一种组合式水中桥梁桩基及其施工方法与流程

本发明涉及桥梁工程，具体涉及一种组合式水中桥梁桩基及其施工方法。

背景技术：

1、桥梁一般由上部构造、下部结构、支座和附属构造物组成，上部结构又称桥跨结构，是跨越障碍的主要结构；下部结构包括桥台、桥墩和基础；支座为桥跨结构与桥墩或桥台的支承处所设置的传力装置；附属构造物则指桥头搭板、锥形护坡、护岸、导流工程等。

2、目前，水中桥梁桩基主要采用钻孔灌注桩，由于施工条件限制，混凝土灌注过程中无法有效振捣，且易混入泥沙等杂质，严重降低桩身混凝土质量；受冲刷、水蚀等环境影响，桩身上部易出现混凝土剥落、钢筋锈蚀、粗骨料外露等病害，严重时可导致水蚀断桩、桩头与承台脱空，危及桥梁运营安全，后期养护加固成高昂。若采用预制桩混凝土桩可保障桩身质量，但由于直径较小，承载能力难以满足深水桥梁桩基的需要。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种组合式水中桥梁桩基及其施工方法，以解决水中桥梁桩基桩头部混凝土剥落、钢筋锈蚀、粗骨料外露等病害。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明的第一方面提供了一种组合式水中桥梁桩基，包括现场浇筑的钻孔灌注桩和预制并节段拼装在钻孔灌注桩上的预应力混凝土空心管；钻孔灌注桩内设有钢筋笼，钻孔灌注桩上部采用扩大桩头，在钢筋笼的上部设置承托，在承托的外周设有用于围挡后浇混凝土的钢护筒；预应力混凝土空心管包括下节段空心管；钻孔灌注桩浇筑混凝土至承托以上，并凿除桩头不密实混凝土至设计现浇段顶部标高；下节段空心管安装在承托上；在钻孔灌注桩和下节段空心管的连接处浇筑混凝土形成后浇混凝土段，后浇混凝土段的高度不小于1m，下节段空心管埋入钻孔灌注桩的混凝土密实区0.5m以上。

4、进一步地，钢筋笼外设有箍筋，箍筋在扩大桩头下方1m范围内进行加密；在钢筋笼的主筋上焊接外扩钢筋并在外扩部位的下侧设置支撑钢筋以形成承托。

5、进一步地，主筋在承托处向上伸出形成预留钢筋；预应力混凝土空心管还包括一节与承台连接的上节段空心管和位于上下节段之间的一节或多节中间节段空心管，各节段空心管的下部均设有对应预留钢筋的钢筋穿孔，下节段空心管和中间节段空心管的顶部均设有与钢筋穿孔相对应的预留钢筋，各节段空心管均设有相对应的预应力筋穿设孔，下节段空心管的底部对应预应力筋穿设孔的位置设有预应力筋锚固端预留孔，各钢筋穿孔均设有一上一下两个侧孔，下节段空心管的预应力筋穿设孔的底部和上节段空心管的预应力筋穿设孔的顶部各设有一个侧孔；各节段空心管拼装时，钢筋穿孔对齐预留钢筋，各预应力筋穿设孔上下对齐形成预应力通道，在预应力通道中穿设预应力钢筋并在顶部进行张拉；拼装完成后，从各钢筋穿孔下方的侧孔以及下节段空心管的预应力筋穿设孔的底部侧孔灌浆，直至从相应的侧孔溢出后封闭各个侧孔，上节段空心管的顶部设有向上并向外的预留钢筋，设置承台后连接钢筋并浇筑混凝土。

6、本发明的第二方面提供了一种组合式水中桥梁桩基的施工方法，其用于实施本发明第一方面提供的组合式水中桥梁桩基，包括如下步骤：

7、步骤s1，钻孔灌注桩的钢筋笼的制作以及预应力混凝土空心管各节段的预制；其中，钻孔灌注桩上部采用扩大桩头，在钢筋笼的上部设置承托；

8、步骤s2，钻孔；其中，在钻孔灌注桩的钢筋笼的承托的外周设置用于围挡后浇混凝土的钢护筒，以浇筑形成扩大桩头；其中，钢护筒内壁涂有脱模剂；

9、步骤s3，下放钢筋笼并浇筑形成钻孔灌注桩；

10、步骤s4，钻孔灌注桩强度达到要求后且完成桩基完整性检测后，凿除桩头松散混凝土，露出预留钢筋，清理混凝土表面和钢筋表面，采用高强混凝土对外露面的混凝土面进行整平；

11、步骤s5，分节段拼装预应力混凝土空心管的各节段；其中，相应的预留钢筋应插入到相应的钢筋穿孔中；

12、步骤s6，穿束张拉；

13、步骤s7，倒灌浆；各钢筋穿孔以及预应力通道均采用下入上出的压注灌浆方式进行灌浆；

14、步骤s8，在钻孔灌注桩与预应力混凝土空心管的连接部位浇筑混凝土；其中，浇筑的混凝土形成后浇混凝土段，后浇混凝土段的高度不小于1m，预应力混凝土空心管埋入钻孔灌注桩的混凝土密实区0.5m以上；

15、步骤s9，连接段混凝土达到设计强度50%后，拔除钢护筒；

16、步骤s10，设置承台后连接钢筋并浇筑混凝土。

17、进一步地，在步骤s1中，预应力混凝土空心管各节段包括一个下节段空心管、一个上节段空心管以及一个或多个中间节段空心管，各节段空心管的下部均设有钢筋穿孔，下节段空心管和中间节段空心管的顶部均设有与钢筋穿孔相对应的预留钢筋，各节段空心管均设有预应力筋穿设孔，下节段空心管的底部对应预应力筋穿设孔的位置设有预应力筋锚固端预留孔，各钢筋穿孔均设有一上一下两个侧孔，下节段空心管的预应力筋穿设孔的底部和上节段空心管的预应力筋穿设孔的顶部各设有一个侧孔，上节段空心管的顶部设有向上并向外的预留钢筋；各节段空心管的长度为5-10m，直径为1.5-5m，壁厚为15-25cm，采用c50以上高强混凝土浇筑成型。

18、进一步地，在步骤s1中，钻孔灌注桩的钢筋笼总长度应满足高于冲刷线，在钢筋笼的主筋上焊接外扩钢筋并在外扩部位的下侧设置支撑钢筋以形成承托，主筋在承托处向上伸出以形成预留钢筋。

19、进一步地，在步骤s2中，对应钻孔灌注桩下部的钻孔直径为桩基设计直径，在钢筋笼标高以下1m位置设置内径大于桩径0.5m的钢护筒。

20、进一步地，在步骤s3中，混凝土浇筑至承托以上，并凿除桩头不密实混凝土至设计现浇段顶部标高；桩头磨平，截去桩身主筋外伸段多余钢筋。

21、进一步地，在步骤s5中，下节段空心管的钢筋穿孔与钻孔灌注桩顶部的预留钢筋对接，相邻各节段空心管的钢筋穿孔与预留钢筋对接，依次连接至最后一节段；拼装前，在各桩端接头处涂环氧胶。

22、进一步地，在步骤s6中，在预应力混凝土空心管各节段拼接后，将预应力筋从上往下穿于预留预应力通道中，并在下节段空心管的预应力筋锚固端预留孔设置预应力筋固定锚具，预应力筋固定锚具锁住预应力筋的下端，在上节段空心管的顶部设置预应力筋固定锚具，通过预应力筋固定锚具张紧预应力筋，张拉预应力不小于0.65倍预应力强度标准值。

23、进一步地，在步骤s10中，在上节段空心管顶部的现浇混凝土设计位置的底部采用环氧胶固定底部模版及支撑，下放预制好的第二钢筋笼，并浇筑微膨胀混凝土至桩顶。

24、本发明具有如下优点：

25、充分利用了钻孔灌注桩承载力高、不受直径和长度的限制等优势，同时利用扩大桩头的设计，保障了埋入的预应力混凝土空心管的直径不小于设计桩径，利用预制的预应力混凝土空心管的高强耐腐蚀的优点，可有效避免环境侵蚀，提高水中桥梁桩基耐久性和使用寿命，节约后期养护和加固费用。

技术特征：

1.一种组合式水中桥梁桩基，其特征在于，包括现场浇筑的钻孔灌注桩和预制并节段拼装在钻孔灌注桩上的预应力混凝土空心管；钻孔灌注桩内设有钢筋笼，钻孔灌注桩上部采用扩大桩头，在钢筋笼的上部设置承托，在承托的外周设有用于围挡后浇混凝土的钢护筒；预应力混凝土空心管包括下节段空心管；钻孔灌注桩浇筑混凝土至承托以上，并凿除桩头不密实混凝土至设计现浇段顶部标高；下节段空心管安装在承托上；在钻孔灌注桩和下节段空心管的连接处浇筑混凝土形成后浇混凝土段，后浇混凝土段的高度不小于1m，下节段空心管埋入钻孔灌注桩的混凝土密实区0.5m以上。

2.根据权利要求1所述的组合式水中桥梁桩基，其特征在于，钢筋笼外设有箍筋，箍筋在扩大桩头下方1m范围内进行加密；在钢筋笼的主筋上焊接外扩钢筋并在外扩部位的下侧设置支撑钢筋以形成承托。

3.根据权利要求1所述的组合式水中桥梁桩基，其特征在于，主筋在承托处向上伸出形成预留钢筋；预应力混凝土空心管还包括一节与承台连接的上节段空心管和位于上下节段之间的一节或多节中间节段空心管，各节段空心管的下部均设有对应预留钢筋的钢筋穿孔，下节段空心管和中间节段空心管的顶部均设有与钢筋穿孔相对应的预留钢筋，各节段空心管均设有相对应的预应力筋穿设孔，下节段空心管的底部对应预应力筋穿设孔的位置设有预应力筋锚固端预留孔，各钢筋穿孔均设有一上一下两个侧孔，下节段空心管的预应力筋穿设孔的底部和上节段空心管的预应力筋穿设孔的顶部各设有一个侧孔；各节段空心管拼装时，钢筋穿孔对齐预留钢筋，各预应力筋穿设孔上下对齐形成预应力通道，在预应力通道中穿设预应力钢筋并在顶部进行张拉；拼装完成后，从各钢筋穿孔下方的侧孔以及下节段空心管的预应力筋穿设孔的底部侧孔灌浆，直至从相应的侧孔溢出后封闭各个侧孔，上节段空心管的顶部设有向上并向外的预留钢筋，设置承台后连接钢筋并浇筑混凝土。

4.一种组合式水中桥梁桩基的施工方法，其特征在于，用于实施如权利要求1-3任意一项所述的组合式水中桥梁桩基，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的组合式水中桥梁桩基的施工方法，其特征在于，在步骤s1中，预应力混凝土空心管各节段包括一个下节段空心管、一个上节段空心管以及一个或多个中间节段空心管，各节段空心管的下部均设有钢筋穿孔，下节段空心管和中间节段空心管的顶部均设有与钢筋穿孔相对应的预留钢筋，各节段空心管均设有预应力筋穿设孔，下节段空心管的底部对应预应力筋穿设孔的位置设有预应力筋锚固端预留孔，各钢筋穿孔均设有一上一下两个侧孔，下节段空心管的预应力筋穿设孔的底部和上节段空心管的预应力筋穿设孔的顶部各设有一个侧孔，上节段空心管的顶部设有向上并向外的预留钢筋；各节段空心管的长度为5-10m，直径为1.5-5m，壁厚为15-25cm，采用c50以上高强混凝土浇筑成型；

6.根据权利要求4所述的组合式水中桥梁桩基的施工方法，其特征在于，在步骤s2中，对应钻孔灌注桩下部的钻孔直径为桩基设计直径，在钢筋笼标高以下1m位置设置内径大于桩径0.5m的钢护筒。

7.根据权利要求4所述的组合式水中桥梁桩基的施工方法，其特征在于，在步骤s3中，混凝土浇筑至承托以上，并凿除桩头不密实混凝土至设计现浇段顶部标高；桩头磨平，截去桩身主筋外伸段多余钢筋。

8.根据权利要求4所述的组合式水中桥梁桩基的施工方法，其特征在于，在步骤s5中，下节段空心管的钢筋穿孔与钻孔灌注桩顶部的预留钢筋对接，相邻各节段空心管的钢筋穿孔与预留钢筋对接，依次连接至最后一节段；拼装前，在各桩端接头处涂环氧胶。

9.根据权利要求4所述的组合式水中桥梁桩基的施工方法，其特征在于，在步骤s6中，在预应力混凝土空心管各节段拼接后，将预应力筋从上往下穿于预留预应力通道中，并在下节段空心管的预应力筋锚固端预留孔设置预应力筋固定锚具，预应力筋固定锚具锁住预应力筋的下端，在上节段空心管的顶部设置预应力筋固定锚具，通过预应力筋固定锚具张紧预应力筋，张拉预应力不小于0.65倍预应力强度标准值。

10.根据权利要求4所述的组合式水中桥梁桩基的施工方法，其特征在于，在步骤s10中，在上节段空心管顶部的现浇混凝土设计位置的底部采用环氧胶固定底部模版及支撑，下放预制好的第二钢筋笼，并浇筑微膨胀混凝土至桩顶。

技术总结
本发明公开了一种组合式水中桥梁桩基及其施工方法，涉及桥梁工程技术领域，该方法包括：钻孔灌注桩的钢筋笼的制作以及预应力混凝土空心管各节段的预制、钻孔、下放钢筋笼并浇筑形成钻孔灌注桩、分节段拼装预应力混凝土空心管的各节段、穿束张拉、倒灌浆、在钻孔灌注桩与预应力混凝土空心管的连接部位浇筑混凝土、设置承台后连接钢筋并浇筑混凝土。该桩基包括现场浇筑的钻孔灌注桩、预制并节段拼装在钻孔灌注桩上的预应力混凝土空心管以及在钻孔灌注桩和预应力混凝土空心管的连接处浇筑混凝土形成的后浇混凝土段、拔出钢护筒。利用了现浇桩和预制桩的优势，有效解决水中桥梁桩基桩水中外露桩段混凝土易剥落、钢筋易锈蚀、粗骨料外露等病害。

技术研发人员：宋春霞,张学峰,尼颖升
受保护的技术使用者：交通运输部公路科学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14