一种有限空间下临时支承体系及施工方法与流程

本发明属于桥梁建筑施工，尤其涉及钢桁架桥梁构件吊装时有限空间下临时支承体系的布设和施工技术。

背景技术：

1、全焊钢桁梁桥建设施工过程需要考虑因素较多，受施工水文环境、附近地面建筑、地下管道以及建设成本和周期的影响。同时在架设桥节段时，随着桥跨度向河道中心延伸，采用桥下支撑体系成本会大幅上升，通常采用桥上悬臂架桥机进行作业。

2、而采用悬臂架桥机作业工艺，需要采用临时支承体系，其包括：桥梁临时支承体系(主要是钢管桩体系)和桥梁结构吊装用门式起重机基础(主要是钢管桩体系)两类。而在施工过程中，施工区域受施工水文环境、附近地面建筑、地下管道等限制影响，即需要在有限空间内进行施工操作。具体而言，所谓的有限空间，是指桥梁施工区域范围内，钢管桩的布置区域极其有限，其主要原因包括以下4点：

3、(1)存在无法迁改的、钢管桩施工对其敏感的、直径大于500mm的刚性管道，如ф1.8m环网清水管(给水)、ф800mm热力管道；

4、(2)存在无法迁改的、钢管桩施工对其敏感的、无法精确定位(拖拉法施工)的柔性管道，如110kv电力管道、10kv电力管道、35kv电力管道、dn350中高压燃气管道；

5、(3)存在无法迁改的、钢管桩施工对其不敏感、无法精确定位(拖拉法施工)但损坏后后果极其严重的柔性管道，如军事用国防光缆；

6、(4)新建桥梁周边临近存在永久建构筑物，如烟囱、桥梁、房屋等，临时支承体系布置时应考虑钢管桩插打、拔除对临近建构筑物的影响。

7、对于上述管线，国家法律、行政主管部门、产权单位对其安全保护距离和安全防护要求不尽相同，需要符合相关要求和规定。因此，当桥梁施工区域必须布设临时支承用钢管桩时，但桩长(由单桩承载力控制)和周边管线、建构筑物无法兼容时，需开发一种新型的支承桩设计形式，并配置新的施工方法。

技术实现思路

1、发明目的：针对上述现有存在的问题和不足，本发明的目的是提供了。

2、技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种有限空间下临时支承体系的布设方法，其特征在于包括以下步骤：

3、步骤s1，在钢管桩插桩施工前，对于存在的浅层管线和/或浅基础建、构筑物，按照施工安全距离要求，插桩施工区域采用水平规避予以规避；

4、步骤s2，在对插桩施工区域进行水平规避后，还需要对深层管线在高度方向进行规避，并保证钢管桩的桩底不低于深层管线顶标高的安全距离；

5、步骤s3，单桩支撑刚度的确定

6、首先，在施工区域进行钢管桩插桩作业，通过沉降计算点水平面影响方位内各基桩对应力计算点产生的附加应力叠加，然后采用单向压缩分层总和法计算土层的沉降，得到单桩桩基的最终沉降量s，计算方法如式(1)所示，

7、

8、式中，s表示桩基最终沉降量(mm)；m表示以沉降计算点为圆心，0.6倍桩长为半径的水平面影响范围内的基桩数；n表示沉降计算深度范围内土层的计算分层数；分层数应结合土层性质，分层厚度不应超过计算深度的0.3倍；σzi表示水平面影响范围内各基桩对应力计算点桩端平面以下第i层土1/2厚度处产生的附加竖向应力之和；应力计算点应取与沉降计算点最近的桩中心点；δzi表示第i计算土层厚度(m)；esi表示第i计算土层的压缩模量(mpa)，采用土的自重压力至土的自重压力加附加压力作用时的压缩模量；qj表示第j桩在荷载效应准永久组合作用下桩顶的附加荷载(kn)，当地下室埋深超过5m时，取荷载效应准永久组合作用下的总荷载为考虑回弹再压缩的等代附加荷载；lj表示第j桩桩长(m)；aps表示桩身截面面积；αj表示第j桩总桩端阻力与桩顶荷载之比，近似取极限总端阻力与单桩极限承载力之比；ip,i,和is,ij分别表示第j桩的桩端阻力和桩侧阻力对计算轴线第i计算土层1/2厚度处的应力影响系数；ec表示桩身混凝土的弹性模量；se表示计算桩身压缩；ξe表示桩身压缩系数，端承型桩取1.0；摩擦型桩，当l/d≤30时，取2/3；l/d≥50时，取1/2；介于两者之间采用线性插值；ψ表示桩基沉降计算经验系数，无当地经验时，取值为1.0；

9、计算桩基沉降计算深度zn，使得该桩基沉降计算深度处zn的由桩引起的附加应力、由承台土压力引起的附加应力与土的自重应力满足以下关系式(2)，并以该桩基沉降计算深度zn得到土层的计算分层数n；

10、σz+σzc＝0.20σc      (2)

11、式中，σz为计算深度处zn桩引起的附加应力；计算深度处zn处由承台土压力引起的附加应力σzc，σc为土的自重应力；

12、步骤s4，确定支承梁刚度：根据现场施工允许条件，按最成本最低原则情况优先选择支承梁，并获取该支承梁的刚度参数数据；

13、步骤s5，单桩间距s的确定：在满足单桩中心间距不超过桩径3倍的前提下，通过调整单桩间距，计算得到不同单桩间距下的单桩支撑桩的变形；

14、步骤s6，当最小单桩间距下该单桩的变形小于单桩最大允许变形量时，确定选择该条件下支承梁规格和满足小于单桩最大允许变形量条件下的单桩间距；当最小单桩间距下该单桩的变形大于单桩最大允许变形量时，按最成本最低原则重新选择支承梁，重复步骤s5，从而确定支承梁规格和满足小于单桩最大允许变形量条件下的单桩间距，完成桩基布置。

15、有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

16、(1)本发明采用钢管桩搭建临时支承体系，相对于水泥搅拌桩、高压旋喷桩、phc预制钢管、预制方桩和钻孔灌注桩，具有挤土效应最小，插打对周边影响最小，成本最低的优点，且具备可循环备可清除性。

17、(2)在水平和深度方向同时进行规避确保安全保护距离前提下，采用多点弹性支承算法确定单桩支撑刚度和支承梁刚度，从而确定单桩间距，确保在满足最小间距要求下，满足设计要求。

18、(3)本发明临时支承体系在施工时，采用中低频振动锤插打钢管桩，采用高频振动锤拔除钢管桩，能完全最大化降低对周边管线和既有建/构筑物的影响。

技术特征：

1.一种有限空间下临时支承体系的布设方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述有限空间下临时支承体系的布设方法，其特征在于：所述支承梁包括双拼hm600型钢、双拼hn700型钢、双拼321型贝雷片、三拼321型贝雷片、四拼321型贝雷片、自制1.5m支承梁(b＝600mm)、自制2.0m支承梁(b＝300mm)或自制2.0m支承梁(b＝600mm)。

3.根据权利要求1所述有限空间下临时支承体系的布设方法，其特征在于：所述支承梁采用双拼hn700型钢。

4.根据权利要求1所述有限空间下临时支承体系的布设方法，其特征在于：步骤s2所述安全距离为1.0米。

5.一种有限空间下临时支承体系的施工方法，其特征在于：在完成权利要求1所述临时支承体系的布置设计后，采用以下方式进行桩基施工：插打阶段，按照钢管桩间距布置方案，采用中等频率的振动锤进行插打施工，所述中等频率范围为900～1200hz；钢管桩拔除时，采用高频率振动锤进行拔除施工，所述高频率大于3000hz。

技术总结
本发明公开了一种有限空间下临时支承体系及施工方法，针对有限空间状态下，进行临时支承体系布置，所述临时支承体系在进行水平和竖直深度方向上同时做安全规避设计，然后根据成本最低和便利的优先级顺序原则，选择支承梁并获得其刚度参数，并计算其在不同单桩安全间距和不同支承梁刚度状态下的最大变形量，当满足低于最大允许变形量的条件下确定符合条件的钢管桩及插桩间距；本发明在插桩和拔桩施工时分别采用中等频率和高频振动锤施工，能完全最大化降低对周边管线和既有建/构筑物的影响。

技术研发人员：徐声亮,叶经斌,彭雪峰,陈巨峰
受保护的技术使用者：宁波市政工程建设集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10