排桩箱涵结构及其施工方法

摘要

本发明公开了排桩箱涵结构及其施工方法，该排桩箱涵包括边柱排桩、高压旋喷桩、边冠梁、U型底板及顶板，边柱排桩分为两组，对称布设于两侧，每侧的两两边柱排桩之间设置高压旋喷桩形成止水帷幕，边冠梁设有两个，分别位于两组边柱排桩上方，U型底板浇筑在两组边柱排桩之间，U型底板侧壁与边柱排桩内壁连接，边冠梁上部与顶板浇筑成一体。本发明还公开了上述结构的施工方法，首先支护排桩，然后采用反开挖施工浇筑底板及顶板，减少了施工环节，本发明将原本的排桩支护的临时结构变成永久结构，避免了工程结构的浪费，有效的缩短了工期，降低了施工成本。

权利要求

1.排桩箱涵结构的施工方法，该排桩箱涵结构包括边柱排桩、高压旋喷桩、边冠梁、U型底板，顶板，若干组中柱及若干个中冠梁，所述的边柱排桩分为两组，对称布设于两侧，每侧的两两边柱排桩之间设置高压旋喷桩形成止水帷幕，所述的边冠梁设有两个，分别位于两组边柱排桩上方，所述的U型底板浇筑在两组边柱排桩之间，U型底板侧壁与边柱排桩内壁连接，所述的边冠梁上部与顶板浇筑成一体，所述的若干组中柱设于两组边柱排桩之间且与边柱排桩平行，所述的若干个中冠梁分别设于若干组中柱上方，所述的中冠梁上部与顶板浇筑成一体；其特征在于，包括以下步骤，S1.边柱排桩施工：场地平整、定位放线，边柱排桩分为两组，沿顺水流方向平行布设在基坑的位置上，高压旋喷桩采取分批跳孔施作，每两个边柱排桩之间设置一个高压旋喷桩形成止水帷幕；

S2.中柱施工：根据箱涵的跨径需求布置中柱，中柱采用灌柱桩，中柱平行布置在两组边柱排桩之间；

S3.冠梁施工：凿除边柱排桩及中柱顶部的浮浆，使其位于同一平面上，开挖至冠梁底，进行边冠梁及中冠梁施工，边冠梁位于边柱排桩上方，中冠梁位于中柱上方，边冠梁及中冠梁的伸缩缝布置与顶板一致，边冠梁及中冠梁上方预留箍筋；

S4.内撑施工：在边冠梁与中冠梁之间沿垂直于水流方向布设若干内撑；

S5.基坑开挖：开挖基坑至U型底板高程下方；

S6.U型底板浇筑：确定U型底板的位置，在边柱排桩及中柱与底板的交接位置植筋，在底板位置先浇筑砼垫层，然后进行U型底板的底部浇筑，清除边柱排桩间的淤泥土，利用边柱排桩做模板浇筑U型底板侧壁；

S7.顶板浇筑：放置顶板模板，在边冠梁、中冠梁及顶板模板上部浇筑顶板，使顶板与边冠梁及中冠梁形成整体；

S8. 移除顶板模板，拆除内撑，回填覆土即可。

2.如权利要求1所述的排桩箱涵结构的施工方法，其特征在于，步骤S1中边柱排桩包括长灌柱桩和短灌柱桩，两根长灌柱桩间布设2根短灌柱桩，所述的长灌柱嵌入中风化岩层或进入具有足够锚固长度的持力层，所述的短灌柱桩用于挡土，短灌柱桩的高度大于U型底板的深度，所述的高压旋喷桩穿过底板及淤泥层底。

3.如权利要求1所述的排桩箱涵结构的施工方法，其特征在于：步骤S6中，所述的砼垫层为10～15cm厚C15砼垫层，所述的U型底板侧壁的厚度小于或等于U型底板的底部厚度的一半。

4.如权利要求1所述的排桩箱涵结构的施工方法，其特征在于，步骤S7中所述的顶板模板呈拱形。

说明书

排桩箱涵结构及其施工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及交通及水利工程技术领域，具体为一种特殊的箱涵结构及其施工方法。

背景技术

[0002] 箱涵属于涵洞的一种，一般用来排水，过人及车辆。箱涵根据需要分为单孔箱涵和多孔箱涵。如图1所示，现有的单孔箱涵为封闭的框架结构，主要组成部分有钢筋混凝土涵身1'、翼墙2'、混凝土基础3'、变形缝4'等。如图2所示，现有的多孔箱涵与图1的单孔箱涵结构类似，在混凝土涵身1'上设有多个涵洞，涵洞之间设有立墙5’。箱涵施工一般采用现浇，在开挖好的沟槽内设置临时的基坑排桩支护，设置底层，浇筑一层混凝土垫层，再将加工好的钢筋现场绑扎，支内模和外模，较大的箱涵一般先浇筑底板和侧壁的下半部分，再绑扎侧壁上部和顶板钢筋，支好内外模，浇筑侧壁上半部分和顶板。待混凝土达到设计要求的强度拆模，在箱涵两侧同时回填土。该箱涵结构的基坑排桩支护属于临时结构，造价高，箱涵浇筑完成后就废弃了。且该结构不适于在超厚的软基上使用，软基过厚，箱涵底部易出现不均匀沉降问题。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种排桩箱涵结构及其施工方法，消除箱涵顶部荷载传到底部，引起底部不均匀沉降的问题；当建在深厚的软基上时，减少箱涵底部进行特殊地基处理的内容及程序；提高箱涵整体受力性能。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

[0004] 排桩箱涵结构，包括边柱排桩、高压旋喷桩、边冠梁、U型底板及顶板，所述的边柱排桩分为两组，对称布设于两侧，每侧的两两边柱排桩之间设置高压旋喷桩形成止水帷幕，所述的边冠梁设有两个，分别位于两组边柱排桩上方，所述的U型底板浇筑在两组边柱排桩之间，U型底板侧壁与边柱排桩内壁连接，所述的边冠梁上部与顶板浇筑成一体。

[0005] 一实施例中，还包括若干组中柱及若干个中冠梁，所述的若干组中柱设于两组边柱排桩中部且与边柱排桩平行，所述的若干个中冠梁分别设于若干组中柱上方，所述的中冠梁上部与顶板浇筑成一体。

[0006] 优选地，所述的边柱排桩包括长灌柱桩和短灌柱桩，两根长灌柱桩间布设2根短灌柱桩，所述的长灌柱桩嵌入中风化岩层或进入具有足够锚固长度的持力层，所述的短灌柱桩的高度大于U型底板的深度，所述的高压旋喷桩穿过底板及淤泥层底。

[0007] 优选地，所述的U型底板侧壁的厚度小于或等于U型底板的底部厚度的一半。

[0008] 优选地，所述的顶板底部为拱形，顶板与边冠梁及中冠梁连接处的板厚大于其余部分板厚。

[0009] 其中，所述的U型底板侧壁及底部与边柱排桩连接处设有挂网钢筋及底板锚筋，所述的边冠梁与顶板连接处设有箍筋。

[0010] 由于采用了上述的结构，本发明具有如下有益效果：

[0011] 1.本发明打破常规基坑支护结构与永久结构分开的设计理念，将临时基坑支护结构变为箱涵永久结构组成部分，将箱涵的底板和顶板分开，使底板受力大大减轻，使得本结构的填土荷载通过顶板传给边冠梁/中冠梁,然后直接传给了边柱排桩/中柱，同时底板采用U型结构与边柱排桩相连，充分发挥了边柱排桩的受力优势，箱涵的U型底板无须单独的地基处理，不仅增强了箱涵的整体性而且也减少了箱涵底部地基处理费用。

[0012] 2. 多孔箱涵通过中柱及中冠梁形成中部支撑，取消涵洞中间的立墙，可满足顶板跨径的布置，减少顶板厚度。

[0013] 3.本发明结构在超厚软基上更具实用性，由于无地基处理，避免了可能产生的不均匀沉降的问题。

[0014] 本发明还公开了上述结构的施工方法，包括以下步骤：

[0015] S1.边柱排桩施工：场地平整、定位放线，边柱排桩分为两组，沿顺水流方向平行布设在基坑的位置上，高压旋喷桩采取分批跳孔施作，每两个边柱排桩之间设置一个高压旋喷桩形成止水帷幕；

[0016] S2.中柱施工：根据箱涵的跨径需求布置中柱，中柱采用灌柱桩，中柱平行布置在两组边柱排桩之间；

[0017] S3.冠梁施工：凿除边柱排桩及中柱的顶部，使其位于同一平面上，开挖至冠梁底，进行边冠梁及中冠梁施工，边冠梁位于边柱排桩上方，中冠梁位于中柱上方，边冠梁及中冠梁的伸缩缝布置与顶板一致，边冠梁及中冠梁上方预留箍筋；

[0018] S4.内撑施工：在边冠梁与中冠梁之间沿垂直于水流方向布设若干内撑；

[0019] S5.基坑开挖：开挖基坑至U型底板高程下方；

[0020] S6.U型底板浇筑：确定U型底板的位置，在边柱排桩及中柱与底板的交接位置植筋，在底板位置先浇筑砼垫层，然后进行U型底板的底部浇筑，清除边柱排桩间的淤泥土，利用边柱排桩做模板浇筑U型底板侧壁；

[0021] S7.顶板浇筑：放置顶板模板，在边冠梁、中冠梁及顶板模板上部浇筑顶板，使顶板与边冠梁及中冠梁形成整体；

[0022] S8. 移除顶板模板，拆除内撑，回填覆土即可。

[0023] 其中，步骤S1中边柱排桩包括长灌柱桩和短灌柱桩，两根长灌柱桩间布设2根短灌柱桩，所述的长灌柱嵌入中风化岩层，所述的短灌柱桩用于挡土，短灌柱桩的高度大于U型底板的深度，所述的高压旋喷桩穿过淤泥层底。

[0024] 优选地，所述的砼垫层为10～15cm厚C15砼垫层，所述的U型底板侧壁的厚度小于或等于U型底板的底部厚度的一半。

[0025] 优选地，所述的顶板模板呈拱形。

[0026] 本发明的施工方法具有如下有益效果：

[0027] 1、本发明施工方法首先支护排桩/中柱，然后采用反开挖施工浇筑底板及顶板，减少了施工环节，将原本的排桩支护的临时结构变成永久结构，避免了工程结构的浪费，有效的缩短了工期，降低施工成本。

[0028] 2、边柱排桩采用长短桩加高压旋喷桩的施工：长灌柱桩嵌入中风化岩层，满足上部结构承载力要求；短灌柱桩的高度大于U型底板的深度，满足基坑支护要求；长短桩的结合大大减少了桩长，因而减少了投资并节约了工期；高压旋喷桩穿过淤泥层底，形成止水帷幕，具有止水的作用，同时可防止墙后淤泥对墙前形成隆起的作用。

[0029] 3、U型底板浇筑时直接利用边柱排桩为模板，将U型底板、边柱排桩、中柱、钢筋浇筑为一整体，使U型底板受力传给边柱排桩、中柱，保证箱涵结构的整体性，减少了箱涵底部地基处理费用。

附图说明

[0030] 图1是背景技术的单孔箱涵结构示意图。

[0031] 图2是背景技术的多孔箱涵结构示意图。

[0032] 图3本发明实施例一的立体结构示意图。

[0033] 图4是本发明实施例一的平面示意图。

[0034] 图5是图4的横断面示意图。

[0035] 图6是U型底板侧壁与边柱排桩的连接图。

[0036] 图7为图6的A-A剖面示意图。

[0037] 图8为图6的B-B剖面示意图。

[0038] 图9是本发明实施例二的立体结构示意图。

[0039] 图10是实施例二中内撑施工的状态示意图。

[0040] 图11是实施例二的平面示意图。

[0041] 图12是图11的横断面示意图。

[0042] 图13是U型底板与中柱的连接示意图。

[0043] 图14是图13的C-C剖面示意图。

[0044] 主要组件符号说明：

[0045] 1：边柱排桩，11：长灌柱桩，12：短灌柱桩，2：高压旋喷桩，3：边冠梁，4：U型底板，41：U型底板侧壁，5：顶板，6：中冠梁，7：中柱，8：内撑，91：纵筋，92：钢筋，93：挂网钢筋，94：
底板锚筋。

具体实施方式

[0046] 为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述。

[0047] 实施例一

[0048] 本实施例公开了一种排桩箱涵结构，为单孔箱涵结构。

[0049] 如图3～5所示，本实施例的单孔箱涵结构包括边柱排桩1、高压旋喷桩2、边冠梁3、U型底板4及顶板5。边柱排桩1分为两组，对称布设于两侧，每侧的两两边柱排桩1之间设置高压旋喷桩2形成止水帷幕。边柱排桩1包括长灌柱桩11和短灌柱桩12，两根长灌柱桩11间布设两根短灌柱桩12，长灌柱桩11嵌入中风化岩层或具有足够锚固长度的持力层，起支撑整个结构的作用；短灌柱桩12的高度大于U型底板4的深度，其主要作用是挡土，满足基坑支护要求即可；高压旋喷桩2可选用二重管旋喷桩，其穿过底板及淤泥层底，起止水作用，以满足坑底抗隆起的要求。边冠梁3设有两个，分别位于两组边柱排桩1上方。

[0050] 结合图6所示，U型底板4浇筑在两组边柱排桩1之间，U型底板侧壁41与边柱排桩1内壁连接，边冠梁3上部与顶板5浇筑成一体。由于U型底板4与顶板5不接触，U型底板侧壁41的受力大大减小，因此U型底板侧壁41的厚度小于或等于U型底板4的底部厚度的一半即可。顶板5底部为拱形，顶板5与边冠梁3连接处的板厚大于其余部分的板厚。

[0051] 结合图7～8所示，边柱排桩1内部本身设有纵筋91，U型底板4内部设有钢筋92，U型底板侧壁41及底部与边柱排桩1连接处设有挂网钢筋93及底板锚筋94，边冠梁3与顶板5连接处设有箍筋（图中未示出）。

[0052] 本实施例的施工步骤如下：

[0053] (1)、边柱排桩1施工：场地平整、定位放线，边柱排桩1分为两组，沿顺水流方向平行布设在基坑的位置上，高压旋喷桩2采取分批跳孔施作，每两个边柱排桩1之间设置一个高压旋喷桩2形成止水帷幕。

[0054] (2)、冠梁施工：凿除边柱排桩1的顶部，使其位于同一平面上，开挖至边冠梁3底，进行边冠梁3施工，边冠梁3位于边柱排桩上方，边冠梁3的伸缩缝布置与顶板5一致，边冠梁3上方预留箍筋。

[0055] (3)、内撑8施工：在边冠梁3之间沿垂直于水流方向布设若干内撑8。

[0056] (4)、基坑开挖：开挖基坑至U型底板4高程下方。

[0057] (5)、U型底板4浇筑：确定U型底板4的位置，边柱排桩1与U型底板4的交接位置植筋（挂网钢筋93及底板锚筋94），在底板位置先浇筑砼垫层，然后进行U型底板4的底部浇筑，清除边柱排桩1间的淤泥土，利用边柱排桩1做模板浇筑U型底板侧壁41。

[0058] (6)、顶板5浇筑：放置顶板模板，在边冠梁3及顶板模板上部浇筑顶板5，使顶板5与边冠梁3形成整体。

[0059] (7)、移除顶板模板，拆除内撑8，回填覆土即可。

[0060] 实施例二

[0061] 本实施例公开了一种排桩箱涵结构，箱涵的跨径为9×8.8×9m，净高5.2m，总长约81m,箱涵底淤泥厚度约20m，箱涵顶板高程约4.3m，路面设计高程8m，箱涵底板顶高程-
2.5m。根据需要，本实施例设置三孔，为三孔箱涵结构。

[0062] 如图9所示，三孔箱涵结构包括边柱排桩1、中柱7、高压旋喷桩2、边冠梁3、中冠梁6、U型底板4及顶板5。

[0063] 如图11～12所示，边柱排桩1分为两组，对称布设于两侧，每侧的两两边柱排桩1之间设置高压旋喷桩2形成止水帷幕，边柱排桩1包括长灌柱桩11（φ1200mm@4800mm）和短灌柱桩12（φ1200mm@1600mm），两根长灌柱桩11间布设2根短灌柱桩12，长灌柱桩11嵌入中风化岩层或具有足够锚固长度的持力层，短灌柱桩12的高度大于U型底板4的深度，高压旋喷桩2可选用二重管旋喷桩，其穿过底板及淤泥层底。

[0064] 两组中柱7设于两组边柱排桩1之间且与边柱排桩1平行，中柱7也为灌柱桩（φ1200mm@4800mm）。边冠梁3设有两个，分别位于两组边柱排桩1上方。中冠梁6设有两个，分别位于两组中柱7上方。U型底板4浇筑在两组边柱排桩1之间，U型底板侧壁41与边柱排桩1内壁连接，边冠梁3、中冠梁6的上部与顶板5浇筑成一体。U型底板侧壁41的厚度为U型底板4的底部厚度的一半，本实施例中U型底板侧壁41厚30cm，U型底板4的底部厚度60cm。

[0065] 顶板5底部为拱形，采用弧形过渡，承重力强，造型美观。

[0066] 如图7～8，同实施例一中，边柱排桩1内部本身设有纵筋91，U型底板4内部设有钢筋，U型底板侧壁41及底部与边柱排桩1连接处设有挂网钢筋93及底板锚筋94，边冠梁3与顶板5连接处设有箍筋。如图13～14示，U型底板4与中柱7连接处也设有底板锚筋94。

[0067] 本实施例的施工步骤如下：

[0068] (1)、边柱排桩1施工：场地平整、定位放线，边柱排桩1分为两组，沿顺水流方向平行布设在基坑的位置上，长灌柱桩11嵌入中风化岩层约1m，最深底高程达-42m，长灌柱桩11间布置两根短灌柱桩12，短灌柱桩12的高程为-15m，高压旋喷桩2采取分批跳孔施作，每两个边柱排桩1之间设置一个高压旋喷桩2形成止水帷幕，高压旋喷桩2穿过淤泥底高程-20m。

[0069] (2)、中柱7施工：根据箱涵的跨径需求布置两组中柱7，两组中柱7平行布置在两组边柱排桩1之间。

[0070] (3)、冠梁施工：凿除边柱排桩1及中柱7的顶部，使其位于同一平面上，开挖至冠梁底，进行边冠梁3及中冠梁6施工，边冠梁3及中冠梁6的高度为1m，边冠梁3位于边柱排桩1上方，中冠梁6位于中柱7上方，边冠梁3及中冠梁6的伸缩缝布置与顶板5一致，边冠梁3及中冠梁6上方预留箍筋。

[0071] (4)、内撑8施工：如图10所示，在边冠梁3与中冠梁6之间沿垂直于水流方向布设若干内撑8。内撑8采用φ600mm壁厚16mm钢管横撑，顺水流方向间距4.8m布置一道横撑。

[0072] (5)、基坑开挖：开挖基坑至高程-3.2m。

[0073] (6)、U型底板4浇筑：确定U型底板4的位置，在边柱排桩1及中柱7与U型底板4的交接位置植筋(如图7、8、13、14）。在底板位置先浇筑10cm厚C15砼垫层，然后进行U型底板4的底部浇筑，清除边柱排桩1间的淤泥土，利用边柱排桩1做模板浇筑U型底板侧壁41。

[0074] (7)、顶板5浇筑：放置顶板模板，顶板模板呈拱形。在边冠梁3、中冠梁6及顶板模板上部浇筑顶板5，顶板5与边冠梁3、中冠梁相6连处的板厚为1.3m，板中央的厚度为0.8m，浇筑后顶板5与边冠梁3及中冠梁6形成整体。

[0075] (8)、移除顶板模板，拆除内撑8，回填覆土即可。

[0076] 综上，本发明排桩箱涵顶部填土荷载通过顶板5传给边冠梁3/中冠梁6，然后再传给边柱排桩1/中柱7，U型底板4与边柱排桩1/中柱7连接，箱涵底部受力大大减小，箱涵底无需另外地基处理，有效的解决了箱涵底部不均匀沉降的问题，增强了箱涵的整体性，适宜推广应用。

[0077] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。