一種樁基托換頂升結構及頂升方法與流程
1.本發明涉及橋梁工程建設技術領域，尤其涉及一種樁基托換頂升結構及頂升方法。
背景技術：
2.公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。
3.隨著城市建設的迅猛發展，區間隧道下穿高架橋的工程現象層出不窮。同時也帶來了一些工程問題，由于高架橋的樁基埋深較大，且分布較為密集，所以隧道的推進路線往往難以完全避開其影響區域。為了控制上部橋面結構位移，常用主動樁基托換的施工方法，在隧道正常開挖的同時保證高架橋正常運營。樁基托換就是利用托換梁和托換樁將既有建筑的部分或整體荷載傳至基礎持力層，而主動樁基托換則是在新基礎(一般為托換樁)和托換梁之間設置機械裝置(如千斤頂)主動頂升，從而使上部結構在托換過程中的變形得到控制。
4.現有的主動樁基托換結構主要是通過澆筑新的混凝土樁和混凝土梁作為托換樁和托換梁，有的甚至還會修建新的承臺，施工周期長，成本高，托換結構在施工結束后要拆除，作為地面的臨時結構，拆除后產生大量垃圾，造成浪費并對環境產生污染。另外，由于頂升力由千斤頂提供并維持，承力面積較小荷載較集中，在面對運營期車輛的動荷載和沖擊荷載時可能失穩，導致橋面位移超過控制范圍。
技術實現要素：
5.針對現有技術存在的不足，本發明實施例的目的是提供一種樁基托換頂升結構及頂升方法，以解決現有托換結構成本高、污染大、位移控制不穩定等問題。
6.為了實現上述目的，本發明實施例提供了如下技術方案：
7.一種樁基托換頂升結構，設置在既有承臺和橋梁之間，包括：托換樁、托換梁、頂升件及升降平臺；所述托換樁下端與所述既有承臺可拆卸連接，所述托換梁與所述托換樁上端可拆卸連接；所述頂升件和升降平臺均設置在所述托換梁上，所述頂升件頂升所述橋梁，利用所述升降平臺支撐所述橋梁，然后釋放所述頂升件。
8.本發明的另一優選的實施方式中，所述托換梁包括橫梁和設置于橫梁上、下的中墊板和下墊板，所述所述托換樁與所述下墊板連接，所述升降平臺設置在所述中墊板上。
9.本發明的另一優選的實施方式中，所述橫梁為工字鋼，多根工字鋼并列設置在下墊板上。
10.本發明的另一優選的實施方式中，所述托換梁為分體結構，每個托換梁上設置升降平臺和頂升件；所述升降平臺包括板式支座、上墊板和混凝土墊層，所述板式支座設置在所述中墊板上，所述混凝土墊層設置在所述板式支座上側支撐所述橋梁，所述上墊板設置
在所述混凝土墊層和板式支座之間。
11.本發明的另一優選的實施方式中，每個托換梁上的升降平臺和頂升件交錯布置。
12.本發明的另一優選的實施方式中，所述托換樁為鋼管柱，所述鋼管柱兩端具有法蘭盤，下端的法蘭盤通過定位桿連接在既有承臺上。
13.本發明的另一優選的實施方式中，所述鋼管柱和法蘭盤之間設置加勁板。
14.本發明的另一優選的實施方式中，所述頂升件為千斤頂。
15.本發明的另一優選的實施方式中，托換樁由6根鋼管柱按照3
×
2的布局組成。
16.本發明實施例還提供了上述樁基托換頂升結構的頂升方法，頂升橋梁至原位，澆筑混凝土墊層，待混凝土墊層凝固后釋放頂升件，將荷載轉移至升降平臺上。
17.本發明實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：
18.1、本發明利用可拆卸的鋼管柱和工字鋼橫梁作為主動托換裝置的托換樁和托換梁，同時用升降平臺代替千斤頂維持頂升力。在隧道正常開挖的同時保證高架橋正常運營，解決現有結構成本高、工序復雜以及污染大的問題。
19.2、橋梁下方隧道施工會引起地表沉降，當監測到橋梁下降后利用頂升件將其頂升至原位，然后調節升降平臺高度至合適位置，最后逐漸釋放復位頂升件的頂升力，將荷載逐漸轉移到升降平臺，使升降平臺成為主要承力結構。采用升降平臺代替千斤頂作為主要承力結構，能夠更加靈活的發揮承力作用，同時也更好地保證了頂升結構的整體穩定性與位移控制效果。整個過程是先有沉降-頂升回原位-過渡到升降平臺-新的沉降-頂升回原位-過渡到調整高度后的升降平臺。借助升降平臺更穩定的支撐以滿足高架橋運營期間橋梁位移控制在安全水平內。
20.3、傳統的托換結構中千斤頂設置在托換樁與托換梁之間，托換梁由鋼筋混凝土澆筑，自重極大，因此會給千斤頂帶來極大的負擔。同時托換梁的體積也是較大的，要頂升橋梁則要把橫梁和橋梁都抬升，在頂升過程中無疑會對靈活性帶來極大地影響。相比于傳統的托換結構，本發明將頂升件設置在托換梁上，直接頂升橋梁，不用多余地頂升橫梁，要使橋梁升高同樣的高度，只需抬升橋梁，更加靈活省力。
21.本發明附加方面的優點將在下面的描述中給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
22.為使本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。
附圖說明
23.構成本發明的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。
24.圖1是本發明實施例的頂升結構橫斷面示意圖；
25.圖2是本發明實施例的頂升結構側面示意圖；
26.圖3是本發明實施例的頂升結構的托換樁分布示意圖；
27.圖4是本發明實施例的頂升結構的升降平臺示意圖；
28.圖中：1、既有承臺；2、鋼管柱；3、橋墩；4、工字鋼橫梁；5、升降平臺；6、橋梁；7、千斤頂；8、厚鋼墊板；9、加勁板；10、定位桿；11、板式支座；12、混凝土墊層；
29.為顯示各部位位置而夸大了互相間間距或尺寸，示意圖僅作示意使用。
具體實施方式
30.應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本發明提供進一步的說明。除非另有指明，本發明使用的所有技術和科學術語具有與本發明所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。
31.術語解釋部分：本發明中的術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應作廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或為一體；可以是機械連接，可以是直接連接，也可以是通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部連接，或者兩個元件的相互作用關系，對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解術語在本發明的具體含義。
32.正如背景技術所介紹的，現有的托換結構施工周期長，成本高，拆除后產生大量垃圾，造成浪費并對環境產生污染。而且通過千斤頂維持頂升力可能失穩，導致橋面位移超過控制范圍，為了解決如上的技術問題，本發明提出了一種樁基托換頂升結構。
33.如圖1-圖4所示，本發明一實施例中記載了一種樁基托換頂升結構，設置在既有承臺1和橋梁6之間，包括：托換樁、托換梁、頂升件及升降平臺5；所述托換樁下端與所述既有承臺1可拆卸連接，所述托換梁與所述托換樁上端可拆卸連接；所述頂升件和升降平臺5均設置在所述托換梁上，所述頂升件頂升所述橋梁6，利用所述升降平臺5支撐所述橋梁6，然后釋放所述頂升件。
34.所述頂升件為千斤頂7，千斤頂設置在托換梁與橋梁之間，用于提供初始頂升力和預沉降，控制橋梁的沉降和變形。
35.橋梁下方隧道施工會引起地表沉降，當監測到橋梁下降后利用頂升件將其頂升至原位，然后調節升降平臺高度至合適位置，最后逐漸釋放復位頂升件的頂升力，將荷載逐漸轉移到升降平臺，使升降平臺成為主要承力結構。采用升降平臺代替千斤頂作為主要承力結構，能夠更加靈活的發揮承力作用，同時也更好地保證了頂升結構的整體穩定性與位移控制效果。整個過程是先有沉降-頂升回原位-過渡到升降平臺-新的沉降-頂升回原位-過渡到調整高度后的升降平臺。借助升降平臺更穩定的支撐以滿足高架橋運營期間橋梁位移控制在安全水平內。
36.所述托換梁包括橫梁和設置于橫梁上、下的中墊板和下墊板，所述橫梁為工字鋼，多根工字鋼并列設置在下墊板上。所述所述托換樁與所述下墊板連接，所述升降平臺5設置在所述中墊板上。
37.如圖4所示，所述托換梁由厚鋼墊板8—工字鋼橫梁4—厚鋼墊板8組成，橫梁橫跨放置在三根托換樁上。本發明所述的結構主體均為可拆卸式的鋼結構，尤其是采用了工字鋼橫梁與厚鋼墊板組合作為托換梁。與傳統的鋼筋混凝土結構相比，不僅節省了施工成本和時間，也極大地減少了環境污染。
38.由于工字鋼橫梁有多根，如果將工字鋼橫梁直接放在鋼管柱上，或者千斤頂、升降平臺直接放在工字鋼橫梁上，產生的巨大壓力可能會使工字鋼失穩，因此本發明在工字鋼橫梁上下各放一層厚鋼墊板，能避免失穩的風險，提高安全性，也能起一個荷載的分配作用使受力更均勻。
39.所述托換梁為分體結構，每個托換梁上設置升降平臺5和頂升件，每個托換梁上的升降平臺5和頂升件交錯布置；所述升降平臺5包括板式支座11、上墊板和混凝土墊層12，所述板式支座11設置在所述中墊板上，所述混凝土墊層12設置在所述板式支座11上側支撐所述橋梁6，所述上墊板設置在所述混凝土墊層12和板式支座11之間。
40.如圖4所示，所述升降平臺為托換樁與橋梁間的主要承力結構，包括板式支座11，板式支座上有混凝土墊層12，墊層與支座間設有厚鋼墊板8，所述混凝土墊層兩側設有定位桿10，定位桿與橋梁連接，用于定位墊層位置。
41.升降平臺中的混凝土墊層是主要的承力結構，直接與橋梁接觸。厚度大約在40cm左右，相比于傳統方法的千斤頂來說增大了承載面積。
42.板式支座為橡膠支座，為柔性方板結構，置于混凝土墊層與托換梁兩個剛性結構之間起一個緩沖作用，將來自混凝土墊層的荷載傳遞到下方的托換橫梁上。同時由于便于更換，所以還可以更換不同厚度的支座起到調節高度的作用。
43.需要說明的是，支座都是預制的，厚度在5-10cm之間。不同支座存在1cm的厚度差。并且高度調整范圍很小，由于在頂升前會經過詳細的測量與計算以確定合適的混凝土墊層厚度。在頂升完成后，施工以及高架橋運營過程中可能引起的橋梁微小位移，此時為了控制這些小變形的影響，需要調整支座厚度來保證橋梁穩定。
44.所述托換樁為鋼管柱2，由6根鋼管柱2按照3
×
2的布局組成。所述鋼管柱2兩端具有法蘭盤，下端的法蘭盤通過下定位桿連接在既有承臺1上，所述鋼管柱2和法蘭盤之間設置加勁板9。
45.如圖1-圖3所示，所述樁基托換的托換樁為鋼管柱，每個原橋墩3的兩側各均勻分布3根托換樁，共6根托換樁托換1座橋墩。所述鋼管柱下部固定有定位桿10，通過定位桿連接在橋梁的原承臺上，鋼管柱的上部和下部均設置有加勁板9，以增加連接處的剛度與局部穩定性。
46.上述樁基托換頂升結構的頂升方法：
47.固定托換樁：通過定位桿和加勁板將其逐根豎立在既有承臺上。
48.架設托換梁：將一塊厚鋼墊板置于鋼管柱上，并施加加勁板固定。將工字鋼橫梁并排放置于鋼墊板上，最后在上部加蓋一塊鋼墊板。組合形成鋼板-工字鋼-鋼板結構的托換梁。
49.安裝千斤頂與升降平臺：首先在預定位置安裝好千斤頂，當施工引起沉降后，測量好沉降量，逐漸加載將橋梁頂升至原來位置；接著測量橋梁與橫梁距離，計算出混凝土墊層所需厚度，放置板式橡膠支座，再蓋上一層鋼板，根據定位桿在其上制模并澆筑混凝土墊層。等到墊層凝固后，緩慢釋放千斤頂，慢慢將荷載轉移至升降平臺上。與千斤頂相比，升降平臺穩定性更好。
50.上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍以內。
技術特征：
1.一種樁基托換頂升結構，設置在既有承臺和橋梁之間，其特征在于，包括：托換樁、托換梁、頂升件及升降平臺；所述托換樁下端與所述既有承臺可拆卸連接，所述托換梁與所述托換樁上端可拆卸連接；所述頂升件和升降平臺均設置在所述托換梁上，所述頂升件頂升所述橋梁，利用所述升降平臺支撐所述橋梁，然后釋放所述頂升件。2.如權利要求1所述的樁基托換頂升結構，其特征在于，所述托換梁包括橫梁和設置于橫梁上、下的中墊板和下墊板，所述所述托換樁與所述下墊板連接，所述升降平臺設置在所述中墊板上。3.如權利要求2所述的樁基托換頂升結構，其特征在于，所述橫梁為工字鋼，多根工字鋼并列設置在下墊板上。4.如權利要求2所述的樁基托換頂升結構，其特征在于，所述托換梁為分體結構，每個托換梁上設置升降平臺和頂升件；所述升降平臺包括板式支座、上墊板和混凝土墊層，所述板式支座設置在所述中墊板上，所述混凝土墊層設置在所述板式支座上側支撐所述橋梁，所述上墊板設置在所述混凝土墊層和板式支座之間。5.如權利要求4所述的樁基托換頂升結構，其特征在于，每個托換梁上的升降平臺和頂升件交錯布置。6.如權利要求1所述的樁基托換頂升結構，其特征在于，所述托換樁為鋼管柱，所述鋼管柱兩端具有法蘭盤，下端的法蘭盤通過定位桿連接在既有承臺上。7.如權利要求6所述的樁基托換頂升結構，其特征在于，所述鋼管柱和法蘭盤之間設置加勁板。8.如權利要求1所述的樁基托換頂升結構，其特征在于，所述頂升件為千斤頂。9.如權利要求6所述的樁基托換頂升結構，其特征在于，托換樁由6根鋼管柱按照3
×
2的布局組成。10.如權利要求4所述的樁基托換頂升結構的頂升方法，其特征在于，頂升橋梁至原位，澆筑混凝土墊層，待混凝土墊層凝固后釋放頂升件，將荷載轉移至升降平臺上。
技術總結
本發明涉及橋梁工程建設技術領域，尤其涉及一種樁基托換頂升結構及頂升方法。樁基托換頂升結構設置在既有承臺和橋梁之間，包括：托換樁、托換梁、頂升件及升降平臺；所述托換樁下端與所述既有承臺可拆卸連接，所述托換梁與所述托換樁上端可拆卸連接；所述頂升件和升降平臺均設置在所述托換梁上，所述頂升件頂升所述橋梁，利用所述升降平臺支撐所述橋梁，然后釋放所述頂升件。解決了現有托換結構成本高、污染大、位移控制不穩定等問題。位移控制不穩定等問題。位移控制不穩定等問題。
