超靜定墩柱或樁基主動託換結構的製作方法

2023-06-02 00:36:51

專利名稱：超靜定墩柱或樁基主動託換結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及主動託換結構，尤其涉及一種超靜定主動託換結構。
背景技術：
目前，最早的大型託換工程之一是英國的Winchester大教堂，在託換加固之前，已 經持續下沉了 900年之久，在二十世紀初由一位潛水工在水下挖坑，穿過泥炭和粉土而 到達礫石層，用混凝土包填實而進行基礎託換。基礎託換技術歷史悠久，但直到二十世 紀三十年代興建美國紐約市的地下鐵路時才得到迅速發展。在早期的地下鐵道工程中，
需要託換加固工程的數量大，類型多，規模大，由於當時支撐技術己經取得了很大的進 展，因而託換工程在技術上是可行的。
當前國內外的城市向大型化和現代化方向發展，大量高層建築的興建，城市人口高 度的集中，對於交通、通風、商業及其它人民生活設施的修建，提出了更高的要求，市 區空間已越來越狹窄，唯一的出路是向地下發展，建造地下鐵道、商場和其他許多地下 設施。這些地下建築往往要穿越部分高層建築或重要的歷史建築物，這就需要對原有建 築物的基礎進行託換加固處理；加之古建築所需託換的數量繁多，原有建築物需進行改 建、加層或加大使用荷載時，也需要採用託換技術，這也促進託換技術趨向大型化和向 綜合性方向發展。加固託換技術能有效地保護原有建築或古建文物，對於在特殊條件下 的施工有極重要的作用，它是解決城市建設施工難題的一種重要手段，是一項全新的高 度綜合性的技術，涉及水文地質、工程地質、土力學、結構力學等多學科，對勘察、監 測、結構設計、施工組織和科學研究等都提出了很實際的課題。尤其是德國在二戰後， 許多城市的擴建和改造過程中，特別是在修建地下鐵道工程中，大量地採用了綜合託換 技術，積累了豐富的經驗，取得了顯著的成績，並已將該項託換技術編入了德國工業標 準(匿)。
我國的託換工程數量和規模隨著基本建設的發展也在不斷增長，在託換技術方面， 如錨杆加壓糾偏、錨杆靜壓樁、基礎減壓和加強剛度法、鹼液加固、浸水糾偏、掏土糾 偏、千斤頂整體頂升以及在溼陷性黃土地基上的多種託換方法等都有很大的創新和特色。 我國的託換技術雖然起步較晚，但隨著大規模建設事業的發展，託換技術處於方興未艾 和蓬勃發展的時期。
在國內外的地下工程建設和地鐵建設中都遇到過樁基託換問題，樁基託換涉及土木 工程技術的多個方面，具有綜合性強、各專業結合要求高、環境和安全突出等特點。
在國內外樁基託換的工程實踐中，較有代表性的有下列四個
第一個是採用主動託換技術的R本京都地鐵車站，其特點是託換樁的軸力較高(軸力達到585噸)，託換時對被託換樁進行了沉降監測，對託換時被託換樁的沉降進行嚴 格控制，控制標準為上頂l.Omm、沉降3.0mm。它一次施加5850kN力，結構物被頂升 0.68mm，而截樁後沉降實際為3.2mm，略超出位移控制目標值。
第二個是採用被動託換技術的廣州地鐵東站，其特點是樁基軸力和直徑較小(最 大託換設計荷載為250噸、最大直徑僅800mm)，託換樁數量多(約150根)，託換施 工措施簡單，樁頂變形不能進行人為控制。
第三個是採用主動託換技術的深圳地鐵的百貨廣場樁基託換工程，其特點是託換樁 的軸力高(軸力達到1890噸)，託換時對被託換樁進行了沉降監測，對託換時被託換樁 的沉降進行嚴格控制，6根被託換柱最大與最小沉降量分別為3.69mm和2.07mm，周邊 鄰近結構柱最大沉降量為7.77 mm;被託換柱及其相鄰梁板進行了全面檢查，未發現新 增裂縫和既有裂縫發展。充分證明了採用主動託換技術進行百貨廣場大軸力樁基託換是 成功的。
第四個也是採用主動託換技術的深圳地鐵的廣深鐵路橋樁基託換工程，該工程的特 點為(l)工程處於深圳市商業最繁華地帶，對鐵路橋的加固會長時段佔用道路寬度，須 進行交通疏解，廣深鐵路橋下各種路用和民用管線分布錯綜複雜須進行精確定位和拆遷； (2)廣深鐵路高速和準高速列車運行繁忙，列車動荷載給樁基託換施工帶來更大困難；(3) 託換處的廣深鐵路橋連續梁結構要求嚴格控制託換橋墩的變形和位移警戒值。施工監控 和操作精確度要求，。線路弔扣軌和基礎託換技術難度大。(4)施工項目多且複雜，包括 旋噴樁圍護、地層注漿加固、施作挖孔樁、鋼支架和弔扣軌加固線路預應力託換梁施工 及基礎頂升託換操作等，整個施工過程必須對鐵路橋進行全程監測，確保各項位移變形、 沉降值控制在允許範圍內。主動託換完成之後，被託換橋墩最大升高值為3mm;地鐵暗 ^截樁通過鐵路橋下3個月後，橋墩沉降趨於穩定，累計最大沉降值1.8mm，遠小於沉降 最大允許值5.0mm的警戒值，託換施工達到預期要求。
以上託換工程均為採用兩根新樁和簡支實體託換梁結構託換單根墩柱或樁基。當需 要同時對兩個墩柱進行主動託換時，或所託換樁基或墩柱承受的荷載過大時，上述託換 結構將難以適用。

實用新型內容
本實用新型的目的正是為了克服上述現有技術中的不足，提供一種能夠對至少兩根 相鄰墩柱或樁基進行同時託換、能夠增強承載能力的超靜定墩柱或樁基主動託換結構。
本實用新型是通過下述技術方案予以實現的 一種超靜定墩柱或樁基主動託換結構， 包括新樁、託換大梁，所述大梁是由橫梁、縱梁、頂板、底板構成的空間連續格構式結 構，所述橫梁為至少三個，所述縱梁為至少兩個，所述新樁為至少兩排，連接在橫梁的 下面，每排新樁至少為2根。
所述橫梁為5個，所述縱梁為2個，每排新樁為3根。 所述橫梁為3個，每排新樁為2根。所述新樁是摩擦樁。 所述新樁長為40 90m。
所述橫梁與需要託換的原墩柱或樁基間設置有抗剪結構，抗剪結構採用在原墩柱或 樁基上採用植筋方式預埋抗剪鋼筋，並在原墩柱或樁基上開鑿抗滑槽。
本實用新型的有益效果是橫梁、縱梁、頂、底板及新樁等構件形成空間連續格構 式託換結構，託換結構的橫梁與需要託換的原墩柱或樁基間通過抗剪措施連接成整體受 力的結構，被託換墩柱或樁基傳遞下來的荷載通過託換結構的橫梁、.縱梁及新樁共同受 力，承擔荷載，保證需要託換的結構物的安全、穩定；本實用新型實現了對兩根及兩根 以上的墩柱或樁基同時進行託換處理。為其他工程對多根墩柱進行同時託換奠定了基礎； 本實用新型的新樁採用的是摩擦樁。實現了摩擦樁在託換結構中的應用，使託換結構可 在較為不利的地質條件下也能成功實施。空間連續格構式託換結構採用多棵新樁作為單 排新樁，解決了由於所託換樁基或墩柱承受的荷載過大，而一側單根新樁承載力不足以 承擔託換荷載的技術問題。多根縱梁的布置和頂底板的設置也使得託換結構的整體剛度 相較以往採用的單根託換梁的結構增強很多，大大增強了託換結構的承載能力。


圖1是本實用新型平面結構示意圖； 圖2是本實用新型立面結構示意圖； 圖3是圖1的A-A剖視圖。
圖中1、縱梁，2、橫梁，3、新樁，4、頂板，5、底板，6、墩柱。
具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述
如圖1至圖3所示， 一種超靜定墩柱或樁基主動託換結構，包括新樁3、託換大梁， 所述大梁是由橫梁、縱梁l、頂板4、底板5構成的空間連續格構式結構，所述橫梁為五 個，所述縱梁1為兩個，所述新樁3為三排，連接在橫梁的下面，每排新樁3為三根。 同時託換兩個墩柱6。
實施步驟如下
步驟一施工新樁3，待新樁檢測無質量缺陷後，於樁頂布置千斤頂及其機械自鎖裝
置，新樁3是摩擦樁，長度為40 90m。
步驟二施工託換大梁的縱梁l、橫梁A2-1、橫梁C2-3、橫梁E2-5，布置樁頂水平 約束，施工墩柱錨筋和企口，(即在墩柱上採用植筋方式預埋抗剪鋼筋，並在原墩柱或 樁基上開鑿抗滑槽。)待澆築縱梁、橫梁A、 C、 E的混凝土強度達到9(m後，先張拉橫梁 A、 C、 D預應力鋼筋一半的預應力，再張拉縱梁的預應力鋼筋，再張拉橫梁A、 C、 D預應 力鋼筋剩餘一半的預應力。步驟三施工橫梁B2-2、橫梁D2-4，待澆築橫梁B、 D的混凝土強度達到90%後，張 拉橫梁B、 D的預應力鋼筋，澆注託換大梁的頂板和底板，至此已完成託換大梁的澆注。 橫梁B、 D與需要託換的墩柱之間形成了抗剪結構。
歩驟四千斤頂向上施加頂升力，新樁頂與託換大梁之間的頂升力分10級達到100% 託換荷載，以便新樁儘快完成大部分沉降，在每級加載完成穩定至少一小時後進行下級 加載。
步驟五千斤頂卸載至託換荷載的85%，穩定後分步截墩，如沉降接近控制值，則 停止截墩，並頂升託換大梁，沉降穩定後再截墩，重複操作直至完成墩柱的截斷。墩柱 截斷後在託換大梁與託換新樁之間墊穩支墊，此時需要保留千斤頂頂升的可操作性。
步驟六後期觀測，待新樁沉降穩定，託換大梁變形穩定，且不需要進行變形調整
後，進行託換大梁和新樁的連接，最終完成託換。
本實施例同時託換兩根墩柱，託換大梁的空間連續格構式結構採用五個橫梁、兩個 縱梁，新樁三排，每排三根。但本實用新型的結構並不限於此，例如當需要託換三根墩 柱時，本實用新型的託換大梁就要採用七個橫梁，新樁四排，新樁的單排數量根據荷載 情況也可採用四根、五根等，同理，縱梁根據荷載分布情況，也可視具體情況可採用三 個或四個等。
當然本實用新型也可用於託換一根墩柱，此時可利用本實用新型託換大梁的空間連 續格構式結構及與其相連的單排多根新樁，解決由於所託換墩柱承受的荷載過大，而一 側單根新樁承載力不足以承擔託換荷載的技術問題。多根縱梁的布置和頂底板的設置也 使得託換結構的整體剛度相較以往採用的單根託換梁的結構增強很多，大大增強了託換
結構的承載能力。例如橫梁為3個，每排新樁為2個。
儘管上面結合附圖對本實用新型的優選實施例進行了描述，但是本實用新型並不局 限於上述的具體實施方式
，只要主動託換結構的託換大梁採用由橫梁、縱梁、頂板、底 板構成的空間連續格構式結構，連接在大梁下的單排新樁為兩根以上，均落在本實用新 型的保護範圍內，例如本實用新型也可用於託換樁基。上述的具體實施方式
僅僅是示意 性的，並不是限制性的，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實 用新型宗旨和權利要求所保護的範圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬於本實用 新型的保護範圍之內。
權利要求1. 一種超靜定墩柱或樁基主動託換結構，包括新樁、託換大梁，其特徵是，所述大梁是由橫梁、縱梁、頂板、底板構成的空間連續格構式結構，所述橫梁為至少三個，所述縱梁為至少兩個，所述新樁為至少兩排，連接在橫梁的下面，每排新樁至少為兩根。
2. 根據權利要求1所述的超靜定墩柱或樁基主動託換結構，其特徵是，所述橫梁為 5個，所述縱梁為2個，每排新樁為3根。
3. 根據權利要求1所述的超靜定墩柱或樁基主動託換結構，其特徵是，所述橫梁為 3個，每排新樁為2根。
4. 根據權利要求3所述的超靜定墩柱或樁基主動託換結構，其特徵是，所述新樁是 摩擦樁。
5. 根據權利要求4所述的超靜定墩柱或樁基主動託換結構，其特徵是，所述新樁長 為40 90ra。
6. 根據權利要求1 5之一所述的超靜定墩柱或樁基主動託換結構，其特徵是，所述 橫梁與需要託換的墩柱或樁基間設置有抗剪結構，抗剪結構採用在原墩柱或樁基上採用 植筋方式預埋抗剪鋼筋，並在原墩柱或樁基上開鑿抗滑槽。
專利摘要本實用新型公開了一種超靜定墩柱或樁基主動託換結構，包括新樁、託換大梁，所述大梁是由橫梁、縱梁、頂板、底板構成的空間連續格構式結構，所述橫梁為至少三個，所述縱梁為至少兩個，所述新樁為至少兩排，連接在橫梁的下面，每排新樁至少為兩根。本實用新型由橫梁、縱梁、頂、底板及新樁等構件形成空間連續格構式託換結構，託換結構的橫梁與需要託換的原墩柱或樁基間通過抗剪措施連接成整體受力的結構，被託換墩柱或樁基傳遞下來的荷載通過託換結構的橫梁、縱梁及新樁共同受力，承擔荷載，保證需要託換的結構物的安全、穩定；本實用新型實現了對兩根及兩根以上的墩柱或樁基同時進行託換處理。
文檔編號E02D37/00GK201268854SQ20082014205
公開日2009年7月8日 申請日期2008年9月19日 優先權日2008年9月19日
發明者劉文江, 劉旭鍇, 華龍海, 濤 孫, 景 曹, 李宏祥, 焦佔武, 剛 熊, 王豔寧, 羅昊衝, 譚玉寶, 賀志雄, 趙培軍, 陳明貴, 黃思勇 申請人:天津市市政工程設計研究院