一种拱形低墩连续梁桥基础及施工方法与流程

本发明是一种桥梁建造施工，尤其涉及一种拱形低墩连续梁桥基础及施工方法。

背景技术：

1、流溪河大桥结构因为市政工程景观美化的设计要求，以及尽量控制桥梁两端引桥的过渡距离，故设计为低墩拱形连续梁桥形式；相对于传统高墩桥梁，对于低墩连续梁桥结构，主墩高度越低，截面越大，则其刚性越大，桥梁在外力作用下主墩传导给承台及其桩基础的拉拔力则更强；故流溪河大桥的低墩桥梁墩身高度较低导致柱墩刚度较大，在其承台和桩基础的设计也需要进行充分的考虑，应该注重加强承台和桩基础的抗震和抗拔能力，以确保桥梁的结构稳定安全。

2、本技术以流溪河大桥主墩桩基施工为背景，流溪河特大桥场区揭露石炭系基岩以石灰岩为主，是典型的岩溶地质区，溶洞强烈发育，溶蚀裂隙复杂，在如此复杂多变的岩溶地区进行大直径桩基施工，工程难度不言而喻，岩溶区串珠溶洞的桩基施工，一直是岩溶区桩基施工的重点与难点，溶洞的桩基础施工具有不可预见性、危险性，对比传统桩基施工，更需要注意桩基的承载力等以确保公路或桥梁整体的承载力、避免后期出现沉降等问题，若溶洞处理方法不当，往往会造成掉钻、卡锤、埋锤、漏浆、塌孔、断桩等事故发生，甚至严重影响桥梁的结构安全。

3、为了解决以上难题，本技术在桩基结构上进行改进，不仅针对低墩连续桥梁的桩基础抗拔力需求进行定量估算，使其满足抗拔要求，而且在岩溶地区施工过程中，通过设置护筒装置保证桩基结构的可靠性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种拱形低墩连续梁桥及施工方法，设置低矮曲面墩，同时在桩基结构设置双层钢筋，可以保证连续桥梁桩基础结构在外力作用下可以很好的承受拉拔的作用力。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种拱形低墩连续梁桥基础，包括连续梁主体和若干个桥墩，所述连续梁主体为拱形变截面连续梁结构，若干个所述桥墩设置在所述连续梁主体的下方，并支撑所述连续梁主体，所述若干个桥墩包括两个主墩，每一所述主墩通过承台对主墩进行支撑，所述承台下设置有桩基结构，所述桩基结构设有护筒和钢筋笼，所述护筒套接在钢筋笼外，与所述钢筋笼固定连接；

4、所述主墩为低矮曲面墩，所述低矮曲面墩自承台到连续梁主体下方的横截面逐渐增大，在主墩承台及桩基抗震、抗风结构设计，即进行拉拔力设计计算时，应考虑低矮曲面墩由于主墩结构刚性较大对承台及桩基础拉拔力的放大影响，设定扁平比e如下列计算公式：

5、e＝a/h

6、其中a为主墩横截面的边长或直径，h为主墩墩身高度；

7、根据上述得承台或桩基础的设计拉拔力如下列公式：

8、f设＝f计*(1+e)

9、其中f设为承台或桩基础的设计拉拔力，其中f计为主墩的计算拉拔力；

10、针对低矮曲面墩，选用扁平比e作为表征其刚性所导致的拉拔力影响系数。

11、作为本发明优选地技术方案，对应取主墩最大扁平比emax作为影响系数，来估算其对应桩基础的抗拔力设计需求，即最大扁平比中amax取最大主墩横截面的边长或直径。

12、作为本发明优选地技术方案，主墩横截面为圆形，其扁平比中a取其圆的直径；主墩横截面为方形，其扁平比中a取方形的最长边。

13、作为本发明优选地技术方案，所述主墩由墩身分界线划分成上主墩和下主墩两段，所述下主墩是自承台标高到墩身分界线的斜面部分；所述上主墩是自墩身分界线到连续梁主体下的曲面部分。该主墩外立面形状类似于开口向上的花瓶形墩身，可以保证美观的同时还可以做到墩身足够低还能保证其承载力。

14、作为本发明优选地技术方案，所述桩基结构内设有双层钢筋的钢筋笼，所述钢筋笼的外层主筋通过若干根长筋和若干根短筋径向间隔环绕布置而成，所述外层主筋外壁通过螺旋筋进行焊接固定，所述外层主筋的内壁设置有外层加劲箍并通过焊接固定，所述钢筋笼的内层主筋由若干根钢筋环绕而成，并设在外层主筋内侧，所述内层主筋内壁每隔若干米设置一个加劲箍，所述加劲箍上设有内三角撑，所述内三角撑沿着桩长按相同平面位置自上而下对齐排列；所述螺旋筋由两段螺距不同的螺旋筋单元组成，所述第二段螺旋筋单元的螺距是第一段螺旋筋单元螺距的2倍；所述外层/内层加劲箍四周设置有定位筋，每若干米设置一组、每组布置有若干个所述定位筋。

15、进一步优选地，所述钢筋笼采用焊接成形，加劲箍采用双面焊接；所述钢筋笼的钢筋均采用hrb400钢筋。

16、本发明一种拱形低墩连续梁桥基础的施工方法，包括桩基结构的施工方法，具体包含以下步骤：

17、s1、施工准备：测量纵横以及跨度坐标等，确定桩位；然后进行地质钻探，确定设计桩长；最后勘察桩基施工范围内的实用场地，确定桥梁桩基施工面；

18、s2、钻孔平台搭设：钻孔平台采用钢管桩基础，上部结构采用贝雷梁作为上部承重结构，承重结构顶铺设工字钢和钢板作为桥面结构，钢管桩采用振动锤进行插打，插打完成后安装上部结构和钢面板；

19、s3、开孔护筒埋设：钻孔平台搭设完成后，在平台顶设导向装置，利用打桩锤预埋开孔护筒，要求钢护筒进入强风化岩不小于50cm；同时开孔护筒的埋设必须保证开孔护筒顶面中心与设计桩位偏差不得大于5cm，倾斜度不得大于1/200(0.5％)，以满足下一步对溶洞处理时内护筒护网跟进的工艺要求。

20、s4、内护筒跟进及溶洞处理：在埋设开孔护筒的中心处，采用内护筒跟进处理岩溶地区的溶洞，内护筒埋设完成后更换桩锤继续冲进，溶洞采用片石、粘土、袋装水泥三相混合体(重量比例：6.5：3：0.5)进行回填造壁处理；

21、s5、钢筋笼的制作与安装：所述钢筋笼在钢筋加工场分节段制作，每一节钢筋笼首先安装外层主筋，随后安装外层加筋箍；然后安装内层主筋，随后安装内层加筋箍；最后安装内三角撑、螺旋筋及定位筋；

22、桩基钢筋笼的设计笼长根据桩长进行调整，所述钢筋笼按标准节长度12～13m分节制作，顶笼、中笼均为标准节，底笼为调整节，加工成型的双层钢筋笼运输至现场安装对接，利用吊机逐节接长下放至桩基孔，沿护筒内壁垂直向下将钢筋笼下放到位，其中，三节钢筋笼通过直螺纹套筒对主筋进行匹配连接，同一连接区段上主筋接头数量不得大于50％，相邻接头间距为35d且不小于500mm；最后将已经对接好的钢筋笼放置桩基孔中；

23、s6、水下混凝土灌注：向桩基孔内浇筑桩身混凝土，完成桩基施工。

24、作为本发明的优选技术方案，所述桩基结构施工方法步骤s3中所述导向装置共设置两层，第一层导向装置固定于平台顶面；第二层导向装置利用平台钢管桩设置，即钢管桩上焊接牛腿，牛腿上铺设i25a工字钢，并与牛腿焊接，第二层导向装置安装时需采取吊锤球的方法，保证两层导向架相互垂直；所述开孔护筒的限位采用在导向装置四边居中设置大直径螺栓，螺杆与螺母焊接锁定，每根螺杆边缘距离护筒外缘设计位置10mm。

25、作为本发明的优选技术方案，所述桩基结构施工方法步骤s5，所述主筋安放在半圆安装台上，主筋安装完后安放加劲箍，校正好加劲箍与主筋的垂直度，然后点焊固定；主筋布置完后进行螺旋筋安放，螺旋筋按设计间距分段套进点焊在主筋上，在钢筋笼长度方向上在主筋上焊接定位筋，定位筋对应加劲箍沿圆周按设计要求等距布置。

26、综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明桥梁为三跨连续梁，连续梁主体为变截面连续梁结构，三跨连续梁通过两个低矮曲面墩进行支撑，关于该变截面低矮曲面墩，对主墩承台及桩基的拉拔力设计计算时，为了考虑低矮曲面墩由于主墩结构刚性较大对承台及桩基础拉拔力的放大影响，引入扁平比公式，主墩横截面边长或直径与主墩墩身高度之比，作为表征其刚性所导致的拉拔力影响系数，a取最大主墩横截面的边长或直径，也就是连续梁主体与主墩连接处为最大主墩横截面，在最大主墩横截面处承受的拉拔力最大，当对应取主墩最大扁平比emax作为影响系数，即可估算得到其对应桩基础的抗拔力设计需求，同时保证桩基础的抗拔力设计需求在安全值内，从而提高整个主墩承台抗震、抗风结构的可靠性和稳定性，因此该低矮曲面墩能承受三跨连续梁振动时产生的向上拉拔的作用力。

27、为了继续提高低矮曲面墩的抗拔性能，在桩基结构中设置双层钢筋的钢筋笼，双层钢筋是为了增强低矮曲面墩的受力能力，使其能够承受在桥梁振动过程中产生的向上拉拔力，外层主筋沿着钢筋笼周向间隔布置短筋和长筋，是为了增强混凝土柱的抗侧移扭转能力，提高其整体稳定性，这样设置的目的是为了保证低矮曲面墩在桥梁振动过程中的安全性和可靠性。此外，采用低矮曲面墩还可以减少对交通的干扰，提高道路的通行效率，同时本发明设计方案相比其他高墩形式，拱形低墩连续梁桥不仅整体美观，还具有造价较低、施工难度较小等优点。