包覆rpc防冻融板的桥梁水中墩结构及其施工方法
【专利摘要】本发明涉及一种包覆RPC防冻融板的桥梁水中墩结构及其施工方法。水中墩由于水位变幅区冻融交替发生，易造成表面剥蚀。本发明自下而上依次为钻孔桩、承台和混凝土墩身，混凝土墩身下部包覆RPC预制板，由单板拼接封闭组成，底端与承台的连接处的外侧浇筑有防护混凝土块，防护混凝土块中预埋有封闭箍筋和三根环形钢筋；RPC拼接单板端部的内棱设置有一道预埋角钢，相邻两块RPC拼接单板拼接后预留缝隙，通过在两道预埋角钢内侧焊接连接钢板完成拼接，缝隙内填充有密封胶。本发明采用RPC预制板作为水中桥墩防护隔离层，保护主体混凝土免受冻融破坏，解决严寒地区耐久性设计中关键的混凝土抗冻融问题，大幅节约投资，更为经济合理。
【专利说明】包覆RPC防冻融板的桥梁水中墩结构及其施工方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于桥梁工程【技术领域】，具体涉及一种包覆RPC防冻融板的桥梁水中墩结 构及其施工方法。
【背景技术】
[0002] 我国的东北地区，冬季寒冷漫长，最冷月平均气温在-13. 5?-17. 5°C，极端最低 气温达-39. 5°C，属于严寒地区，而且沿线水网发达、河流众多，较大河流有万泉河、凡河、 辽河、马仲河、东辽河、新开河、伊通河、饮马河、第二松花江、拉林河、运梁河等，均属常年有 水河流，不同季节间水位变幅明显，东北某铁路跨越上述河流桥梁有二十余座，水中桥墩较 多，根据分析判断及实际调查，在水位变幅区由于冻融交替发生，极易造成混凝土表面剥 蚀。根据既有线桥涵工程的调查及沿线公务部门反映，存在明显的混凝土冻融破坏问题，这 不仅会增加使用过程中的维护整修费用，必要时需进行工程整治，不但影响工程的正常使 用，而且会过早结束结构的使用年限，造成严重的资源浪费，因此，混凝土抗冻融耐久性成 为必须解决的问题。 现有的方法有两种： 1、增加混凝土添加剂 在混凝土中掺入特殊研制的添加剂，通过提高混凝土的致密性以期达到抗冻融效果， 但在一些有此类要求的工程中的实际应用效果并不理想。这种类型的添加剂往往需要增加 水泥用量，如施工中搅拌不均，易使混凝土产生裂纹，反而影响混凝土的耐久性。
[0003] 2、外包钢板 在有些寒冷地区采用了外包钢板的方法，施工简便，对钢板也采取了一定的防绣措施， 但仍存在工程投资较大，而且钢板易锈蚀影响其外观及耐久性，实际实施效果不理想，需要 新的思路、新方法解决存在问题。
[0004] 内容 本发明的目的是提供一种包覆RPC防冻融板的桥梁水中墩结构及其施工方法，有效保 护桥梁水中墩主体混凝土免受冻融破坏。
[0005] 本发明所采用的技术方案是： 包覆RPC防冻融板的桥梁水中墩结构，自下而上依次为钻孔桩、承台和混凝土墩身，其 特征在于： 混凝土墩身下部环周包覆RPC预制板，RPC预制板由若干平板形的RPC拼接单板和弧 板形的RPC拼接单板拼接封闭组成； RPC预制板底端与承台的连接处的外侧，环周浇筑截面呈直角三角形的防护混凝土块， 防护混凝土块中预埋有封闭箍筋和三根环形钢筋，环形钢筋布置在封闭箍筋的角点位置。
[0006] RPC拼接单板的厚度为4cm，外侧光滑，内侧拉毛，底端沉入承台顶面下2cm。
[0007] RPC拼接单板端部的内棱设置有一道预埋角钢，相邻两块RPC拼接单板拼接后预 留缝隙，通过在两道预埋角钢内侧焊接连接钢板完成拼接，缝隙内填充有密封胶。
[0008] 两道预埋角钢之间的角钢缝隙宽度为2cm ; 相邻两块RPC拼接单板的缝隙宽度为lcm。
[0009] 两道预埋角钢两侧设置有伸入RPC拼接单板的预埋钢筋，呈直线，且端部弯回。 [0010] 两道预埋角钢总布置宽度大于连接钢板的宽度，连接钢板端部与两道预埋角钢焊 接后形成角焊缝。
[0011] 包覆RPC防冻融板的桥梁水中墩结构的施工方法，其特征在于： 步骤一：现场施做钻孔桩及承台后，在承台顶面施做混凝土墩身的钢模板； 步骤二：在工厂预制RPC拼接单板，于RPC拼接单板端部的内棱预制一道预埋角钢，预 埋角钢内侧预制一根端部弯曲的预埋钢筋； 步骤三：把预制好的RPC拼接单板运至现场，置于钢模板内壁，在相邻两块RPC拼接单 板的两道预埋角钢上焊接一块连接钢板，完成连接拼装； 步骤四：在钢模板内浇筑混凝土，施做混凝土墩身； 步骤五：待混凝土墩身成型达到强度后，拆除钢模板，露出RPC预制板，在相邻两块RPC 拼接单板之间的缝隙和角钢缝隙内填充密封胶； 步骤六：于RPC预制板底端与承台的连接处的外侧，环周浇筑截面呈直角三角形的防 护混凝土块，防护混凝土块中预埋封闭箍筋和三根环形钢筋。
[0012] 本发明具有以下优点： 本发明针对环境采用抗冻融性能良好RPC (Reactive Powder Concrete,活性粉末混凝 土）板作为水中桥墩防护隔离层，利用该材料的超高抗渗性与抗冻融性能，以保护主体混凝 土免受冻融破坏，解决严寒地区耐久性设计中关键的混凝土抗冻融问题。
[0013] 另外，一个实体墩采用外包RPC板比采用耐候钢板节约2. 1万元，全线共有约130 个桥墩需要进行防冻融设计，因此全线采用外包RPC板可节约投资数百万元，比采用外包 耐候钢方案更经济，而且不会锈蚀耐久性更好，颜色与混凝土相近，外观效果更佳，最为重 要的是RPC板比外包钢板耐久性更好，可以在工程整个生命周期内起到保护作用，所的方 法比现有技术更为经济合理。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1为本发明立面图。
[0015] 图2为B处大样图。
[0016] 图3为I-Ι截面图。
[0017] 图4为A处大样图。
[0018] 图5为弧板形RPC拼接单板和平板形RPC拼接单板的立面图和截面图。
[0019] 图中，1-承台，2-RPC预制板，3-混凝土墩身，4-封闭箍筋，5-环形钢筋，6-防护混 凝土块，7-预埋钢筋，8-密封胶，9-预埋角钢，10-角焊缝，11-连接钢板。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合【具体实施方式】对本发明进行详细的说明。
[0021] 本发明所涉及的包覆RPC防冻融板的桥梁水中墩结构，如图1所示，自下而上依次 为钻孔桩、承台1和混凝土墩身3,混凝土墩身3下部环周包覆RPC预制板2, RPC预制板2 由若干平板形的RPC拼接单板和弧板形的RPC拼接单板拼接封闭组成。如图3所示，混凝 土墩身3两侧外壁为弧形壁，选用弧板形的RPC拼接单板，可每隔30°设置一块；中部外壁 为直壁，选用平板形的RPC拼接单板。RPC拼接单板的厚度为4cm，外侧光滑，内侧拉毛，底 端沉入承台1顶面下2cm。
[0022] RPC预制板2底端与承台1的连接处的外侧，环周浇筑截面呈直角三角形的防护混 凝土块6,防护混凝土块6中预埋有封闭箍筋4和三根环形钢筋5,环形钢筋5布置在封闭 箍筋4的角点位置。
[0023] RPC拼接单板端部的内棱设置有一道预埋角钢9,相邻两块RPC拼接单板拼接后预 留缝隙，通过在两道预埋角钢9内侧焊接连接钢板11完成拼接，缝隙内填充有密封胶8,选 用双组份聚硫建筑密封胶HF-3。两道预埋角钢9两侧设置有伸入RPC拼接单板的预埋钢 筋7,呈直线，且端部弯回。两道预埋角钢9之间的角钢缝隙宽度为2cm，相邻两块RPC拼接 单板的缝隙宽度为lcm。两道预埋角钢9总布置宽度大于连接钢板11的宽度，连接钢板11 端部与两道预埋角钢9焊接后形成角焊缝10。
[0024] 具体施工步骤如下： 步骤一：现场施做钻孔桩及承台1后，在承台1顶面施做混凝土墩身3的钢模板； 步骤二：在工厂预制RPC拼接单板，于RPC拼接单板端部的内棱预制一道预埋角钢9， 预埋角钢9内侧预制一根端部弯曲的预埋钢筋7 ; 步骤三：把预制好的RPC拼接单板运至现场，置于钢模板内壁，在相邻两块RPC拼接单 板的两道预埋角钢9上焊接一块连接钢板11，完成连接拼装； 步骤四：在钢模板内浇筑混凝土，施做混凝土墩身3 ; 步骤五：待混凝土墩身3成型达到强度后，拆除钢模板，露出RPC预制板2,在相邻两块 RPC拼接单板之间的缝隙和角钢缝隙内填充密封胶8 ; 步骤六：于RPC预制板2底端与承台1的连接处的外侧，环周浇筑截面呈直角三角形的 防护混凝土块6,防护混凝土块6中预埋封闭箍筋4和三根环形钢筋5。
[0025] RPC (Reactive Powder Concrete)是活性粉末混凝土的简称，它是继高强、高性能 混凝土之后开发出的超高强度、高韧性、高耐久、体积稳定性良好的水泥基材料。RPC材料内 部结构致密、缺陷少，根据加拿大的试验资料，300次快速冻融循环后材料强度没有损失，50 次含冰盐冻融循环后重量损失率平均低于8g/m2,几乎可以忽略不计。在常规混凝土的抗冻 融性能很难达到理想的状态情况下，利用该材料的超高抗渗性与抗冻融性能，提出外包RPC 保护板提高水中墩主体混凝土抗冻融性能的新方法。
[0026] 在外包范围相同的情况下，采用4cm厚RPC板与1cm钢板比较如下：
【权利要求】
1. 包覆RPC防冻融板的桥梁水中墩结构，自下而上依次为钻孔桩、承台（1)和混凝土墩 身（3)，其特征在于： 混凝土墩身（3)下部环周包覆RPC预制板（2)，RPC预制板（2)由若干平板形的RPC拼 接单板和弧板形的RPC拼接单板拼接封闭组成； RPC预制板（2)底端与承台（1)的连接处的外侧，环周浇筑截面呈直角三角形的防护混 凝土块（6)，防护混凝土块（6)中预埋有封闭箍筋（4)和三根环形钢筋（5)，环形钢筋（5)布 置在封闭箍筋（4)的角点位置。
2. 根据权利要求1所述的包覆RPC防冻融板的桥梁水中墩结构，其特征在于： RPC拼接单板的厚度为4cm，外侧光滑，内侧拉毛，底端沉入承台（1)顶面下2cm。
3. 根据权利要求2所述的包覆RPC防冻融板的桥梁水中墩结构，其特征在于： RPC拼接单板端部的内棱设置有一道预埋角钢（9)，相邻两块RPC拼接单板拼接后预 留缝隙，通过在两道预埋角钢（9)内侧焊接连接钢板（11)完成拼接，缝隙内填充有密封胶 (8)。
4. 根据权利要求3所述的包覆RPC防冻融板的桥梁水中墩结构，其特征在于： 两道预埋角钢（9)之间的角钢缝隙宽度为2cm ; 相邻两块RPC拼接单板的缝隙宽度为lcm。
5. 根据权利要求4所述的包覆RPC防冻融板的桥梁水中墩结构，其特征在于： 两道预埋角钢（9)两侧设置有伸入RPC拼接单板的预埋钢筋（7)，呈直线，且端部弯回。
6. 根据权利要求5所述的包覆RPC防冻融板的桥梁水中墩结构，其特征在于： 两道预埋角钢（9)总布置宽度大于连接钢板（11)的宽度，连接钢板（11)端部与两道预 埋角钢（9)焊接后形成角焊缝（10)。
7. 包覆RPC防冻融板的桥梁水中墩结构的施工方法，其特征在于： 步骤一：现场施做钻孔桩及承台（1)后，在承台（1)顶面施做混凝土墩身（3)的钢模 板； 步骤二：在工厂预制RPC拼接单板，于RPC拼接单板端部的内棱预制一道预埋角钢 (9)，预埋角钢（9)内侧预制一根端部弯曲的预埋钢筋（7); 步骤三：把预制好的RPC拼接单板运至现场，置于钢模板内壁，在相邻两块RPC拼接单 板的两道预埋角钢（9)上焊接一块连接钢板（11)，完成连接拼装； 步骤四：在钢模板内浇筑混凝土，施做混凝土墩身（3); 步骤五：待混凝土墩身（3)成型达到强度后，拆除钢模板，露出RPC预制板（2)，在相邻 两块RPC拼接单板之间的缝隙和角钢缝隙内填充密封胶（8); 步骤六：于RPC预制板（2)底端与承台（1)的连接处的外侧，环周浇筑截面呈直角三角 形的防护混凝土块（6)，防护混凝土块（6)中预埋封闭箍筋（4)和三根环形钢筋（5)。
【文档编号】E01D21/00GK104060527SQ201410296471
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】刘彦明, 李承根, 徐振中, 陈应陶, 吴少海, 屈建增, 陈勇, 刘琛, 许云生 申请人:中铁第一勘察设计院集团有限公司