一种单悬臂施工组合桥及施工方法 |
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| 申请号 | CN202311600411.X | 申请日 | 2023-11-28 | 公开(公告)号 | CN117431821A | 公开(公告)日 | 2024-01-23 |
| 申请人 | 中交第一航务工程勘察设计院有限公司; | 发明人 | 李永; 冯仕远; 张文强; 张玉乾; 孙亚楠; 李铎; 周义超; 刘拴龙; 武涛; 马文超; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种单悬臂施工组合桥及施工方法，首先对V形沟谷两侧分别进行隧道施工，然后隧道洞口段 底板 向下开挖，形成 工作空间 并进行零号段浇注施工，零号段远离V形沟谷一端施工 配重 段，在配重段施工锚固装置，将配重段与岩体锚固为一体；从V形沟谷两侧的零号段开始，对悬臂段分节段施工，并在施工过程中，安装张拉加劲斜拉索保证悬臂段线性；之后进行合拢段施工；待合拢段硬化后，拆除桥上的挂篮，然后再 桥面 进行加劲 钢 桁架施工；最后对 桥梁 附属工程施工，完成V形沟谷的单悬臂施工组合桥的施工。本发明利用配重段、斜拉索、钢桁架和锚固装置实现了单悬臂浇筑施工，跨度可以达到40m～200m范围，缩短施工周期，降低对环境的影响。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于V形沟谷的单悬臂施工组合桥的施工方法，其特征在于，包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种单悬臂施工组合桥及施工方法技术领域背景技术[0002] 桥梁是一种跨越障碍的结构，在我国西南山区有着大量的桥梁跨越沟谷，满足各种密布的公路铁路网，不可避免的回出现桥梁跨越“V”形沟谷。“V”形沟谷因桥面距离谷底深度较大，两侧为艰险陡坡，这种地形条件下一般不具备搭设支架的条件，采用支架施工风险较高，经济性也较差，桥梁方案设计时多选择无支架施工的工法，桥梁两头直接与隧道相邻。 [0003] 当桥梁跨越“V”形沟谷的跨越范围在200m以上时，多选择拱桥跨越，但拱桥工程造价高，施工工艺复杂，施工风险和施工周期长，往往成为制约工程建设的控制性工程； [0004] 当跨度小于40m时，可选择预制简支梁跨越，因多采用一跨跨越，两侧是长隧道，但采用架桥机架设无法形成规模效应，经济性不是很好。 [0005] 当跨度在40m～200m范围，从施工的安全性和经济性考虑，主要选择T形刚构桥。但这种桥型会带来其它问题，如因需要的桥墩很高，甚至超过100多米，桥墩下部截面很大，回侵占了沟谷的行洪面积，导致冲刷向两侧山坡底发展造成边坡垮塌，影响工程安全。同时，高墩的施工在工程难度和成本上也很大，是一种不得以的方案选择。 发明内容[0007] 本发明的目的在于提供一种用于V形沟谷的单悬臂施工组合桥及施工方法，用于替代现有技术中T形刚构桥，以达到降低成本、提高安全性和减少对环境造成破坏影响的目的。 [0008] 如图1所示，现有技术中跨度在40m～200m范围的V形沟谷施工桥梁时经常采用的T形刚构桥100，其在V形沟谷300的中间谷底施工桥墩作为中刚构墩110，零号段位于中刚构墩110顶部及两侧隧道洞口，施工时从中刚构墩及两侧隧道洞口同时施工。本发明对现有技术中T形刚构桥进行改进，取消了中刚构墩，将零号段设置在V形沟谷两侧隧道洞口处，并在每个零号段非悬臂一侧设置配重段及锚固装置，平衡悬臂浇筑施工时零号段两侧的不平衡弯矩。 [0009] 为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下： [0012] 两个悬臂段外端分别连接两个零号段，内侧通过合拢段相连； [0013] 每个零号段上与相应悬臂段对应一侧设置一个配重段，所述配重段通过锚固装置锚固在相应隧道洞口内底部的岩体上； [0014] 所述加劲斜拉索一端锚固在V形沟谷两侧的岩体上，另一端连接在悬臂段，用于提高组合桥整体稳定性； [0015] 所述加劲钢桁架设置于两个悬臂段组成的跨中段，增加组合桥梁体的跨越能力。 [0016] 本发明还提供一种用于V形沟谷的单悬臂施工组合桥的施工方法，包括以下步骤： [0017] 步骤1、隧道施工，对V形沟谷两侧分别进行隧道施工，在靠近V形沟谷的隧道洞口段底板边缘进行加固； [0018] 步骤2、工作空间开挖：分别在两个隧道洞口段底板的加固区内进行向下开挖，边开挖边进行基坑支护，形成工作空间； [0019] 步骤3、零号段施工：在工作空间内进行零号段浇注施工，形成V形沟谷两侧的两个零号段； [0020] 步骤4、配重段施工：在每个零号段远离V形沟谷一端施工浇注配重段，并且在浇注过程中预埋锚杆套； [0021] 步骤5、锚固装置础施工：在配重段顶部，将钻杆安装在锚杆套内，通过钻机向下钻孔至工作空间下方的岩体持力层内，形成锚固孔；将锚杆安装在锚固孔内，然进行后灌浆填充形成锚固装置，将配重段与岩体锚固为一体； [0022] 步骤6、悬臂段施工：从零号段开始，对沟谷两侧隧道洞口的悬臂段施工，利用挂篮对悬臂段分节段施工； [0023] 步骤7、斜拉索施工：当悬臂段施工至跨中2/3～1/3跨度范围时，采用步骤6方法施工悬臂段，同时滞后一个阶段安装张拉加劲斜拉索，保证梁体的变形满足线性要求直至合龙前最后一个悬臂段； [0024] 步骤8、合拢段施工：当两个悬臂段逐节段施工至合拢段时，将一个挂篮后退，选择另一个挂篮吊装合拢段刚架，调整桥梁的线性，浇筑合拢段完成合龙； [0025] 步骤9、加劲钢桁架施工：待合龙段硬化后，拆除桥上的挂篮，吊装移出桥面；在桥面原位拼装加劲钢桁架成单片整体，多次调整加劲斜拉索索力调整桥梁的线性，将加劲钢桁架片焊接至桥面预留的锚固接头； [0026] 步骤10、桥面附属施工：桥面清除干净后，对桥梁附属工程施工，完成组合桥的施工。 [0027] 与现有技术相比，本发明有益效果如下： [0028] 本发明提出用于V形沟谷的单悬臂施工组合桥，取消传统T形刚构桥桥墩，[0029] 利用配重和锚固基础实现了无支架单悬臂浇筑施工，梁体两侧直径支撑在隧道底板，避免了超过桥墩施工造成的工程风险和桥墩侵占沟谷行洪面积引起的坡脚冲刷造成边坡稳定问题。同时通过设置加劲斜拉索、加劲钢桁架或两者的组合形成组合结构，增加梁体的跨越能力，将该桥型的经济适用范围扩大至30m～300m，可取代传统的预制架设简支梁方案、T形刚构方案和拱桥方案，工程造价低，施工风险小，工艺改进难度小，是一种“V”形沟谷地貌中很有竞争力的桥型，同时也丰富了桥梁的类型，具有很大的工程价值。附图说明 [0030] 图1为现有技术中T形刚构桥示意图。 [0031] 图2本发明实施例中V形沟谷上单悬臂施工组合桥示意图。 [0032] 图3本发明实施例中单悬臂施工组合桥构造图 [0033] 图4.1为步骤1中隧道施工示意图。 [0034] 图4.2步骤2中工作空间开挖示意图。 [0035] 图4.3步骤3中零号段施工示意图。 [0036] 图4.4步骤4中配重段施工示意图。 [0037] 图4.5步骤5中锚固装置施工示意图。 [0038] 图4.6步骤6中悬臂段施工示意图。 [0039] 图4.7步骤7中斜拉索施工示意图。 [0040] 图4.8步骤8中合拢段施工示意图。 [0041] 图4.9步骤9中加劲钢桁架施工示意图。 [0042] 图4.10步骤10中完工单悬臂施工组合桥施工示意图。 [0043] 200‑单悬臂施工组合桥，210‑零号段，220‑配重段，230‑悬臂段，240‑合拢段，250‑锚固装置，251‑锚杆，260‑工作空间，270‑挂篮，300‑V形沟谷，400‑隧道，410‑隧道洞口，500‑加劲斜拉索，510‑斜拉索，520‑斜拉索锚固装置，600‑加劲钢桁架。 具体实施方式[0044] 下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。 [0045] 如图2和图3所示，本发明提供一种单悬臂施工组合桥200，包括零号段210、配重段220、悬臂段230、合拢段240、加劲斜拉索500和加劲钢桁架600； [0046] 所述零号段210有两个，分别设置于V形沟谷300两侧隧道洞口410内，用于提供组合桥的支点，将桥上的重量通过支座传递至隧道底板进而传入地下； [0047] 两个悬臂段230外端分别连接两个零号段210，内侧通过合拢段240相连； [0048] 每个零号段210上与相应悬臂段230对应一侧设置一个配重段220，所述配重段220通过锚固装置250锚固在相应隧道洞口410内底部的岩体上，用于提供平衡悬臂段因悬空而产生的弯矩； [0049] 所述加劲斜拉索500一端通过斜拉索锚固装置520锚固在V形沟谷两侧的岩体上，另一端连接在悬臂段，用于提高组合桥整体稳定性； [0050] 所述加劲钢桁架600设置于两个悬臂段组成的跨中段，增加组合桥梁体的跨越能力。 [0051] 作为一种优选实施例，所述零号段210底部设置有支座，即，通过支座将零号段210安装在隧道洞口410段处的隧道底板上，通过支座将桥梁的重量传递至隧道底板。支座上支撑着零号段210，零号段210的两端分别为配重段220和悬臂端，通过配置段平衡悬臂产生的绕支座的弯矩。 [0052] 作为一种优选实施例，如图4.3所示，所述的支座为钢球型支座(图4.3中未画出)，位于零号段210正中间底板，竖向支撑在隧道底板与零号段210之间，保证将结构的重力传递至山体。 [0053] 作为一种优选实施例，如图4.3所示，所述零号段210顶部与V形沟谷300两侧隧道洞口410内的隧道底板平齐。 [0054] 作为一种优选实施例，如图2所示，所述配重段220采用实心梁浇注的预应力混凝土结构，与零号段210通过内部预应力钢绞线、钢筋(预应力束)连接成整体。更进一步的优选，可以采用密度大的钢砂混凝土浇筑成型，以更好的平衡悬臂段230产生的力矩；使得整个桥梁处于力学稳定状态。 [0055] 作为一种优选实施例，如图2所示，所述锚固装置250包括预埋在配重段220内的锚杆251套、开设于隧道底部岩体内的锚固孔、从锚杆251套插入锚固孔内的锚杆251以及将锚杆251四周填充形成锚固结构的灌浆；所述灌浆可以优选为环氧砂浆。 [0056] 作为一种优选实施例，如图2所示，所述锚固装置250的锚杆251为锚杆251群，通过多个锚杆251穿过隧道底板，将配重段220与山体(隧道底部岩体)锚接成整体，用于平衡配重段220和悬臂段230绕支座产生的不平衡弯矩。 [0057] 作为一种优选实施例，如图2所示，所述锚杆251插入岩体内深度大于配重段220本身厚度或者高度。 [0058] 作为一种优选实施例，如图2所示，所述悬臂段230为预应力混凝土结构，内部布置由保证结构受力要求的预应力钢绞线(预应力束)。 [0059] 作为一种优选实施例，所述悬臂段230可以采用空心的箱型梁，箱型梁截面类型不限，并且从V形沟谷300两侧的零号段210至V形沟谷300中间的合拢段240，悬臂段230桥梁截面高度逐渐缩小。 [0060] 作为一种优选实施例，所述悬臂段230采用挂篮270进行预制梁分段拼接施工或者分段现浇施工，具体施工方式不限，根据现场实际工况决定。 [0061] 作为一种优选实施例，所述合拢段240采用现浇或者预制的箱型梁，用于将V形沟谷300相邻隧道洞口410伸出的两个悬臂段230连接成整体，形成桥梁整体结构。 [0062] 作为一种优选实施例，如图2所示，所述的加劲斜拉索500采用现有技术中斜拉桥桥梁专用的斜拉索510，斜拉索510一端锚固在隧道洞口上方的岩体内，另一端锚固在梁体跨中悬臂段范围(即两个悬臂段靠近合拢段部分)，通过选择斜拉索510上斜拉索锚固装置520的锚固高度，使得斜拉索510角度一般在30度～60度范围。斜拉索510一般有单排、双排或三排布置，分别布置的梁体的桥面横向中间、翼缘两侧或两者组合，比对对于双向双车道或者四车道，桥梁不是特别宽，可以仅仅在梁体的两侧翼缘各设置一排斜拉索510，如果车道过大，路面比较宽，可以在梁体中间增设一排斜拉索510。 [0063] 如图2所示，所述的加劲钢桁架600采用工字钢或型钢截面组成的钢桁架结构，纵向布置在梁体中部1/3～2/3跨度范围，高度和横向片数根据跨度力学计算确定，一般有单排、双排或三排布置，分别布置的梁体的桥面横向中间、翼缘两侧或两者组合，为增加梁体稳定性的辅助设施。 [0064] 如图4.1至图4.9所示，本发明还提供一种单悬臂施工组合桥200的施工方法，包括以下步骤： [0065] 步骤1、隧道400施工，如图4.1所示，对V形沟谷300两侧分别进行隧道施工(采用现有技术中方案，比如爆破法，盾构法等等)，在靠近V形沟谷300的隧道洞口段底板边缘进行加固，对隧道洞口段底板具体可以采用矩形边框加固； [0066] 步骤2、工作空间260开挖：如图4.2所示，分别在两个隧道洞口段底板的加固区内(即矩形边框内)进行向下开挖，边开挖边进行基坑支护，形成工作空间260，支护方式根据地质条件决定，比如可以采用钢板支护； [0067] 步骤3、零号段210施工：如图4.3所示，在工作空间260内进行零号段210浇注施工，形成V形沟谷300两侧的两个零号段210；在施工零号段210浇注施工前，先对工作空间260内底部超深度开挖，然后浇注混凝土加固，形成工作空间260内底板。 [0068] 零号段210浇注施工方法如下： [0069] 根据图纸要求在工作空间260内底板上布置支座，然后绑扎零号段210钢筋笼，布置预应力波纹管，浇筑混凝土形成零号段210，绑扎零号段210钢筋笼时，在零号段210端部预留伸长钢筋。 [0070] 步骤4、配重段220施工：如图4.4所示，在每个零号段210远离V形沟谷300一端施工浇注配重段220，并且在浇注过程中预埋锚杆251套；配重段220施工方法如下： [0071] 在工作空间260内绑扎配重段220钢筋笼，并与零号段210预留伸长钢筋焊接成整体，布置锚杆251套箍于配重段220钢筋笼内，浇筑混凝土形成配重段220。 [0072] 较优的，可以采用钢砂混凝土浇筑增加配重段220重量。以提高配重段220对悬臂段230弯矩的平衡能力，降低低锚固装置250的依赖，锚固装置250的锚固能力很大程度上依赖于隧道下方的地质条件，当地质条件较好，为坚硬岩石层时，能够提供非常好的锚固效果，但地质条件不好，不是岩石层或者岩体松散时，锚杆251效果有限，就需要增加配重段220的重量，来平衡悬臂段230的弯矩。 [0073] 步骤5、锚固装置250础施工：如图4.5所示，在配重段顶部，将钻杆安装在锚杆251套内，通过钻机向下钻孔至工作空间260下方的岩体持力层内，形成锚固孔；将锚杆251安装在锚固孔内，然进行后灌浆填充形成锚固装置250，将配重段与岩体锚固为一体； [0074] 步骤6、悬臂段230施工：如图4.6所示，从零号段210开始，对沟谷两侧隧道洞口410的悬臂段230施工，利用挂篮270对悬臂段230分节段施工； [0075] 步骤7、斜拉索510施工：当悬臂段施工至跨中2/3～1/3跨度范围时，采用步骤6方法施工悬臂段，同时滞后一个阶段安装张拉加劲斜拉索500，保证梁体的变形满足线性要求直至合龙前最后一个悬臂段； [0076] 步骤8、合拢段240施工：如图4.7所示，当两个悬臂段230逐节段施工至合拢段240时，将一个挂篮270后退，选择另一个挂篮270吊装合拢段240刚架，调整桥梁的线性，浇筑合拢段240完成合龙； [0077] 步骤9、加劲钢桁架600施工：待合龙段240硬化后，拆除桥上的挂篮270，吊装移出桥面；在桥面原位拼装加劲钢桁架600成单片整体，多次调整加劲斜拉索500索力调整桥梁的线性，将加劲钢桁架600片焊接至桥面预留的锚固接头； [0078] 步骤10、桥面附属施工：如图4.9所示，桥面清除干净后，对桥梁附属工程施工，完成桥梁施工。 |
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