[发明专利]一种大扭力的临时群桩构造方法及其后背结构

说明书

本发明是一种大扭力的临时群桩构造方法，包括以下步骤：假设桩中心间距、桩直径、总桩数、群桩受力为水平力设计值及扭矩设计值；根据假设得出每一根桩所分配的水平力；根据每一根桩形心到群桩形心点的距离和扭矩求得扭转水平力；将所有力合并，可求得一根单桩所受水平推力；最终根据单桩所受水平推力以及配筋构造临时群桩。本发明改进后的后背布置取消背后一侧填土，能减少负摩阻对桩的不利影响；遵照前述计算公式求得单桩的水平推力，引用现有规范进行设计计算；改进后的承台表面水平，可以作为混凝土顶柱的预制平台，作为顶进过程中监控量测的观测平台，保持顶进过程中的视通良好。

技术领域

本发明属于高速公路顶进框架桥施工领域，尤其涉及一种大扭力的临时群桩构造方法及其后背结构。

背景技术

下穿高速公路顶进框架桥为顺利顶进施工，需要后背承受桥体结构顶进反力，一般情况下顶进框架桥的后背采用带承台群桩基础，后背通过同步千斤顶，将顶进力传递至后背，因此，考究同步千斤顶的力的分布状况，就可知后背的受力情况。

图1是现有的一种下穿高速公路顶进框架桥系统立面布置图；在图中，1-顶进后背（带承台的群桩基础）；2-混凝土顶柱；3-滑板；4-接缝护板；5-同步千斤顶；6-顶进盾构框；7-高速公路护坡桩；8-高速公路路面；

一般而言，顶进框架桥施工过程一般经历两个主要施工阶段：（1）空顶阶段；（2）顶进框架桥吃土阶段。

在空顶阶段，顶进压力、顶进千斤顶台数基本正常，只是在方向控制上存在一定的问题，采取控制千斤顶加力，使方向误差控制在入土前纠正到1-2cm以内。

在箱涵吃土后，为了确保顶进框架桥能沿着中心线不发生偏位，需要不断调整千斤顶的布置。对于正向顶进是以框架桥中心线为中心，对称布置千斤顶，只要挖土适当，顶力均匀，框架是不会偏移的。而斜向框架桥斜向顶进，由于两侧土压力形成力偶（两侧土压对框架尾端X-X线的力矩差所造成的，如图2所示），迫使框架桥转动，且入土越深，转动越大，因此，为了正确就位必须把千斤顶布局设计成不对称布置，即锐角一侧多一些，钝角一侧少一些，以克服框架转动，在这种情况下，后背（带承台群桩基础）将受到较大的扭矩。

在千斤顶布局中，有一个与之关联的问题，就是后背。一般而言，在下穿高速公路顶进框架桥中，后背采用群桩基础，从安全、可靠性考虑，后背似乎越大越好，然后后背在整个工程造价中的比重较大。尽管后背只是承受顶进时的水平顶力的一项临时设施，却有着举足轻重的作用，因此必须进行精确的设计计算。使它既不会因顶力过大而产生位移，又不至因为后背设置过大而产生浪费。就目前情况看，一般的顶进框架桥后背布置如图1所示，根据相关理论，分析其存在如下不足：

（1）目前在后背施工完成后，在其另外一侧堆土，桩侧土体堆载，引起后背一侧土体的沉降速率大于桩身的沉降速率时, 桩侧土体对桩产生的摩阻力与桩位移方向一致,即为桩的负摩阻力，桩侧负摩阻力非但不能为承担上部荷载作出贡献，反而要产生作用于桩侧的下拽力，造成桩端地基的屈服或破坏、桩身破坏、结构物不均匀沉降等，显然对后背受力不利。

（2）为便于填土，后背承台上均设置后背座。而一般的后背座标高远大于框架桥桥体底板上缘标高，这将导致框架桥就位后，不得不花大力气凿除后背座，引起浪费，这是不可取的。

（3）目前后背（带承台的群桩基础）设计没有设计规范可寻。究其原因在于其受力复杂，可看做一种扭力较大的临时群桩基础，而现有技术规范多针对受力简单的水平抗推基桩，竖向受力基桩。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提出了一种大扭力的临时群桩构造方法，对后背进行了优化设计，能减少负摩阻对桩的不利影响。

本发明的技术解决方案是：

一种大扭力的临时群桩构造方法，所述构造方法包括以下步骤：