[发明专利]一种明挖法隧道穿越独墩高架桥的外部托换结构及方法

说明书

本发明涉及桥梁工程技术领域，具体来说是一种明挖法隧道穿越独墩高架桥的外部托换结构及方法，箱梁两侧的地下设有地连墙，地连墙之间浇筑地下系梁，地连墙顶部向上施工托换立柱至箱梁两侧，托换立柱向内设有限位牛腿，限位牛腿托着箱梁两侧，箱梁两侧的托换立柱之间设有转换梁，转换梁两端分别与两侧的托换立柱连接，转换梁顶部与箱梁底部的第一预埋连接件连接，所述的转换梁上设有两个支撑柱，支撑柱底部与转换梁连接，顶部与箱梁上的第二预埋连接件连接，其优点在于：通过地面以上外部托换的方法，不仅可以避免因高架桥下施工空间有限而引起的各种成桩质量问题，还可以拆除原有桥梁的桩基础、承台和桥墩，极大地扩宽了桥下的净空间。

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，具体来说是一种明挖法隧道穿越独墩高架桥的外部托换结构及方法。

背景技术

目前，为了缓解日益严重的交通问题，许多城市开始修建地铁与公路隧道。但在实际修建过程中，由于一些现实因素，隧道难以避免需要穿越既有桥梁的桩基础。在这种情况下，桩基托换技术被广泛应用。

传统的桩基托换技术通过施工托换桩与托换梁构成托换结构体系，将桥梁上部结构的荷载转移至托换体系，再由托换体系转移至持力土层中。该技术往往受制于既有桥梁下有限的施工操作空间，大型施工机械无法施工，托换桩需要被分成若干段进行浇筑施工，施工工期长，且操作难度大，易造成成孔质量差等问题。

发明内容

本发明为了克服现有桥梁桩基托换技术受限于桥下有限操作空间的缺陷，提供了一种明挖法隧道穿越独墩高架桥的外部托换结构和方法，利用隧道竖向结构作为基础，对桥梁结构进行地面上的外部托换，可以有效解决上述技术问题。

为了实现上述目的，设计一种明挖法隧道穿越独墩高架桥的外部托换结构，包括地连墙、地下系梁、托换立柱、箱梁、转换梁和支撑柱组成，箱梁两侧的地下设有地连墙，地连墙之间浇筑地下系梁，地连墙顶部向上施工托换立柱至箱梁两侧，托换立柱向内设有限位牛腿，限位牛腿托着箱梁两侧，箱梁两侧的托换立柱之间设有转换梁，转换梁两端分别与两侧的托换立柱连接，转换梁顶部与箱梁底部的第一预埋连接件连接，所述的转换梁上设有两个支撑柱，支撑柱底部与转换梁连接，顶部与箱梁上的第二预埋连接件连接。

本发明还要如下优选的技术方案：

1.托换立柱的顶部与所述箱梁的侧边外边缘位置贴合。

2.托换立柱、转换梁、限位牛腿、地下系梁、支撑柱均为钢筋混凝土构件，以现浇混凝土连接。

一种明挖法隧道穿越独墩高架桥的外部托换方法，步骤如下：

S1：在箱梁两侧的地面向下设置地连墙；

S2：在所述地连墙之间浇筑一道地下系梁；

S3：在所述地连墙顶部向上施工四根托换立柱，托换立柱的顶部位于所述箱梁侧边缘处，在所述托换立柱上设置限位牛腿且所述箱梁落在所述限位牛腿上，以限制托换期间箱梁水平面内的横向位移；

S4：在箱梁底部，通过第一预埋连接件浇筑一道转换梁，转换梁两端与所述托换立柱浇筑连接，在所述转换梁上向上施工两个支撑柱，通过第二预埋连接件与箱梁连接；

S5：托换结构稳定后，开挖基坑，设置基坑水平支撑，并拆除原有桩基础，开挖至隧道结构底部设计深度后，浇筑底板，采用顺作法，由下而上施工隧道内部结构，并依次拆除水平支撑，最后完成隧道顶板浇筑，隧道结构完成后，拆除原有高架桥承台和桥墩，回填土方，外部托换过程全部完成。

托换立柱、转换梁、地下系梁和支撑柱均在同一平面内。

第一预埋连接件和第二预埋连接件的施工方法均为：先在所述箱梁底部相应位置处植入钢筋，再套入带有孔洞的厚钢板，所述厚钢板能够匹配所述植入钢筋大小和数量，最后在所述厚钢板底部焊接设计数量的钢筋。