一種採用砂石樁整體式基礎結構的暗橋的製作方法
2023-06-04 07:11:56
本實用新型屬於交通設施領域，涉及一種採用砂石樁整體式基礎結構的暗橋。
背景技術：
上世紀八十年代末起，我國高等級公路建設進入了高速發展期，截至2010年底，全國高速公路已建及在建的總裡程達到6.5萬公裡；我省高速公路的通車總裡程截至2011年1月也突破了3000公裡，到2012年我省高速公路規劃通車總裡程將突破4000公裡。眾所周知，橋涵構造物在公路的設計中佔有舉足輕重的地位，我省高速公路的小橋涵的結構形勢、跨徑的選擇主要分中小橋、涵洞兩種。目前中小橋梁的選擇主要是：13、16、20米的空心板或小箱梁；涵洞選擇的主要是2、3、4米跨徑的蓋板涵或≤1.5米的圓管涵，由於橋梁與涵洞之間的跨徑差較大，出現了5～10米之間的橋涵無合適的橋梁形式可供選擇的情況，無法滿足高速公路兩側居民不斷提高的通行要求。
但也由於橋梁與涵洞之間的跨徑差較大，出現了5～10米之間的橋涵無合適的橋梁形勢可供選擇的情況，隨著全社會公共運輸設施的水平不斷提高，對方便公路兩側居民通行的要求也在不斷提高。由於5～10米跨徑空白的現狀，經常造成中小橋涵跨徑選擇出現困難的情況。具體包括有：（1）高速公路跨越山谷，填方高度15～20米，如全山谷路段均設置高架橋，造價較高；中間的溪流或道路採用涵洞又跨徑不足，選擇2跨或3跨空心板橋又出現橋臺過高的情況。（2）隨著我省新農村建設的深入，農村公路得到了大力發展，出現很多村村通的水泥路，路寬4米，兩側通常設有1米的小型灌溉溝，僅僅連接幾個村莊，未來繼續擴寬的可能性不大；該種道路大量的與高速公路交叉，選擇涵洞跨徑過小、無法滿足現狀、群眾意見大；選擇橋梁又跨徑偏大。（3）山區公路部分特殊路段，例如隧道洞口，限於地形條件棄渣困難，需要利用路基填方來消除多餘土方、隧道渣，這種深谷地形往往又需要較大的排水構造物。（4）設置單跨空心板橋，會出現圬工數量巨大的U臺處。
技術實現要素：
為解決以上述橋涵布設的困難，本實用新型提供一種採用砂石樁整體式基礎結構的暗橋，降低板橋結構的位置，從直接承受汽車荷載變為承受路基土壓力及間接分布的汽車荷載；多種的跨徑種類，大範圍的板頂填土高度，能較好的解決中小跨徑橋跨與高橋臺之間的衝突，平衡了提高橋下通行、洩洪能力與工程造價之間關係。5～10米跨徑之間的合適的橋梁結構形式，達到造價經濟合理同時又能滿足較高的橋下通行或洩洪能力。
本實用新型採用的技術方案是：
一種採用砂石樁整體式基礎結構的暗橋，包括橋面板、橋臺和地基三個部分，橋面板與橋臺上的橋墩臺帽連接，橋墩臺帽上設連接墊層，橋臺下方為地基；橋面板採用鋼筋混凝土空心板或/和實心板的結構，橋面板上端水平鋪裝鋼筋混凝土結構層；橋臺的基礎為整體式結構；地基採用砂石樁結構，砂石樁的排列布置在整個橋面板的下方且面積大於橋面板。
橋面板為帶鉸縫的預製板，橋面板的鉸縫與橋墩臺帽之間用錨栓連接。
橋臺由兩邊直立式輕型橋墩和整體式基礎上下連接組成。
暗橋的跨徑為5米，橋面板板寬為1.49米，板高分為四種，分別是：橋面板頂填土高度0.5～3米時，採用板高為0.35米實心板；橋面板頂填土高度3～5米時，採用板高為0.45米圓孔空心板；橋面板頂填土高度5～7米時，採用板高為0.60米方孔空心板；橋面板頂填土高度7米以上時，採用板高為0.8米方孔空心板，橋面板梁端1米長度範圍內箍筋間距為10釐米，中間段範圍內箍筋間距為15釐米。兩邊的橋墩臺帽用於支撐橋面板的支撐面寬度分別為0.48米；直立式輕型橋墩的高度分3米、3.5米、4.5米或5米，直立式輕型橋墩的厚度0.7～0.8米；整體式基礎的高度為110釐米，襟邊寬度40釐米或50釐米。砂石樁的排列布置為：砂石樁樁距為 3～4.5 倍砂石樁樁徑。
暗橋的跨徑為6米，橋面板板寬為1.49米，板高分為四種，分別是：橋面板頂填土高度0.5～3米時，採用板高為0.45米圓孔空心板；橋面板頂填土高度3～5米時，採用板高為0.60米圓孔空心板；橋面板頂填土高度5～6米時，採用板高為0.75米方孔空心板；橋面板頂填土高度6米以上時，採用板高為0.9米方孔空心板；橋面板梁端1.2米長度範圍內箍筋間距為10釐米，中間段範圍內箍筋間距為15釐米。兩邊的橋墩臺帽用於支撐橋面板的支撐面寬度分別為0.48米；直立式輕型橋墩的高度分3米、3.5米、4.5米或5米，直立式輕型橋墩的厚度0.7～0.8米；整體式基礎的高度為120釐米，襟邊寬度50釐米或55釐米。砂石樁的排列布置為：砂石樁樁距為 3～4.5 倍砂石樁樁徑。
暗橋的跨徑為8米，橋面板板寬為1.49米，板高分為四種，分別是：橋面板頂填土高度0.5～2米時，採用板高為0.6米方孔空心板；橋面板頂填土高度2～3米時，採用板高為0.75米方孔空心板；橋面板頂填土高度3～5.5米時，採用板高為0.9米方孔空心板；橋面板頂填土高度5.5～7米時，採用板高為1.0米方孔空心板，橋面板梁端2.2米長度範圍內箍筋間距為10釐米，中間段範圍內箍筋間距為15釐米。兩邊的橋墩臺帽用於支撐橋面板的支撐面寬度分別為0.48米；直立式輕型橋墩的高度分3米、3.5米、4.5米或5米，直立式輕型橋墩的厚度0.7～0.8米；整體式基礎的高度為120釐米，襟邊寬度60釐米。砂石樁的排列布置為：砂石樁樁距為 3～4.5 倍砂石樁樁徑。
暗橋的跨徑為10米，橋面板板寬為1.49米，橋面板頂填土高度0.5～3米時，採用板高為0.9米方孔空心板，橋面板梁端2.2米長度範圍內箍筋間距為10釐米，中間段範圍內箍筋間距為15釐米。暗橋的跨徑為10米，兩邊的橋墩臺帽用於支撐橋面板的支撐面寬度分別為0.48米；直立式輕型橋墩的高度分3米、3.5米、4.5米或5米，直立式輕型橋墩的厚度0.8米；整體式基礎的高度為120釐米，襟邊寬度55釐米。砂石樁的排列布置為：砂石樁樁距為 3～4.5 倍砂石樁樁徑。
本實用新型在滿足功能需要的同時有效縮短橋梁的長度，大量節省工程造價，有良好的經濟效益，可以廣泛的運用於高速公路、一、二級公路及低等級公路；可以減少山區高速公路的棄方，有利於保護環境，有效的解決橋頭跳車這一長期困擾工程界的問題；加大了通道的跨徑，大大提高了周邊群眾的滿意度，在取得良好經濟效益的同時也取得良好的社會效益。
附圖說明
圖1是本實用新型的整體結構示意圖。
圖2是本實用新型的局部結構示意圖。
附圖標記：橋面板1，橋臺2，直立式輕型橋墩21，整體式基礎22，地基3。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步的說明，然而，本實用新型的範圍並不限於下述實施例。
實施例1：
採用砂石樁整體式基礎結構的跨徑為5米的暗橋
（1）橋面板：
橋面板1選用鋼筋混凝土實心板和空心板兩者結合的形式。在橋面板的上端水平鋪裝有10釐米厚的鋼筋混凝土結構，其砼標號與受力板相同，混凝土強度等級為C40。
暗橋的跨徑為5米，橋面板1為帶鉸縫的預製板，橋面板1的寬度為1.49米，橋面板的高度為0.35米、0.45米、0.60米、0.8米,共4種板高。
其中h＝0.35米的實心板，對應橋面板頂填土高度0.5～3米；
h＝0.45米的圓孔空心板，對應橋面板頂填土高度3～5米，頂板厚8釐米，底板厚12釐米，圓孔直徑25釐米；
h＝0.6米的方孔空心板，對應橋面板頂填土高度5～7米，頂板厚13釐米，底板厚12釐米，豎壁厚15釐米，方孔103x35釐米；
h＝0.8米的方孔空心板，對應橋面板頂填土高度7～11.5米，頂板厚13釐米，底板厚12釐米，豎壁厚15釐米，方孔103x55釐米。
計算板的縱向受力鋼筋和箍筋時，考慮了5釐米混凝土鋪裝參與受力；且在空心板上埋設剪力鍵，保證橋面鋪裝與空心板共同受力。
跨徑為5米時，橋面板梁端1米長度範圍內箍筋間距為10釐米，中間段範圍內箍筋間距為15釐米。
（2）橋臺：
橋臺採用整體式橋臺結構，整體式橋臺結構由直立式輕型橋墩21和整體式基礎22上下連接組成，整體式基礎22為單層整板式的擴大基礎。
直立式輕型橋墩21在豎直荷載方向能夠較好的承受上部構造傳來的路基土重量、汽車荷載，不能承受橋面板1傳遞的水平力，結構尺寸較小，經濟指標較好。
由於本實施例橋面板採用的是板式結構，橋面板1無水平推力，直立式輕型橋墩21在滿足受力要求的同時，有較好的經濟指標。
整體式基礎要求的地基承載力比較小，圬工數量較大、造價較高。暗橋的整體式基礎主要用於承載力較差的地基條件。
暗橋的淨跨徑為5米，兩邊的橋墩臺帽用於支撐橋面板1的支撐面寬度分別為0.48米，橋面板1的鉸縫與橋墩臺帽之間用錨栓連接，橋墩臺帽上設1釐米厚的油毛氈。橋面板1的計算跨徑5.5米。5米跨徑暗橋整體式基礎22的高度為110釐米，襟邊寬度40或50釐米。
直立式輕型橋墩的高度分3米、3.5米、4.5米、5米，適合各種通車淨空的要求。直立式輕型橋墩的厚度0.7～0.8米,採用C30鋼筋混凝土，主受力鋼筋直徑φ16。
整體式擴大基礎採用C25混凝土，按柔性基礎設計，主受力鋼筋直徑φ25，間距10釐米。
（3）地基：
暗橋的布設往往位於地勢低洼，易積水的山窪裡，地基承載力不會太高，針對暗橋的基礎形式，遵照《公路橋涵地基與基礎設計規範》（JTG D63-2007）、《建築地基處理技術規範》（JGJ 79-2002），地基選擇砂石樁結構。
砂石樁結構地基：碎石樁、砂樁和砂石樁總稱為砂石樁，是指採用振動、衝擊或水衝等方式在軟弱地基中成孔後，再將砂或碎石擠壓入已成的孔中，形成大自徑的砂石所構成的密實樁。比砂石樁法早期主要用於擠密砂土地基，隨著研究和實踐的深化，特別是高效能專機具出現後，應用範圍個斷擴大。為提高其在粘性土中的處理效果，砂石樁填料由砂擴展礫及碎石。
砂石樁用於鬆散砂土、粉土、粘性土、素填土及雜填土地基，主要靠砂石樁的擠密和施工中的振動作用使砂石樁周圍土的密度增大，從而使地基的承載能力提高，壓縮性降低。國內外的實際工程經驗證明砂石樁法處理砂土及填土地基效果顯著並已得到廣泛應用。砂石樁結構不宜用於淤泥或淤泥質粘土的地基。砂石樁結構用於處理軟粘土、飽和粘土地基必須十分慎重，由於軟粘土含水量高、透水性差，砂石樁結構很難發揮擠密效用，其主要作用是部分置換並與軟粘土構成複合地基，同時加速軟土的排水固結，從而增大地基土的強度，提高軟基的承載力。在軟粘土、飽和粘土中應用砂石樁結構有成功的經驗，也有失敗的教訓,使用時必須對控制變形。
砂石樁結構地基的效果受地層、土質、施工機械、施工方法、填砂石的性質和數量、砂石樁排列和間距等多種因素的綜合影響，較為複雜。國內外雖已有不少實踐，並曾進行了一些試驗研究，積累了一些資料和經驗，但是有關設計參數如樁距、灌砂石最以及施工質量的控制等仍須通過施工前的現場試驗才能確定。砂石樁距不能過小，也不宜過大，根據經驗提出砂石樁樁距一般可控制在 3～4.5 倍砂石樁樁徑之內。合理的砂石樁樁逕取決於具體的機械能力和地層土質條件。當合理的砂石樁樁距和砂石樁的排列布置確定後，一根砂石樁所承擔的處理範圍即可確定。土層密度的增加靠其孔隙的減小，把原上層的密度提高到要求的密度，孔隙要減小的數量可通過計算得出。這樣可以設想只要灌入的砂石料能把需要減小的孔隙都充填起來，那麼土層的密度也就能夠達到預期的數值。
實施例2：
採用砂石樁整體式基礎結構的跨徑為6米的暗橋
（1）橋面板：
考慮暗橋結構往往設在交通條件不便利、施工隊伍技術能力不是很強的條件下實施，橋面板選用鋼筋混凝土空心板形式，同時為了提高結構的耐久性，保證各塊板之間的共同受力，在橋面板的上端水平鋪裝有10釐米厚的鋼筋混凝土結構，其砼標號與受力板相同，混凝土強度等級為C40。
暗橋的跨徑為6米，橋面板為帶鉸縫的預製板，橋面板的寬度為1.49米，橋面板的高度為0.45米、0.60米、0.75米、0.9米,共4種板高。
其中h＝0.45米圓孔空心板，對應橋面板頂填土高度0.5～3米，頂板厚8釐米，底板厚12釐米，圓孔直徑25釐米；
h＝0.6米方孔空心板，對應橋面板頂填土高度3～5米，頂板厚13釐米，底板厚12釐米，豎壁厚15釐米，方孔103x35釐米；
h＝0.75米方孔空心板，對應橋面板頂填土高度5～6米，頂板厚13釐米，底板厚12釐米，豎壁厚15釐米，方孔103x50釐米；
h＝0.9米方孔空心板，對應橋面板頂填土高度6～10米，頂板厚13釐米，底板厚12釐米，豎壁厚15釐米，方孔103x55釐米。
計算板的縱向受力鋼筋和箍筋時，考慮了5釐米混凝土鋪裝參與受力；且在空心板上埋設剪力鍵，保證橋面鋪裝與空心板共同受力。
跨徑為6米時，橋面板梁端1.2米長度範圍內箍筋間距為10釐米，中間段範圍內箍筋間距為15釐米。
（2）橋臺：
橋臺採用整體式橋臺結構，整體式橋臺結構由兩邊直立式輕型橋墩21和整體式基礎22上下連接組成，整體式基礎22為單層整板式的擴大基礎。
暗橋的淨跨徑為6米，兩邊的橋墩臺帽用於支撐橋面板1的支撐面寬度分別為0.48米，橋面板1的鉸縫與橋墩臺帽之間用錨栓連接，橋墩臺帽上設1釐米厚的油毛氈。橋面板1的計算跨徑6.5米。6米跨徑暗橋整體式基礎22的高度為120釐米，襟邊寬度50或55釐米。
直立式輕型橋墩21的高度分3米、3.5米、4.5米、5米，適合各種通車淨空的要求。直立式輕型橋墩21的厚度0.7～0.8米,採用C30鋼筋混凝土，主受力鋼筋直徑φ16。
單層整板式的擴大基礎採用C25混凝土，按柔性基礎設計，主受力鋼筋直徑φ25，間距10釐米。
（3）地基：
同實施例1，地基選擇砂石樁結構。
實施例3：
採用砂石樁整體式基礎結構的跨徑為8米的暗橋
（1）橋面板：
暗橋的跨徑為8米，橋面板選用鋼筋混凝土空心板形式，橋面板1為帶鉸縫的預製板，橋面板1的寬度為1.49米，橋面板1的高度為0.6米、0.75米、0.90米、1.0米，共4種板高。
其中，h＝0.6米的方孔空心板，對應橋面板頂填土高度0.5～2米，頂板厚13釐米，底板厚12釐米，豎壁厚15釐米，方孔103x25釐米；
h＝0.75米的方孔空心板，對應橋面板頂填土高度2～3米，頂板厚13釐米，底板厚12釐米，豎壁厚15釐米，方孔103x50釐米；
h＝0.9米的方孔空心板，對應橋面板頂填土高度3～5.5米，頂板厚13釐米，底板厚12釐米，豎壁厚15釐米，方孔103x65釐米；
h＝1.0米的方孔空心板，對應橋面板頂填土高度5.5～7米，頂板厚13釐米，底板厚12釐米，豎壁厚15釐米，方孔103x75釐米。
板上設10釐米厚的鋼筋混凝土鋪裝層，混凝土強度等級為C40。計算板的縱向受力鋼筋和箍筋時，考慮了5釐米混凝土鋪裝參與受力；且在空心板上埋設剪力鍵，保證橋面鋪裝與空心板共同受力。
橋面板1的淨跨徑8米，計算跨徑8.5米,主鋼筋採用φ28，間距6～8釐米，箍筋直徑為φ12。橋面板梁端2.2米長度範圍內箍筋間距為10釐米，中間段範圍內箍筋間距為15釐米。
（2）橋臺：
橋臺採用整體式橋臺結構，整體式橋臺結構由直立式輕型橋墩21和整體式基礎22上下連接組成，整體式基礎22為單層整板式的擴大基礎。
由於8米暗橋跨徑較大，對地基的承載力要求較高，採用整體式基礎。
暗橋的淨跨徑為8米，兩邊的橋墩臺帽用於支撐橋面板1的支撐面寬度分別為0.48米，橋面板1的鉸縫與橋墩臺帽之間用錨栓連接，橋墩臺帽上設1釐米厚的油毛氈。橋面板1的計算跨徑8.5米。整體式基礎22的高度為120釐米，襟邊寬度60c。
直立式輕型橋墩21的高度分3米、3.5米、4.5米、5米，適合各種通車淨空的要求。直立式輕型橋墩21的厚度0.7～0.8米,採用C30鋼筋混凝土，主受力鋼筋直徑φ16。
整體式基礎22採用C25混凝土，按柔性基礎設計，主受力鋼筋直徑φ25，間距10釐米。
（3）地基：
同實施例1，地基選擇砂石樁結構。
實施例4：
採用砂石樁整體式基礎結構的跨徑為10米的暗橋
（1）橋面板：
暗橋的跨徑為10米，橋面板為帶鉸縫的預製板，橋面板的寬度為1.49米，橋面板的高度為0.90米。
h＝0.9米的方孔空心板，對應橋面板頂填土高度0.5～3米，頂板厚13釐米，底板厚12釐米，豎壁厚15釐米，方孔103x65釐米。
橋面板上設10釐米厚的鋼筋混凝土鋪裝層，混凝土強度等級為C40。計算板的縱向受力鋼筋和箍筋時，考慮了5釐米混凝土鋪裝參與受力；且在空心板上埋設剪力鍵，保證橋面鋪裝與空心板共同受力。
橋面板的淨跨徑10米，計算跨徑10.5米,主鋼筋採用φ28，間距6～8釐米，箍筋直徑為φ12。橋面板梁端2.2米長度範圍內箍筋間距為10釐米，中間段範圍內箍筋間距為15釐米。
（2）橋臺：
橋臺採用整體式橋臺結構，整體式橋臺結構由直立式輕型橋墩21和整體式基礎22上下連接組成，整體式基礎為單層整板式的擴大基礎。
由於10米暗橋跨徑較大，對地基的承載力要求較高，故採用整體式基礎。
暗橋的淨跨徑為10米，兩邊的橋墩臺帽用於支撐橋面板1的支撐面寬度分別為0.48米，橋面板1的鉸縫與橋墩臺帽之間用錨栓連接，橋墩臺帽上設1釐米厚的油毛氈。橋面板1的計算跨徑10.5米。整體式基礎22的高度為120釐米，襟邊寬度55釐米。
直立式輕型橋墩的高度分3米、3.5米、4.5米、5米，適合各種通車淨空的要求。直立式輕型橋墩的厚度0.8米,採用C30鋼筋混凝土，主受力鋼筋直徑φ16。整體式基礎22採用C25混凝土，按柔性基礎設計，主受力鋼筋直徑φ25，間距10釐米。
（3）地基：
同實施例1，地基選擇砂石樁結構。