拼装结构桥梁，桥梁下部结构、上部结构均采用装配式的预制结构，在现场进行拼接，现场的浇筑只是为了起到连接作用，因此相较于现有技术中完全在现场成桩的方式，显著降低了桩基施工周期、实现了提高软土地区常规桥梁建设速度、降低工程造价，提升桥梁工业化程度的效果；同时由于无需现场高填方路基或对桩基进行软基处理，因此对当地地下水系、野生动物迁徙、牧民生活的影响均较小，能够有效减小对环境敏感性较高的草原湿地生态环境的影响。

3、本实用新型一种适用于草原湿地的全预制拼装结构桥梁，以已安梁跨作为预制管桩、预制盖梁及上部结构的纵向运输通道、以可重复利用的承载板作为大型机具的施工运输平台、避免了施工便道建设时软基处理对湿地环境的影响，实现上、下部结构纵向同步推进，施工时间短，施工安全风险小、经济性良好，对推动草原生态地区，特别是西部高原地区交通网络的建设发展有重要意义

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型具体实施例的结构示意图；

图2为本实用新型具体实施例中吊装预制盖梁时的示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-预制管桩，2-预制盖梁，3-承载板，4-台阶，5-槽口，6-插孔，7-上部结构。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1：

如图1与图2所示的一种适用于草原湿地的全预制拼装结构桥梁，包括若干预制盖梁(2)，所述预制盖梁(2)上设置若干呈直线分布的槽口(5)，每个槽口(5)内都设置两个插孔(6)，两个插孔(6)的轴线自上而下各自向预制盖梁(2)的相对两外侧倾斜，每个插孔(6)内均插入相匹配的预制管桩(1)，所述预制管桩(1)的顶端与对应的插孔(6)之间通过现浇混凝土固定；相邻两个预制盖梁(2)上铺设上部结构(7)，所述上部结构(7)为预制小箱梁或预制叠合梁。

本实施例根据地形地貌条件，结合路线需求，确定布线位布设方案，考虑桥墩受力、打桩工艺及经济性，桥梁上部结构选为跨径可选用16米或20米预应力混凝土小箱梁或30米跨径预制工字形钢板叠合梁。盖梁宽度在8米范围采用整体预制，盖梁宽度在8米以上时，采用分块预制，盖梁预制块间湿接缝控制宽度控制在50cm。桩基采用混合配筋预制预应力管桩，圆形或方形均可，直径采用60cm-80cm，预制打入方式成桩，桩基外露一定高度以备连接预制盖梁。为适应高烈度地区抗震需求，提高管桩抵御水平力能力，管桩预设5～10^o的倾角，具体角度根据受力计算和地质条件优选。

实施例2：

如图1与图2所示的一种适用于草原湿地的全预制拼装结构桥梁，在实施例1的基础上，所述预制盖梁2的顶面呈长方形，预制盖梁2上的若干槽口5沿长方形的长轴分布，每个槽口5内的两个插孔6朝长方形的长轴两侧倾斜。所述插孔6内设置台阶4，所述预制管桩1无法自下而上通过所述台阶4。所述预制管桩1的轴线与铅垂线之间的夹角为8^o。所述预制盖梁2为整体预制或分体预制；当预制盖梁2分体预制时，相邻两部分之间通过湿接缝连接。所述预制管桩1为混合配筋预制预应力管桩，所述预制小箱梁为预应力混凝土小箱梁，所述预制叠合梁为预制工字形钢板叠合梁。

本实施例的施工方法为：

(a)根据地形地貌条件、结合路线需求，确定布线位布设方案；考虑桥墩受力、打桩工艺及经济性，确定桥梁上部结构的类型与尺寸；生产预制管桩1、预制盖梁2、上部结构7并运送至现场；

(b)在现场地面铺设承载板3，提供打桩机和吊车的行驶通道；打桩机行走至桩位处插打预制管桩1；

(c)打完第一个和第二个桥墩的所有桩基后，安装预制盖梁2，浇注预制盖梁2与对应的预制管桩1之间的接头，完成第一孔桥墩施工，再在第一个和第二个桥墩之间架设第一跨的上部结构；

(d)已架设的上部结构作为预制管桩1、预制盖梁2及上部结构的纵向运输通道，将预制管桩1、预制盖梁2及上部结构向前运输到位；承载板吊装前移到第三个桥墩桩位处，前移打桩机和吊车；

(e)打入第三个桥墩的桩基，安装预制盖梁2，浇注预制盖梁2与对应的预制管桩1之间的接头，完成第二孔桥墩施工，再在第二个和第三个桥墩之间架设第二跨的上部结构；

(f)重复步骤(d)～(e)，上、下部纵向同步推进直至完成施工。

优选的，预制盖梁2宽度小于或等于8m时，采用整体预制；盖梁宽度大于8m时，采用分块预制，各分块在现场通过湿接缝连接，湿接缝的宽度控制在40～60cm。

优选的，所述预制管桩1的直径为60～80cm，预制管桩1的轴线与铅垂线之间的夹角为5～10^o。

优选的，架设上部结构的方法是：预制盖梁2安装完成后，在预制盖梁2上现浇支座垫石，待支座垫石达到强度后，安装支座，使用架桥机架设上部结构、绑扎梁体及湿接缝钢筋。

实施例3：

采用购买工业成品或建立预制场预制的方法准备预应力桩基、预制盖梁、25米小箱梁等待装配构件。使用已经修好的道路作为运输通道，将待装配构件运送到桥位处。在地面铺设承载板，提供打桩机和吊车的行驶通道。打桩机行走至桩位处插打预制管桩，打完第一个和第二个桥墩的所有桩基后，采用吊机安装预制盖梁，处理接头。现浇桥墩盖梁支座垫石。待支座垫石达到强度后，安装支座，使用架桥机架设25米小箱梁，绑扎梁体及湿接缝钢筋，择机浇筑已完成梁体湿接缝。在架设梁体同时，使用吊机将承压板吊装前移，打桩机通过承载板向前推进一孔桥长至下一个桥墩前方。预制桩使用已完成的引桥运输到待建引桥端，通过侧面吊车吊装就位后，进行桩基的插打，接长。重复上述步骤，实现上下部结构同步拼装推进。待全桥梁体架通后施工护栏、桥面现浇层，待强度达到设计强度后，铺设沥青混凝土，施工桥面标志、标线。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。