專利名稱：超靜定墩柱或樁基主動托換結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及主動托換結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種超靜定主動托換結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前，最早的大型托換工程之一是英國的Winchester大教堂，在托換加固之前，已 經(jīng)持續(xù)下沉了 900年之久，在二十世紀初由一位潛水工在水下挖坑，穿過泥炭和粉土而 到達礫石層，用混凝土包填實而進行基礎托換?；A托換技術(shù)歷史悠久，但直到二十世 紀三十年代興建美國紐約市的地下鐵路時才得到迅速發(fā)展。在早期的地下鐵道工程中，
需要托換加固工程的數(shù)量大，類型多，規(guī)模大，由于當時支撐技術(shù)己經(jīng)取得了很大的進 展，因而托換工程在技術(shù)上是可行的。
當前國內(nèi)外的城市向大型化和現(xiàn)代化方向發(fā)展，大量高層建筑的興建，城市人口高 度的集中，對于交通、通風、商業(yè)及其它人民生活設施的修建，提出了更高的要求，市 區(qū)空間已越來越狹窄，唯一的出路是向地下發(fā)展，建造地下鐵道、商場和其他許多地下 設施。這些地下建筑往往要穿越部分高層建筑或重要的歷史建筑物，這就需要對原有建 筑物的基礎進行托換加固處理；加之古建筑所需托換的數(shù)量繁多，原有建筑物需進行改 建、加層或加大使用荷載時，也需要采用托換技術(shù)，這也促進托換技術(shù)趨向大型化和向 綜合性方向發(fā)展。加固托換技術(shù)能有效地保護原有建筑或古建文物，對于在特殊條件下 的施工有極重要的作用，它是解決城市建設施工難題的一種重要手段，是一項全新的高 度綜合性的技術(shù)，涉及水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、土力學、結(jié)構(gòu)力學等多學科，對勘察、監(jiān) 測、結(jié)構(gòu)設計、施工組織和科學研究等都提出了很實際的課題。尤其是德國在二戰(zhàn)后， 許多城市的擴建和改造過程中，特別是在修建地下鐵道工程中，大量地采用了綜合托換 技術(shù)，積累了豐富的經(jīng)驗，取得了顯著的成績，并已將該項托換技術(shù)編入了德國工業(yè)標 準(匿)。
我國的托換工程數(shù)量和規(guī)模隨著基本建設的發(fā)展也在不斷增長，在托換技術(shù)方面， 如錨桿加壓糾偏、錨桿靜壓樁、基礎減壓和加強剛度法、堿液加固、浸水糾偏、掏土糾 偏、千斤頂整體頂升以及在濕陷性黃土地基上的多種托換方法等都有很大的創(chuàng)新和特色。 我國的托換技術(shù)雖然起步較晚，但隨著大規(guī)模建設事業(yè)的發(fā)展，托換技術(shù)處于方興未艾 和蓬勃發(fā)展的時期。
在國內(nèi)外的地下工程建設和地鐵建設中都遇到過樁基托換問題，樁基托換涉及土木 工程技術(shù)的多個方面，具有綜合性強、各專業(yè)結(jié)合要求高、環(huán)境和安全突出等特點。
在國內(nèi)外樁基托換的工程實踐中，較有代表性的有下列四個
第一個是采用主動托換技術(shù)的R本京都地鐵車站，其特點是托換樁的軸力較高(軸力達到585噸)，托換時對被托換樁進行了沉降監(jiān)測，對托換時被托換樁的沉降進行嚴 格控制，控制標準為上頂l.Omm、沉降3.0mm。它一次施加5850kN力，結(jié)構(gòu)物被頂升 0.68mm，而截樁后沉降實際為3.2mm，略超出位移控制目標值。
第二個是采用被動托換技術(shù)的廣州地鐵東站，其特點是樁基軸力和直徑較小(最 大托換設計荷載為250噸、最大直徑僅800mm)，托換樁數(shù)量多(約150根)，托換施 工措施簡單，樁頂變形不能進行人為控制。
第三個是采用主動托換技術(shù)的深圳地鐵的百貨廣場樁基托換工程，其特點是托換樁 的軸力高(軸力達到1890噸)，托換時對被托換樁進行了沉降監(jiān)測，對托換時被托換樁 的沉降進行嚴格控制，6根被托換柱最大與最小沉降量分別為3.69mm和2.07mm，周邊 鄰近結(jié)構(gòu)柱最大沉降量為7.77 mm;被托換柱及其相鄰梁板進行了全面檢查，未發(fā)現(xiàn)新 增裂縫和既有裂縫發(fā)展。充分證明了采用主動托換技術(shù)進行百貨廣場大軸力樁基托換是 成功的。
第四個也是采用主動托換技術(shù)的深圳地鐵的廣深鐵路橋樁基托換工程，該工程的特 點為(l)工程處于深圳市商業(yè)最繁華地帶，對鐵路橋的加固會長時段占用道路寬度，須 進行交通疏解，廣深鐵路橋下各種路用和民用管線分布錯綜復雜須進行精確定位和拆遷； (2)廣深鐵路高速和準高速列車運行繁忙，列車動荷載給樁基托換施工帶來更大困難；(3) 托換處的廣深鐵路橋連續(xù)梁結(jié)構(gòu)要求嚴格控制托換橋墩的變形和位移警戒值。施工監(jiān)控 和操作精確度要求，。線路吊扣軌和基礎托換技術(shù)難度大。(4)施工項目多且復雜，包括 旋噴樁圍護、地層注漿加固、施作挖孔樁、鋼支架和吊扣軌加固線路預應力托換梁施工 及基礎頂升托換操作等，整個施工過程必須對鐵路橋進行全程監(jiān)測，確保各項位移變形、 沉降值控制在允許范圍內(nèi)。主動托換完成之后，被托換橋墩最大升高值為3mm;地鐵暗 ^截樁通過鐵路橋下3個月后，橋墩沉降趨于穩(wěn)定，累計最大沉降值1.8mm，遠小于沉降 最大允許值5.0mm的警戒值，托換施工達到預期要求。
以上托換工程均為采用兩根新樁和簡支實體托換梁結(jié)構(gòu)托換單根墩柱或樁基。當需 要同時對兩個墩柱進行主動托換時，或所托換樁基或墩柱承受的荷載過大時，上述托換 結(jié)構(gòu)將難以適用。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的正是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種能夠?qū)χ辽賰筛?相鄰墩柱或樁基進行同時托換、能夠增強承載能力的超靜定墩柱或樁基主動托換結(jié)構(gòu)。
本實用新型是通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)的 一種超靜定墩柱或樁基主動托換結(jié)構(gòu)， 包括新樁、托換大梁，所述大梁是由橫梁、縱梁、頂板、底板構(gòu)成的空間連續(xù)格構(gòu)式結(jié) 構(gòu)，所述橫梁為至少三個，所述縱梁為至少兩個，所述新樁為至少兩排，連接在橫梁的 下面，每排新樁至少為2根。
所述橫梁為5個，所述縱梁為2個，每排新樁為3根。 所述橫梁為3個，每排新樁為2根。所述新樁是摩擦樁。 所述新樁長為40 90m。
所述橫梁與需要托換的原墩柱或樁基間設置有抗剪結(jié)構(gòu)，抗剪結(jié)構(gòu)采用在原墩柱或 樁基上采用植筋方式預埋抗剪鋼筋，并在原墩柱或樁基上開鑿抗滑槽。
本實用新型的有益效果是橫梁、縱梁、頂、底板及新樁等構(gòu)件形成空間連續(xù)格構(gòu) 式托換結(jié)構(gòu)，托換結(jié)構(gòu)的橫梁與需要托換的原墩柱或樁基間通過抗剪措施連接成整體受 力的結(jié)構(gòu)，被托換墩柱或樁基傳遞下來的荷載通過托換結(jié)構(gòu)的橫梁、.縱梁及新樁共同受 力，承擔荷載，保證需要托換的結(jié)構(gòu)物的安全、穩(wěn)定；本實用新型實現(xiàn)了對兩根及兩根 以上的墩柱或樁基同時進行托換處理。為其他工程對多根墩柱進行同時托換奠定了基礎； 本實用新型的新樁采用的是摩擦樁。實現(xiàn)了摩擦樁在托換結(jié)構(gòu)中的應用，使托換結(jié)構(gòu)可 在較為不利的地質(zhì)條件下也能成功實施?？臻g連續(xù)格構(gòu)式托換結(jié)構(gòu)采用多棵新樁作為單 排新樁，解決了由于所托換樁基或墩柱承受的荷載過大，而一側(cè)單根新樁承載力不足以 承擔托換荷載的技術(shù)問題。多根縱梁的布置和頂?shù)装宓脑O置也使得托換結(jié)構(gòu)的整體剛度 相較以往采用的單根托換梁的結(jié)構(gòu)增強很多，大大增強了托換結(jié)構(gòu)的承載能力。


圖1是本實用新型平面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實用新型立面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是圖1的A-A剖視圖。
圖中1、縱梁，2、橫梁，3、新樁，4、頂板，5、底板，6、墩柱。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述
如圖1至圖3所示， 一種超靜定墩柱或樁基主動托換結(jié)構(gòu)，包括新樁3、托換大梁， 所述大梁是由橫梁、縱梁l、頂板4、底板5構(gòu)成的空間連續(xù)格構(gòu)式結(jié)構(gòu)，所述橫梁為五 個，所述縱梁1為兩個，所述新樁3為三排，連接在橫梁的下面，每排新樁3為三根。 同時托換兩個墩柱6。
實施步驟如下
步驟一施工新樁3，待新樁檢測無質(zhì)量缺陷后，于樁頂布置千斤頂及其機械自鎖裝
置，新樁3是摩擦樁，長度為40 90m。
步驟二施工托換大梁的縱梁l、橫梁A2-1、橫梁C2-3、橫梁E2-5，布置樁頂水平 約束，施工墩柱錨筋和企口，(即在墩柱上采用植筋方式預埋抗剪鋼筋，并在原墩柱或 樁基上開鑿抗滑槽。)待澆筑縱梁、橫梁A、 C、 E的混凝土強度達到9(m后，先張拉橫梁 A、 C、 D預應力鋼筋一半的預應力，再張拉縱梁的預應力鋼筋，再張拉橫梁A、 C、 D預應 力鋼筋剩余一半的預應力。步驟三施工橫梁B2-2、橫梁D2-4，待澆筑橫梁B、 D的混凝土強度達到90%后，張 拉橫梁B、 D的預應力鋼筋，澆注托換大梁的頂板和底板，至此已完成托換大梁的澆注。 橫梁B、 D與需要托換的墩柱之間形成了抗剪結(jié)構(gòu)。
歩驟四千斤頂向上施加頂升力，新樁頂與托換大梁之間的頂升力分10級達到100% 托換荷載，以便新樁盡快完成大部分沉降，在每級加載完成穩(wěn)定至少一小時后進行下級 加載。
步驟五千斤頂卸載至托換荷載的85%，穩(wěn)定后分步截墩，如沉降接近控制值，則 停止截墩，并頂升托換大梁，沉降穩(wěn)定后再截墩，重復操作直至完成墩柱的截斷。墩柱 截斷后在托換大梁與托換新樁之間墊穩(wěn)支墊，此時需要保留千斤頂頂升的可操作性。
步驟六后期觀測，待新樁沉降穩(wěn)定，托換大梁變形穩(wěn)定，且不需要進行變形調(diào)整
后，進行托換大梁和新樁的連接，最終完成托換。
本實施例同時托換兩根墩柱，托換大梁的空間連續(xù)格構(gòu)式結(jié)構(gòu)采用五個橫梁、兩個 縱梁，新樁三排，每排三根。但本實用新型的結(jié)構(gòu)并不限于此，例如當需要托換三根墩 柱時，本實用新型的托換大梁就要采用七個橫梁，新樁四排，新樁的單排數(shù)量根據(jù)荷載 情況也可采用四根、五根等，同理，縱梁根據(jù)荷載分布情況，也可視具體情況可采用三 個或四個等。
當然本實用新型也可用于托換一根墩柱，此時可利用本實用新型托換大梁的空間連 續(xù)格構(gòu)式結(jié)構(gòu)及與其相連的單排多根新樁，解決由于所托換墩柱承受的荷載過大，而一 側(cè)單根新樁承載力不足以承擔托換荷載的技術(shù)問題。多根縱梁的布置和頂?shù)装宓脑O置也 使得托換結(jié)構(gòu)的整體剛度相較以往采用的單根托換梁的結(jié)構(gòu)增強很多，大大增強了托換
結(jié)構(gòu)的承載能力。例如橫梁為3個，每排新樁為2個。
盡管上面結(jié)合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本實用新型并不局 限于上述的具體實施方式
，只要主動托換結(jié)構(gòu)的托換大梁采用由橫梁、縱梁、頂板、底 板構(gòu)成的空間連續(xù)格構(gòu)式結(jié)構(gòu)，連接在大梁下的單排新樁為兩根以上，均落在本實用新 型的保護范圍內(nèi)，例如本實用新型也可用于托換樁基。上述的具體實施方式
僅僅是示意 性的，并不是限制性的，本領域的普通技術(shù)人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實 用新型宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本實用 新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1. 一種超靜定墩柱或樁基主動托換結(jié)構(gòu)，包括新樁、托換大梁，其特征是，所述大梁是由橫梁、縱梁、頂板、底板構(gòu)成的空間連續(xù)格構(gòu)式結(jié)構(gòu)，所述橫梁為至少三個，所述縱梁為至少兩個，所述新樁為至少兩排，連接在橫梁的下面，每排新樁至少為兩根。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超靜定墩柱或樁基主動托換結(jié)構(gòu)，其特征是，所述橫梁為 5個，所述縱梁為2個，每排新樁為3根。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超靜定墩柱或樁基主動托換結(jié)構(gòu)，其特征是，所述橫梁為 3個，每排新樁為2根。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的超靜定墩柱或樁基主動托換結(jié)構(gòu)，其特征是，所述新樁是 摩擦樁。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的超靜定墩柱或樁基主動托換結(jié)構(gòu)，其特征是，所述新樁長 為40 90ra。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1 5之一所述的超靜定墩柱或樁基主動托換結(jié)構(gòu)，其特征是，所述 橫梁與需要托換的墩柱或樁基間設置有抗剪結(jié)構(gòu)，抗剪結(jié)構(gòu)采用在原墩柱或樁基上采用 植筋方式預埋抗剪鋼筋，并在原墩柱或樁基上開鑿抗滑槽。
專利摘要本實用新型公開了一種超靜定墩柱或樁基主動托換結(jié)構(gòu)，包括新樁、托換大梁，所述大梁是由橫梁、縱梁、頂板、底板構(gòu)成的空間連續(xù)格構(gòu)式結(jié)構(gòu)，所述橫梁為至少三個，所述縱梁為至少兩個，所述新樁為至少兩排，連接在橫梁的下面，每排新樁至少為兩根。本實用新型由橫梁、縱梁、頂、底板及新樁等構(gòu)件形成空間連續(xù)格構(gòu)式托換結(jié)構(gòu)，托換結(jié)構(gòu)的橫梁與需要托換的原墩柱或樁基間通過抗剪措施連接成整體受力的結(jié)構(gòu)，被托換墩柱或樁基傳遞下來的荷載通過托換結(jié)構(gòu)的橫梁、縱梁及新樁共同受力，承擔荷載，保證需要托換的結(jié)構(gòu)物的安全、穩(wěn)定；本實用新型實現(xiàn)了對兩根及兩根以上的墩柱或樁基同時進行托換處理。
文檔編號E02D37/00GK201268854SQ20082014205
公開日2009年7月8日 申請日期2008年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月19日
發(fā)明者劉文江, 劉旭鍇, 華龍海, 濤 孫, 景 曹, 李宏祥, 焦占武, 剛 熊, 王艷寧, 羅昊沖, 譚玉寶, 賀志雄, 趙培軍, 陳明貴, 黃思勇 申請人:天津市市政工程設計研究院