一种现浇箱梁抱箍支架系统及其施工方法与流程

本发明属于一种现浇箱梁抱箍支架系统及其施工方法。

背景技术：

随着经济快速发展，对老旧公路、铁路进行扩宽、增线改造的施工日益增多。由于老旧公路、铁路的桥墩进行设计时，是依据原设计公路、铁路的载荷而完成的，而扩宽、增线改造的载荷通常等于或超过原桥墩设计的载荷。为此，传统方法多采用满堂支架或膺架法进行施工，满堂支架或膺架法是从桥下开始密集搭建支挣架，对桥面作业支架进行支挣的施工法，来分担原桥墩设计的载荷。众所周知，支架法或膺架法对地基承载力要求较高，遇到软弱地质、陡坡地形、施工场地受限或跨大型河流等复杂地形、地质、地貌施工时不能适用。通常，因为地基处理周期较长影响工期，机械、人员、材料等投入较多而增加成本，且费工费力，施工速度慢。而对于需改造的地区往往处于软弱地质、陡坡地形、施工场地受限或跨大型河流等复杂地形、地质、地貌的恶劣施工区。难于满堂支架或膺架法进行施工。

如：贵州省沿河至德江高速公路k72+850天桥，中心桩号改路k0+145.00，跨径组合为20+32+20m，上部结构采用预应力混凝土等截面现浇连续箱梁，单箱单室，桥梁下部采用1.6m直径柱式墩，钻孔灌注桩基础，桩径1.8m；该桥位于直线上。全桥范围处于山坡地带，地势陡峭，且地表存在大量稳定性较差的弃石、弃土，且处理起来比较困难。无法采用满堂支架或膺架法进行施工。

技术实现要素：

本发明的目的是设计一种现浇箱梁抱箍支架系统及其施工方法，推出抱箍加树根桩的施工系统及方法，能在复杂地形、地质、地貌的恶劣施工区进行施工，具有节约施工成本，省时省力，施工成本低，施工质量好，安全性好和使用效果好的优点。

为此，本发明的现浇箱梁抱箍支架系统，包括桥墩和常规支架，其中：

抱箍支撑架，抱箍支撑架呈三角型支撑架，抱箍支撑架由主撑梁、主横梁、横加强梁、斜加强梁、上抱箍、下抱箍和中间抱箍所构成，两个主撑梁的上端固定在主横梁的下端两边部，两个主撑梁的下端固定为一体，主撑梁上部和中部设有与主横梁平行的横加强梁，两个横加强梁之间的主撑梁上设有斜加强梁，上抱箍、中间抱箍和下抱箍分别位于同一侧面且同一垂线上的两横加强梁及主撑梁的下端上，主横梁的上端顶持常规支架的下端，主撑梁或下抱箍的下端顶持在钢筋砼连接盘或桩接柱处的变径的上端，上、下和中间抱箍上设有连接板，连接板上设有紧固螺拴孔，上、下和中间抱箍分别通过连接板及螺栓紧固在桥墩一侧的上、下和中间部。

树根桩，用于加强或分载桩基的强度或载荷，树根桩由数个螺杆加强桩和钢筋砼连接盘及桩基所构成，至少3个螺杆加强桩呈间隔距离位于桩基的外周，螺杆加强桩斜向设置，螺杆加强桩的轴心线与桩基的轴心线夹角为10°～40°，桥墩与桩基的连接处设有凹槽，钢筋砼连接盘的中部与桩基凹槽部连成一体，钢筋砼连接盘的外径大于桩基的直径，各螺杆加强桩的上端呈间隔距离与钢筋砼连接盘的下端连成一体。

辅助支撑柱，用于加强或支撑两桥墩之间的常规支架，数个辅助支撑柱呈间隔距离位于两桥墩之间，辅助支撑柱呈工字型，辅助支撑柱的上端顶持在常规支架的下端，辅助支撑柱的下端顶持在坚硬的地面。

所述的抱箍支撑架位于桥墩的一侧，或一个桥墩的对应两侧各设一个抱箍支撑架。所述的桩基直径与钢筋砼连接盘外径长度的比为1∶1.3～2。所述的钢筋砼连接盘的高为40～100cm。所述的构成树根桩的螺杆加强桩的轴线与通过桩基圆心的切面在同一平面上。

一种用现浇箱梁抱箍支架系统进行施工的方法，包括如下步骤：

(1)根据桥墩尺寸制备抱箍支撑架的主撑梁、主横梁、横加强梁、斜加强梁、上抱箍、下抱箍和中间抱箍；

(2)分别计算设计待施工的现浇箱梁及承受的载荷重量、桥墩和桩基原承载重量、每根螺杆加强桩的承载重量，若：

(a)桥墩和桩基原承载重量大于或等于设计待施工的现浇箱梁及承受的载荷重量，则用抱箍支撑架施工；

(b)桥墩和桩基原承载重量小于设计待施工的现浇箱梁及承受的载荷重量，则采用抱箍支撑架加树根桩的进行施工。

所述的若桥墩和桩基原承载重量大于或等于设计的现浇箱梁及承受的载荷重量，则用抱箍支撑架施工，包括如下步骤：

(1)在桥墩一侧安装下抱箍，将下抱箍直接安装在桩接柱位置处，依靠桩接柱处的变径作下抱箍的可靠支撑处，以保证下抱箍的足够稳定；

(2)根据计算及定位测量确定位置后安装上抱箍，而后在上抱箍上安装主横梁；

(3)从下抱箍的抱耳处开始至主横梁底倾斜向安装主撑梁；

(4)安装中间抱箍及横加强梁和斜加强梁，形成抱箍支撑架；

(5)在主横梁上部依次安装常规支架，在桥墩之间的常规支架上呈间隔距离设置辅助支撑柱；

(6)常规支架经预压合格后，进行现浇箱梁的浇筑；

(7)待现浇箱梁的混凝土凝固期过后，拆除常规支架和辅助支撑柱，在主横梁上端至对应处的现浇箱梁下端之间设支撑框架，支撑框架和抱箍支撑架与桥墩构成永久一体的箱梁支撑结构。

所述的若桥墩和桩基原承载重量小于设计的现浇箱梁及承受的载荷重量，则采用抱箍支撑架加树根桩的进行施工，包括如下步骤：

(1)螺杆加强桩的设计，依每根螺杆加强桩的设计承载重量，计算出所用螺杆加强桩的数量，应保证：螺杆加强桩的总承载重量加桥墩和桩基原承载重量等于或大于现浇箱梁及承受的载荷重量；

(2)螺杆加强桩的施工，在桥墩和桩基的外周边等距离处呈间隔距离设置各螺杆加强桩的钻孔位置，各螺杆加强桩斜向设置，各螺杆加强桩的轴心线与桩基的轴心线夹角为10°～40°，桥墩与桩基的连接处设有凹槽或在桩接柱的变径处设凹槽，用螺杆加强桩钻孔设备钻螺杆加强桩孔，向各螺杆加强桩钻孔内灌注的混凝土至钻孔内灌注的混凝土接近凹槽部的中部；

(3)采用振捣棒插入螺杆加强桩孔内振捣灌注的混凝土，振捣棒应快插慢提，反复捣震，深入桩顶下2米的桩孔内，保证桩头混凝土质量；

(4)振捣完成后，在处理好的桩头上铺塑料布养生，保护好桩头；

(5)待螺杆加强桩的混凝土凝固期过后，进行钢筋砼连接盘施工，修整钢筋砼连接盘的基坑至设计标高，在钢筋砼连接盘的基坑周壁设定位模板，检查每个位于钢筋砼连接盘基坑内的各螺杆加强桩桩顶的标高和外观，各桩头顶应位于钢筋砼连接盘基坑的下部内，对高出设计要求和表面不平整的的桩头，进行人工修整；

(6)在钢筋砼连接盘的基坑内设钢筋网后，进行混凝土浇筑，采用覆盖土工布洒水养生，最后拆除定位模板；

(7)在桥墩一侧安装下抱箍，将下抱箍直接安装在钢筋砼连接盘的上端面，依靠钢筋砼连接盘作下抱箍的可靠支撑处，以保证下抱箍的足够稳定和重量分载；

(8)根据计算及定位测量确定位置后安装上抱箍，而后在上抱箍上安装主横梁；

(9)从下抱箍的抱耳处开始至主横梁底倾斜向安装主撑梁；

(10)安装中间抱箍及横加强梁和斜加强梁，形成抱箍支撑架；

(11)在主横梁上部依次安装常规支架，在桥墩之间的常规支架上呈间隔距离设置辅助支撑柱；

(12)常规支架经预压合格后，进行现浇箱梁的浇筑；

(13)待现浇箱梁的混凝土凝固期过后，拆除常规支架和辅助支撑柱，在主横梁上端至对应处的现浇箱梁下端之间设支撑框架，支撑框架和抱箍支撑架与桥墩构成永久一体的箱梁支撑结构。

所述的螺杆加强桩的桩径直杆段采用0.3m，螺纹段桩芯直径0.199m，直杆段不小于总桩长的三分之一且不小于4m。所述的钢筋砼连接盘为是桩基直径1.3～2倍的圆盘型体。

上述方法和系统达到了本发明的目的。

本发明推出抱箍加树根桩的施工系统及方法，能在复杂地形、地质、地貌的恶劣施工区进行施工，具有节约施工成本，省时省力，施工成本低，施工质量好，安全性好和使用效果好的优点。

本发明利用抱箍与墩间摩擦力或桩接柱变径位置或钢筋砼连接盘作为承力结构形成的支撑结构，为上部常规支架提供搭设平台，从而能够快捷、方便、安全地实现现浇箱梁的浇筑工作，特别适用于山区等地形复杂区域，显著加快施工进度、降低施工成本。

若：桥墩和桩基原承载重量小于设计的现浇箱梁及承受的载荷重量，则采用抱箍支撑架加树根桩的进行施工，树根桩采用树根分散支撑平稳固定树干原理，能利用少、细、斜的螺杆加强桩分散支撑平稳固定支撑结构及桥墩和桩基的承载量。为上部常规支架提供搭设平台，从而能够快捷、方便、安全地实现现浇箱梁的浇筑工作，特别适用于山区等地形复杂区域，显著加快施工进度、降低施工成本。

用本发明比用传统方法和结构施工时间缩矩70％，节省施工材料80％，施工成本降低60％；施工质量好，节能环保效果好。

附图说明

图1为本发明的抱箍支撑架的示意图。

图2为本发明的抱箍支撑架实施状态结构示意图。

图3为本发明的抱箍支撑架实施状态局部结构示意图。

图4为本发明的树根桩的结构示意图。

图5为图4的a-a剖面结构示意图。

具体实施方式

如图1至图5所示，本发明的现浇箱梁抱箍支架系统，包括桥墩12和常规支架11及由常规支架支撑的现浇箱梁10，其中：

抱箍支撑架：抱箍支撑架呈三角型支撑架。抱箍支撑架由主撑梁3、主横梁2、横加强梁9、斜加强梁8、上抱箍1、下抱箍7和中间抱箍5所构成。两个主撑梁的上端固定在主横梁的下端两边部，两个主撑梁的下端固定为一体。主撑梁上部和中部设有与主横梁平行的两个横加强梁。两个横加强梁之间的主撑梁上设有斜加强梁。上抱箍、中间抱箍和下抱箍分别位于同一侧面且同一垂线上的两横加强梁及主撑梁的下端上。主横梁的上端顶持常规支架的下端。主撑梁或下抱箍的下端顶持在钢筋砼连接盘或桩接柱处13的变径的上端。

上、下和中间抱箍上设有连接板4，连接板上设有紧固螺拴孔6。上、下和中间抱箍分别通过连接板及螺栓紧固在桥墩一侧的上、下和中间部。上、下和中间抱箍呈两半圆开合状抱箍，两开合状抱箍的连接处设连接板，当各抱箍环抱在对应处的桥墩外周壁上时，用紧固螺拴穿过两连接板上的紧固螺拴孔后，拧紧螺栓，各抱箍与桥墩外周壁连成一体。

树根桩，用于加强或分载桩基的强度或载荷。树根桩由数个螺杆加强桩17和钢筋砼连接盘16及桩基14所构成。至少3个螺杆加强桩呈间隔距离位于桩基的外周。螺杆加强桩斜向设置，螺杆加强桩的轴心线与桩基的轴心线夹角为10°～40°。桥墩与桩基的连接处设有凹槽18，钢筋砼连接盘的中部与桩基凹槽部连成一体。钢筋砼连接盘的外径大于桩基的直径，各螺杆加强桩的上端呈间隔距离与钢筋砼连接盘的下端连成一体。

辅助支撑柱15：用于加强或支撑两桥墩之间的常规支架。数个辅助支撑柱呈间隔距离位于两桥墩之间，辅助支撑柱呈工字型，辅助支撑柱的上端顶持在常规支架的下端，辅助支撑柱的下端顶持在坚硬的地面。

所述的抱箍支撑架位于桥墩的一侧，或一个桥墩的对应两侧各设一个抱箍支撑架。此时，两个主撑梁可共用同一个上、下和中间抱箍，故不再累述。

所述的桩基直径与钢筋砼连接盘外径长度的比为1∶1.3～2。所述的钢筋砼连接盘的高为40～100cm。所述的构成树根桩的螺杆加强桩的轴线与通过桩基圆心的切面在同一平面上。

一种用现浇箱梁抱箍支架系统进行施工的方法，包括如下步骤：

(1)根据桥墩尺寸制备抱箍支撑架的主撑梁、主横梁、横加强梁、斜加强梁、上抱箍、下抱箍和中间抱箍。

(2)分别计算设计待施工的现浇箱梁10及承受的载荷重量、桥墩和桩基原承载重量、每根螺杆加强桩的承载重量，若：桥墩和桩基原承载重量大于或等于设计待施工的现浇箱梁及承受的载荷重量，则用抱箍支撑架施工；

包括如下步骤：

(1)在桥墩一侧安装下抱箍，将下抱箍直接安装在桩接柱位置处，依靠桩接柱处的变径作下抱箍的可靠支撑处，以保证下抱箍的足够稳定；

(2)根据计算及定位测量确定位置后安装上抱箍，而后在上抱箍上安装主横梁；

(3)从下抱箍的抱耳处开始至主横梁底倾斜向安装主撑梁；

(4)安装中间抱箍及横加强梁和斜加强梁，形成抱箍支撑架；

(5)在主横梁上部依次安装常规支架，在桥墩之间的常规支架上呈间隔距离设置辅助支撑柱；

(6)常规支架经预压合格后，进行现浇箱梁的浇筑；

(7)待现浇箱梁的混凝土凝固期过后，拆除常规支架和辅助支撑柱，在主横梁上端至对应处的现浇箱梁下端之间设支撑框架，支撑框架和抱箍支撑架与桥墩构成永久一体的箱梁支撑结构。

若：所述的若桥墩和桩基原承载重量小于设计的现浇箱梁及承受的载荷重量，则采用抱箍支撑架加树根桩的进行施工，包括如下步骤：

(1)螺杆加强桩的设计，依每根螺杆加强桩的设计承载重量，计算出所用螺杆加强桩的数量，应保证：螺杆加强桩的总承载重量加桥墩和桩基原承载重量等于或大于现浇箱梁及承受的载荷重量；

(2)螺杆加强桩的施工，在桥墩和桩基的外周边等距离处呈间隔距离设置各螺杆加强桩的钻孔位置，各螺杆加强桩斜向设置，各螺杆加强桩的轴心线与桩基的轴心线夹角为10°～40°，桥墩与桩基的连接处设有凹槽或在桩接柱的变径处设凹槽，用螺杆加强桩钻孔设备钻螺杆加强桩孔，向各螺杆加强桩钻孔内灌注的混凝土至钻孔内灌注的混凝土接近凹槽部的中部；

(3)采用振捣棒插入螺杆加强桩孔内振捣灌注的混凝土，振捣棒应快插慢提，反复捣震，深入桩顶下2米的桩孔内，保证桩头混凝土质量；

(4)振捣完成后，在处理好的桩头上铺塑料布养生，保护好桩头；

(5)待螺杆加强桩的混凝土凝固期过后，进行钢筋砼连接盘施工，修整钢筋砼连接盘的基坑至设计标高，在钢筋砼连接盘的基坑周壁设定位模板，检查每个位于钢筋砼连接盘基坑内的各螺杆加强桩桩顶的标高和外观，各桩头顶应位于钢筋砼连接盘基坑的下部内，对高出设计要求和表面不平整的的桩头，进行人工修整；

(6)在钢筋砼连接盘的基坑内设钢筋网后，进行混凝土浇筑，采用覆盖土工布洒水养生，最后拆除定位模板；

(7)在桥墩一侧安装下抱箍，将下抱箍直接安装在钢筋砼连接盘的上端面，依靠钢筋砼连接盘作下抱箍的可靠支撑处，以保证下抱箍的足够稳定和重量分载；

(8)根据计算及定位测量确定位置后安装上抱箍，而后在上抱箍上安装主横梁；

(9)从下抱箍的抱耳处开始至主横梁底倾斜向安装主撑梁；

(10)安装中间抱箍及横加强梁和斜加强梁，形成抱箍支撑架；

(11)在主横梁上部依次安装常规支架，在桥墩之间的常规支架上呈间隔距离设置辅助支撑柱；

(12)常规支架经预压合格后，进行现浇箱梁的浇筑；

(13)待现浇箱梁的混凝土凝固期过后，拆除常规支架和辅助支撑柱，在主横梁上端至对应处的现浇箱梁下端之间设支撑框架，支撑框架和抱箍支撑架与桥墩构成永久一体的箱梁支撑结构。

所述的螺杆加强桩的桩径直杆段采用0.3m，螺纹段桩芯直径0.199m，直杆段不小于总桩长的三分之一且不小于4m。所述的钢筋砼连接盘为是桩基直径1.3～2倍的圆盘型体。

总之，本发明推出抱箍加树根桩的施工系统及方法，能在复杂地形、地质、地貌的恶劣施工区进行施工，具有节约施工成本，省时省力，施工成本低，施工质量好，安全性好和使用效果好的优点。