CN100547178C - 水中桥梁基础施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水中桥梁基础施工方法，包括：在承台基底周围插打钢板桩至合拢形成围堰后，在所述围堰内水底设置反滤层；设置钢结构竖向支撑；循环执行以下两步，直至抽水至所述反滤层：在所述围堰内安装钢结构内支撑；从所述围堰内往外抽水；抽水至反滤层后，浇筑混凝土垫层。本方案通过在所述围堰内设置反滤层，保证了围堰在不封底的情况下避免抽水过程中流砂的发生，简化了施工工艺；并在抽水后浇筑混凝土垫层，使得桥梁基础的施工在类似陆地的环境中进行，更易于操作，有效地缩短了施工工期，并节省了封底用混凝土，减少了施工成本；从而实现安全、快捷、低成本地为水中桥梁基础如桥墩承台提供施工环境。

Description

水中桥梁基础施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁技术，尤其涉及一种水中桥梁基础施工方法。

背景技术

随着桥梁建筑技术的迅速发展，出现了跨江、河、湖、海等水域的大型桥梁，这些桥梁的很多桥墩位于深水区域。并且，为了桥梁的美观，大多数深水桥墩的承台顶面标高都设计在该水域的常水位以下，这就需要通过深水大体积混凝土承台的施工工艺，即在深水下对这些大体积混凝土承台进行施工来实现。这涉及到地质条件的差异性、水流和水位变化、航运等因素的综合影响，而大体积挡水构造物型式的选择以及其基底的处理方法是决定该类施工工艺安全性、经济性、时效性的主要因素。

现有的深水大体积混凝土承台的基础环境施工工艺或方法包括：钢套箱混凝土封底和钢板桩围堰混凝土封底两种方法。

钢套箱混凝土封底施工方法具体包括：

对水下将要建设深水大体积混凝土承台的位置进行基底整平，如通过水下爆破将该位置的大岩石、斜坡等炸平，保证承台基底的基本平整；

根据整平后的基底标高和水位标高选定钢套箱的尺寸，该钢套箱用于在承台施工时挡水；

在加工场完成加工钢套箱后，把加工好的钢套箱浮运至桥位，并整体吊装安放；

浇筑水下封底混凝土到基底标高，即将混凝土泵伸入水下承台基底处浇筑混凝土，直至混凝土到基底标高，用混凝土对钢套箱封底，避免抽水时，水通过钢套箱底部进入钢套箱；

将钢套箱中的水抽干，即抽水直至封底混凝土层，然后进行承台的常规施工。

钢板桩围堰混凝土封底施工方法包括：

首先，在深水大体积混凝土承台周围插打钢板桩至合拢，形成挡水构造物；

其次，将深水大体积混凝土承台的水下基底整平，方法同上；

然后，浇筑水下封底混凝土到基底标高，对挡水构造物进行封底，方法同上；

最后，在挡水构造物内逐层抽水，并安装钢结构内支撑，直至封底混凝土层后进行承台的常规施工。

上述两种施工方法都是：深水大体积混凝土承台的周围安装一个大体积的挡水构造物，并用混凝土进行封底，然后抽干该挡水构造物内的水，在挡水构造物内形成一个类似陆地上的施工环境，施工人员和设备再进入其内进行承台的常规施工。

但是，实际施工表明，上述施工方法存在较大局限性，具体体现在：

钢套箱混凝土封底施工方法：使用钢套箱作为挡水构造物，钢材用量大，且为一次性投入，不能回收利用，造成了极大的资源浪费，不利于节约资源；并且，加工钢套箱需要很长时间，大大拖延了施工工期；进一步地，进行水下混凝土封底，无法控制混凝土的均匀性以及厚度，造成混凝土用量大，大大增加了施工成本。

钢板桩围堰混凝土封底施工方法虽然通过使用钢板桩围堰，避免了挡水构造物用钢量大以及加工所带来的加工工期长的问题，但是由于其仍然采用水下混凝土封底方法，因此仍然存在混凝土用量大、混凝土封底带来的施工安全、施工周期长等问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种水中桥梁基础施工方法，以安全、快捷、低成本地为水中桥梁基础如桥墩承台提供施工环境。

为实现上述目的，本发明提供了一种水中桥梁基础施工方法，包括：

在承台基底周围插打钢板桩至合拢形成围堰后，在所述围堰内水底设置反滤层；

在所述围堰内设置钢结构竖向支撑；

循环执行以下两步，直至抽水至所述反滤层：

在所述围堰内安装钢结构内支撑，所述内支撑为横向支撑；

从所述围堰内往外抽水；

抽水至反滤层后，浇筑混凝土垫层。

本方案通过在所述围堰内设置反滤层，保证了围堰在不封底的情况下避免抽水过程中流砂的发生，简化了施工工艺；并在抽水后浇筑混凝土垫层，使得混凝土垫层的施工在类似陆地的环境中进行，更易于操作，有效地缩短了施工工期，节省了封底用混凝土，减少了施工成本；从而实现安全、快捷、低成本地为水中桥梁基础如桥墩承台提供施工环境。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明水中桥梁基础施工方法实施例的流程图；

图2为本发明水中桥梁基础施工方法实施例中围堰钢结构内支撑平面示意图；

图3为本发明水中桥梁基础施工方法实施例中围堰钢结构内支撑、底面处理层纵切面示意图；

图4为本发明水中桥梁基础施工方法实施例中围堰底面处理的导渗装置示意图。

具体实施方式

本发明水中桥梁基础施工方法采用深水大体积单壁钢板桩围堰不封底施工方案，经过围堰不封底体系抗渗稳定分析，在砂层渗透系数为1.0×10^-2cm/s、岩层渗透系数为4.0×10^-4cm/s、河床下钢板桩折算渗透系数为5.0×10^-5cm/s的情况下，围堰不封底的渗流量大于混凝土封底渗流量，水压不到混凝土封底的一半，且安全系数是混凝土封底方案安全系数的两倍，甚至更多。分析表明，由于钢板桩围堰体系总体上是属于柔性支护结构，在潮水涨落及船行的影响下，并不能完全封底。封底后，一旦混凝土板与钢板桩产生缝隙，渗流量就会增加，并与不封底渗流量相差无几、同时还会发生流砂现象。因此围堰不封底方案更加合理。

图1为本发明水中桥梁基础环境施工方法实施例的流程图。具体包括以下步骤：

步骤101、承台基底周围插打钢板桩至合拢形成围堰；具体为：将单壁钢板桩依次竖直插打并一一水平连接，直至合拢，形成围堰；参见图2，围堰2合拢于承台1周围；

步骤102、将围堰内基底标高处理至石粉反滤层底部，为石粉反滤层设置空间；

步骤103、在围堰内水底设置反滤层；具体可为：在围堰内填石粉反滤层至混凝土垫层底部高程参见图3，围堰2内反滤层4处于围堰2底部，在抽水时起到增加基底抗浮压力的作用，防止钢板桩围堰内部发生流砂；还可进一步在围堰外填袋装石粉，用来防止围堰外部基底被流水冲刷；

围堰形成后，从围堰内向外抽水，并逐层安装围堰钢结构内支撑，与钢板桩连接，以平衡围堰外部水体向内的水压力。安装第一层钢结构内支撑前，首先执行步骤104，然后循环执行步骤105、106，直至抽水至反滤层。在施工环境处于潮汐频繁的环境中时，如在钱塘江、珠江进行桥梁基础施工时，步骤102、103可安装第一道钢结构内支撑或在第一次抽水后进行，以保证施工的安全性。

步骤104、通过插打方式在围堰内设置钢结构竖向支撑，参见图3，竖向支撑7插入基底为钢结构内支撑3进行定位、支撑；

步骤105、在围堰内安装钢结构内支撑，该内支撑为横向支撑，通过钢结构竖向支撑定位在基底，并与钢板桩连接成为单壁钢板桩围堰外壳的内部支撑，用于平衡围堰外部水体向内的水压力；

步骤106、从围堰内往外抽水至施工合适高程；当围堰出现漏水时，同时进一步要进行塞缝以堵住漏洞，防止水通过围堰上的缝隙从围堰外进入；

通过反复执行上述步骤105、106，在围堰内安装n道钢结构内支撑，参见图3，并进行n次抽水后，露出石粉反滤层。此时，若石粉反滤层表面不平整，需要调整其顶面高程以及平整度，以便于操作并提高施工质量和安全度。

在围堰内还存有少量渗水的情况下，还可进一步在反滤层设置渗水汇集装置，如塑料排水管或碎石导渗沟，用于降低混凝土垫层下的水头，确保混凝土垫层抗浮稳定；具体可为：在石粉反滤层上层埋设塑料排水管、碎石导渗沟，参见图3、图4，塑料排水管或碎石导渗沟5埋设于反滤层4的上层，把少量渗水汇集到集水井后，用水泵抽出围堰。

步骤107、抽水至反滤层后，浇筑混凝土垫层，参见图4，混凝土垫层6浇筑于反滤层4之上，用于增加基底抗浮压力，并形成平整的工作面便于承台钢筋和混凝土的施工。

此时，围堰已隔开水体，使围堰内形成类似于陆地上的施工环境，完成桥梁在水中的基础环境施工，为桥梁深水基础提供施工环境。割除桩基钢护筒、破桩头，进行基底检验后，可在该环境内使用陆上常规施工工艺进行承台钢筋和混凝土的施工。

本实施例通过选择单壁钢板桩围堰作为挡水构造物外壳，围堰基底采用石粉反滤层、塑料排水管或碎石导渗沟、混凝土垫层进行处理，在保证施工安全和施工质量的前提下，节省了封底用混凝土，简化了施工步骤，缩短了施工工期，节约了施工成本，从而安全、快速、低成本地为深水桥梁基础提供一个合适的施工环境，具有较大的扩展应用空间。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1、一种水中桥梁基础施工方法，其特征在于，包括：

在承台基底周围插打钢板桩至合拢形成围堰后，在所述围堰内水底设置反滤层；

在所述围堰内设置钢结构竖向支撑；

循环执行以下两步，直至抽水至所述反滤层：

在所述围堰内安装钢结构内支撑，所述内支撑为横向支撑；

从所述围堰内往外抽水；

抽水至反滤层后，浇筑混凝土垫层。

2、根据权利要求1所述的水中桥梁基础施工方法，其特征在于，在所述围堰内水底设置反滤层之前还包括：

将所述围堰内基底标高处理至所述反滤层底部。

3、根据权利要求1所述的水中桥梁基础施工方法，其特征在于，在所述围堰内水底设置反滤层具体为：

在所述围堰内填反滤层至所述混凝土垫层底部高程。

4、根据权利要求2所述的水中桥梁基础施工方法，其特征在于，将所述围堰内基底标高处理至所述反滤层底部后还包括：在所述围堰外抛填袋装石粉。

5、根据权利要求1所述的水中桥梁基础施工方法，其特征在于，抽水同时还执行塞缝操作。

6、根据权利要求1-5中任一项所述的水中桥梁基础施工方法，其特征在于，浇筑混凝土垫层之前还包括：

在所述反滤层埋设渗水汇集装置，从所述围堰内抽出渗水。

7、根据权利要求6所述的水中桥梁基础施工方法，其特征在于，在所述反滤层埋设渗水汇集装置具体为：

在所述反滤层上层埋设排水管。

8、根据权利要求6所述的水中桥梁基础施工方法，其特征在于，在所述反滤层埋设渗水汇集装置具体为：

在所述反滤层上层埋设碎石导渗沟。

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