专利名称：一种设置桩承台基础及其施工方法
技术领域：
本发明涉及一种桥梁基础及其施工方法，尤其涉及一种设置桩承台基础及其施工方法。
背景技术：
目前，在桥梁建造领域，普遍采用钻孔桩承台基础。传统桩承台基础采用桥梁基础原位浇筑桩和承台，原位浇筑桩和承台在陆地上有着较强的技术经济优势，但是在水中存在较多安全、质量问题，特别是深水中，不能采用一般的土围堰、木板桩围堰等防水技术施工，必须配备防水、防土 (沙)，防冲刷、防滑坡，并可以支撑基坑的临时围护结构，即围堰，即使采用围堰进行水中钻孔桩承台基础施工，仍然存在施工操作困难、工程质量安全难以保证、施工进度缓慢等缺点
发明内容
本发明的目的是提供一种结构设计合理、施工方法可靠、能保证工程质量和安全、可应用于江河湖海深水的设置桩承台基础及其施工方法。本发明是通过以下技术方案实现的本发明的设置桩承台基础，包括桩，所述桩为竖向，所述桩上部设置承台板，所述承台板为水平设置，所述桩和所述承台板采用现浇混凝土连接，所述现浇混凝土的底部设有临时止水气囊。本发明的上述的设置桩承台基础的施工方法，包括桩为原位钻孔和浇筑，承台板为陆上预制场场内预制，预制完毕的承台板通过陆路或水路运输至桥位，通过水上起重设备吊装承台板，按设置桩承台基础施工方法步骤进行设置桩承台基础施工。由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的设置桩承台基础及其施工方法，由于包括桩，桩为竖向，桩上部设置承台板，承台板为水平设置，桩和所述承台板采用现浇混凝土连接，现浇混凝土的底部设有临时止水气囊。桩为原位钻孔和浇筑，承台板为陆上预制场场内预制，预制完毕的承台板通过陆路或水路运输至桥位，通过水上起重设备吊装承台板，按设置桩承台基础施工方法步骤进行设置桩承台基础施工。可实现桩承台基础的分开预制和拼装，减少了位处江河湖海桥梁修建深水基础深水、潮流、航运、生态等不利因素影响，减少施工困难、保证工程质量安全且加快施工进度。从应用实例来看本发明结构设计合理、施工方法可靠，可广泛应用于江河湖海桥梁深水基础建造。
图I为本发明的具体实施实例的设置桩承台基础的平面结构示意图；图2为本发明的具体实施实例的设置桩承台基础的立面结构示意图；图3为图2的A-A剖面结构示意图4为图2的B-B剖面结构示意图；图5a、图5b为本发明中的桩的结构示意图；图6为本发明中临时止水气囊的结构示意图；图7a至图7f为本发明的施工方法步骤的示意图。附图标记说明I-桩；2_承台板；3_现浇混凝土 ；4_临时止水气囊；5_下段桩；6_上段桩；7_水平环形扁钢；8-钢管；9_预留孔道；10_环形钢制套筒；11_下段封底现浇混凝土 ；12_上段 承台现浇混凝土。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明的方法进行详细的描述本发明的设置桩承台基础，其较佳的具体实施方式
是包括桩，所述桩为竖向，所述桩上部设置承台板，所述承台板为水平设置，所述桩和所述承台板采用现浇混凝土连接，所述现浇混凝土的底部设有临时止水气囊。所述桩包括下段桩和上段桩，所述上段桩横截面为圆形，直径大于所述下段桩，所述上段桩为钢管和钢筋混凝土复合材料结构，所述下段桩为钢筋混凝土结构，所述承台板为整体钢筋混凝土结构，所述临时止水气囊为充气橡胶。所述上段桩的外层为内壁焊接有多道水平环形扁钢的钢管，所述钢管深入地基不小于2m，且深入所述承台板不小于lm，相邻的水平环形扁钢的竖向间距不小于lm。所述承台板为长方体，所述承台板内部竖向根据所述桩设计位置和数量预留孔道，所述预留孔道为变截面齿状柱，所述预留孔道的下侧有环形钢制套筒，所述环形钢制套筒内径大于所述上段桩外径，所述环形钢制套筒的高度不小于2m，所述临时止水气囊设于所述环形钢制套筒的底部，所述现浇混凝土浇注于所述预留孔道和环形钢制套筒内。所述现浇混凝土包括下段封底现浇混凝土和上段承台现浇混凝土，所述下段封底现浇混凝土顶面高程与承台板混凝土底面相同，所述上段承台现浇混凝土顶面与承台板混凝土顶面相同。本发明的上述的设置桩承台基础的施工方法，其较佳的具体实施方式
包括桩为原位钻孔和浇筑，承台板为陆上预制场场内预制，预制完毕的承台板通过陆路或水路运输至桥位，通过水上起重设备吊装承台板，按设置桩承台基础施工方法步骤进行设置桩承台基础施工。所述的设置桩承台基础施工方法步骤为A、在陆上设置承台板预制场，预制承台板，对孔道混凝土处理和凿毛，承台板孔道内的钢筋外露在桥梁基础设计位置搭设桩基施工平台和承台板吊装平台，制造钢管，在设计桩位处插打钢管至设计高程，钢管兼做钢护筒，钻孔，灌注桩；B、待桩混凝土强度达到设计强度，拆除桩基施工平台，在灌注桩设计高程位置安装尚未充气的临时止水气囊；C、通过陆运和水运方式运输承台板至设计桥位，使用浮吊吊装承台板至承台板吊装平台并临时固结，通过承台板预留孔道和环形钢制套筒套至已浇筑完毕的桩上至设计高程;
D、对临时止水气囊充气，封闭环形钢制套筒止水，水下浇筑下段封底混凝土至环形钢制套筒顶面；E、待封底混凝土达到设计强度，在抽干的预留孔道内进行干作业，处理桩头，完成承台板钢筋绑扎和浇筑上段承台现浇混凝土；F、待上段承台现浇混凝土强度达到设计要求，拆除浮吊承台板吊装平台。具体实施例如图I 图6所示，包括根据设计计算确定数量的桩1，所述桩I均为竖向，顺桥向布置间距为3. 2m,横桥向布置间距为4. 2m,上部设置承台板2,所述承台板2为水平设置,承台板厚度为3. 5m,所述桩I和所述承台板2采用现浇混凝土 3连接，所述现浇混凝土 3的底部设有临时止水气囊4，在浇筑所述现浇混凝土 3连接过程中采用临时止水气囊4止水。所述桩I包括下段桩5和上段桩6，所述上段桩6横截面为圆形，所述下段桩5为钢筋混凝土结构，桩径为I. 2m，所述上段桩6为钢管和钢筋混凝土复合材料结构，桩径为 I. 4m。所述承台板2为整体钢筋混凝土结构，所述临时止水气囊4为充气橡胶制品。所述上段桩6外层为多道内壁焊接有水平环形扁钢7的钢管8，所述钢管8根据设计计算要求确定，且深入地基2m，深入承台板lm，深入地基部分钢管壁厚为32mm，其余钢管壁厚为22mm。所述水平环形扁钢7与所述钢管8内壁焊接，所述水平环形扁钢7厚度为16mm，竖向间距为lm，水平环形扁钢I环向上共布置20个直径为60mm的孔。所述承台板2为长方体，除顶面外其他平面倒角处均倒圆角，倒圆角半径为6cm，所述承台板内部竖向根据所述桩I设计位置、数量预留孔道9，孔道直径约为260cm，所述预留孔道9为变截面齿状柱，所述预留孔道9下侧有环形钢制套筒10，所述环形钢制套筒10内径为240cm，所述环形钢制套筒10根据水压设计计算确定，高度为2m。所述现浇混凝土 3包括下段封底现浇混凝土 11和上段承台现浇混凝土 12，所述下段封底现浇混凝土 11顶面高程与承台板2混凝土底面相同，所述上段承台现浇混凝土顶面与承台板2混凝土顶面相同。桩I为原位钻孔和浇筑，承台板2为陆上预制场场内预制，预制完毕的承台板2通过陆路或水路运输至桥位，通过水上起重设备吊装承台板2，按设置桩承台基础施工方法步骤进行设置桩承台基础施工，所述的设置桩承台基础施工方法步骤包括如图7a至图7f所示I、在陆上设置承台板预制场，预制承台板2，对孔道9混凝土处理和凿毛，承台板2钢筋外露。在桥梁基础设计位置搭设桩基施工平台和承台板吊装平台，制造钢管8，在设计桩位处插打钢管8至设计高程，钢管8兼做钢护筒，钻孔，灌注桩I ;2、待桩I混凝土强度达到设计强度，拆除桩基施工平台，在灌注桩I设计高程位置安装尚未充气的临时止水气囊4 ；3、通过陆运和水运方式运输承台板2至设计桥位，使用浮吊吊装承台板2至承台板吊装平台并临时固结，通过承台板2预留孔道9和环形钢制套筒套10至已浇筑完毕的桩I上至设计高程4、对临时止水气囊4充气，封闭环形钢制套筒10止水，浇筑下段封底混凝土 11至环形钢制套筒10顶面；5、待封底混凝土 11达到设计强度，在抽干的预留孔道9内进行干作业，处理桩I桩头，完成承台板2钢筋绑扎和浇筑上段承台现浇混凝土 12 ；6、待上段承台现浇混凝土 12强度达到设计要求，拆除浮吊承台板吊装平台，完成施工。应用本发明的设置桩承台基础及其施工方法，可实现桩承台基础的分开预制和拼装，减少了位处江河湖海桥梁修建深水基础深水、潮流、航运、生态等不利因素影响，减少施工困难、保证工程质量和安全且加快施工进度，其设计原理是设置桩承台基础的结构主要由桩、承台板、现浇混凝土、临时止水气囊等组成，所述桩在桥梁水中原位现浇建造，所述承台板在陆地上预制场工厂化制造，确保大体积混凝土工程质量，两种主要组成部分分开建造，减小了在江河湖海深水中构筑围堰建造承台板对工程安全、质量、环境、工期等的不良影响。所述桩包括下段桩和上段桩，上段桩横截面为圆形，直径大于下段桩，所述上段桩为钢管和钢筋混凝土复合材料结构，所述钢管在施工过程中兼作钻桩灌桩护筒，在竖向高度上所述钢管覆盖了桩反弯矩荷载效应区域，并与钢筋混凝土材料共同组成复合材料结构 共同参与受力，提升了结构的可靠度和安全性，所述钢管内壁焊接有水平环形扁钢作剪力环，水平环形扁钢有效的提升桩上端的抗复杂应力和抗剪能力，同时增加了钢管内混凝土与钢管的粘聚和握着，使钢管和混凝土更有效的组成复合材料，提升桩的可靠性；所述承台板为长方体，除顶面外其他平面倒角处均设置为倒圆角，使预制场预制承台板采用机械化模板自动装模、脱模成为可能，并保证了承台板的质量与美观，所述承台板内部竖向根据所述桩设计位置、数量预留孔道，所述预留孔道为变截面齿状柱，采用该种变截面齿状柱形式在施工过程中可方便液压内模自动装模脱模，在承台板与桩的浇筑过程中方便混凝土施工、保证混凝土密实度，特别是在桩承台使用过程中可提高桩与承台的联结能力、提高承台板的抗冲切能力，所述预留孔道下侧有环形钢制套筒，所述环形钢制套筒内径大于所述上段桩外径，所述环形钢制套筒在施工过程中作临时闭水围堰，同时作封底混凝土模板；所述现浇混凝土包括下段封底现浇混凝土和上段承台现浇混凝土，所述下段封底现浇混凝土底面高程与环形钢制套筒相同，顶面高程与承台板混凝土底面相同，所述下段封底现浇混凝土作封底混凝土使用，实现了上段承台现浇混凝土干作业。所述临时止水气囊为主要止水结构，使用橡胶做临时止水气囊可提升在水下环境的止水效果，所述临时止水气囊并作下段封底现浇混凝土底模用，与环形钢制套筒、下段封底现浇混凝土共同组成上段承台现浇混凝土止水结构。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种设置桩承台基础，其特征在于，包括桩(I)，所述桩(I)为竖向，所述桩(I)上部设置承台板(2)，所述承台板(2)为水平设置，所述桩(I)和所述承台板(2)采用现浇混凝土(3 )连接，所述现浇混凝土( 3 )的底部设有临时止水气囊(4 )。
2.根据权利要求I所述的设置桩承台基础，其特征在于，所述桩(I)包括下段桩(5)和上段桩(6)，所述上段桩(6)横截面为圆形，直径大于所述下段桩(5)，所述上段桩(6)为钢管和钢筋混凝土复合材料结构，所述下段桩(5)为钢筋混凝土结构，所述承台板(2)为整体钢筋混凝土结构，所述临时止水气囊(4)为充气橡胶。
3.根据权利要求2所述的设置桩承台基础，其特征在于，所述上段桩(6)的外层为内壁焊接有多道水平环形扁钢(7)的钢管(8)，所述钢管(8)深入地基不小于2m，且深入所述承台板(2)不小于lm，相邻的水平环形扁钢(7)的竖向间距不小于lm。
4.根据权利要求I所述的设置桩承台基础，其特征在于，所述承台板(2)为长方体，所述承台板内部竖向根据所述桩(I)设计位置和数量预留孔道(9)，所述预留孔道(9)为变截面齿状柱，所述预留孔道(9)的下侧有环形钢制套筒(10)，所述环形钢制套筒(10)内径大于所述上段桩(6)外径，所述环形钢制套筒(10)的高度不小于2m，所述临时止水气囊(4)设于所述环形钢制套筒(10)的底部，所述现浇混凝土(3)浇注于所述预留孔道(9)和环形钢制套筒(10)内。
5.根据权利要求4所述的设置桩承台基础，其特征在于，所述现浇混凝土(3)包括下段封底现浇混凝土(11)和上段承台现浇混凝土(12)，所述下段封底现浇混凝土(11)顶面高程与承台板(2)混凝土底面相同，所述上段承台现浇混凝土(12)顶面与承台板(2)混凝土顶面相同。
6.一种权利要求I至5任一项所述的设置桩承台基础的施工方法，其特征在于，包括 桩(I)为原位钻孔和浇筑，承台板(2)为陆上预制场场内预制，预制完毕的承台板(2)通过陆路或水路运输至桥位，通过水上起重设备吊装承台板(2)，按设置桩承台基础施工方法步骤进行设置桩承台基础施工。
7.根据权利要求6所述的设置桩承台基础的施工方法，其特征在于，所述的设置桩承台基础施工方法步骤为 A、在陆上设置承台板预制场，预制承台板(2)，对孔道(9)混凝土处理和凿毛，承台板(2)孔道(9)内的钢筋外露在桥梁基础设计位置搭设桩基施工平台和承台板吊装平台，制造钢管(8)，在设计桩位处插打钢管(8)至设计高程，钢管(8)兼做钢护筒，钻孔，灌注桩(I); B、待桩(I)混凝土强度达到设计强度，拆除桩基施工平台，在灌注桩(I)设计高程位置安装尚未充气的临时止水气囊(4)； C、通过陆运和水运方式运输承台板(2)至设计桥位，使用浮吊吊装承台板(2)至承台板吊装平台并临时固结，通过承台板(2)预留孔道(9)和环形钢制套筒套(10)至已浇筑完毕的桩(I)上至设计高程； D、对临时止水气囊(4)充气，封闭环形钢制套筒(10)止水，水下浇筑下段封底混凝土(11)至环形钢制套筒(10)顶面； E、待封底混凝土(11)达到设计强度，在抽干的预留孔道(9)内进行干作业，处理桩(I)桩头，完成承台板(2)钢筋绑扎和浇筑上段承台现浇混凝土(12)； F、待上段承台现浇混凝土(12)强度达到设计要求，拆除浮吊承台板吊装平台。
全文摘要
本发明公开了一种设置桩承台基础及其施工方法，包括桩，桩为竖向，桩上部设置承台板，承台板为水平设置，桩和所述承台板采用现浇混凝土连接，现浇混凝土的底部设有临时止水气囊。桩为原位钻孔和浇筑，承台板为陆上预制场场内预制，预制完毕的承台板通过陆路或水路运输至桥位，通过水上起重设备吊装承台板，按设置桩承台基础施工方法步骤进行设置桩承台基础施工。可实现桩承台基础的分开预制和拼装，减少了位处江河湖海桥梁修建深水基础深水、潮流、航运、生态等不利因素影响，减少施工困难、保证工程质量安全且加快施工进度。结构设计合理、施工方法可靠，可广泛应用于江河湖海桥梁深水基础建造。
文档编号E02D27/14GK102767189SQ20121027055
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月31日 优先权日2012年7月31日
发明者张立青, 徐惠纯, 李闻, 杨少宏, 程慧林, 罗九林 申请人:中铁第五勘察设计院集团有限公司