CN102121251A - 一种在深水倾斜河床上浇筑桥梁主塔墩基础的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在深水倾斜河床上浇筑桥梁主塔墩基础的施工方法，其步骤如下：第一步，钢围堰拼装：第二步，钢围堰定位：第三步，封堵钢板插打：第四步，钢护筒插打：第五步，抛填片石、整平基底：第六步，封底混凝土浇注：第七步，钻孔桩施工：第八步，按常规方法施工承台、塔墩。本发明解决了深水基础河床地面倾斜较大，无需采用爆破方式使地面平整的常规方式，能降低施工成本，缩短施工周期，一般一个枯水期就能施工完成；施工工艺简单，易于操作；施工材料在市场上易于购买，简单加工便可使用。

Description

一种在深水倾斜河床上浇筑桥梁主塔墩基础的施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁水下基础施工方法，具体涉及一种在深水倾斜河床上浇筑桥梁主塔墩基础的施工方法。

背景技术

当桥梁的主塔墩位于主航道深水区域，且水流湍急，河床倾斜，兼有孤石时，按照常规的施工方法，先要对主塔墩承台水下基底相应位置进行基底平整，如通过水下爆破将孤石、斜坡炸平，使承台基底基本平整；再根据平整后的基底标高和水位标高，确定在承台施工时用于挡水的钢围堰高度尺寸，并加工制作所需要的钢围堰；然后，将制作好的钢围堰浮运到主塔墩位置，定位下沉到位后搭设钻孔平台，钢护筒插打完成后施工孔桩，最后抽水施工承台。很明显，采用这种常规的施工方法存在以下不足：一是施工周期较长，一般需要经过两个枯水期方能完成；二是进行基底平整需要的费用高，增加了施工成本。2007年5月，《铁道标准设计》第5期公开的“带定位支撑桩和滑槽大模板的双壁钢围堰施工技术”是一个施工方案，在实施过程中出现许多新问题，如定位桩钢护筒采用振打方法打入基岩是不能实现的，需要探索新的的途径。

发明内容

本发明的目的是提供一种在深水倾斜河床上浇筑桥梁主塔墩基础的施工方法，该方法能缩短施工周期，降低施工成本。

本发明所述的一种在深水倾斜河床上浇筑桥梁主塔墩基础的施工方法，其步骤如下：

第一步，钢围堰拼装：第一节钢围堰在平板驳船上拼装，利用浮吊起吊；第一节钢围堰拼装完成后，先利用围堰上安装的起吊支架将其测量定位、起吊、下沉；然后，在现场拼装第二节钢围堰，采用焊接方式与第一节钢围堰连接，再测量定位、下沉，直到下沉到位为止；

第二步，钢围堰定位：当全部钢围堰现场定位下沉着河床后，在顶节钢围堰顶上焊接安装定位桩钻孔作业平台，定位桩钢导筒采用吊机直接吊放入预留孔内接高下沉并达到设计要求高度，然后,采用GQ15型牙轮工程钻机钻进，定位桩钢导筒钢护筒在钻进过程中在自重的作用下跟进并嵌入了基岩，当定位桩钢导筒完全嵌入基岩深度后达到设计要求时，便更换筒筒钻进行快速取芯钻进，钻孔深度达到设计要求后，按常规工艺进行清孔、安置钢筋笼，并浇筑水下混凝土，最后，完成定位桩的施工；当定位桩混凝土达到设计强度后，将钢围堰水平定位于河床上；

第三步，封堵钢板插打：根据钢围堰刃脚底部悬空高度，插打宽1.5m,长短不一的钢模板，钢模板与钢模板之间设置法兰盘，利用高强螺栓联结，钢模板与河床之间的局部小缝隙采用布袋混凝土封堵；

第四步，钢护筒插打：插打钢护筒采用APE400B型液压振动打桩机振打，打桩机靠近岸边的一侧采用桅杆吊起吊，另一侧采用浮吊辅助施工；插打之前正确安装打桩机夹具，拧紧螺栓，确保夹片贴紧钢护筒；

第五步，抛填片石、整平基底：钢护筒插打完成后，用直径20-30cm的片石抛填钢围堰内河床，先填低洼处，片石抛填完成后，采用直径20-40mm的碎石精平，并随时测量碎石顶标高，控制在设定标高之内，局部高差较大的地方，派潜水员下水作拖平处理；

第六步，封底混凝土浇注：在钢围堰上布置下料点位，采用多个拌合站进行混凝土生产，保证混凝土的供应，将混凝土运输罐车运输至现场进行浇注，同时，前端采用混凝土布料杆进行下料，以降低人工移位难度；

第七步，钻孔桩施工：先采用德国制造的BG40型宝峨旋挖钻机掏渣筒进行直接掏渣，当孔壁四周的碎石及片石不再垮时，再将掏渣筒换为牙轮钻钻进基岩，然后浇筑水下混凝土；利用水下混凝土的扩散对钢护筒刃脚片石产生的缝隙进行封堵，最后待水下混凝土强度达到设计要求时再采用YCJF25型全液压冲击反循环钻机按常规方法成孔；之后在孔内布置钢筋，并浇注混凝土形成灌注桩；

第八步，按常规方法施工承台、塔墩。

本发明和现有技术相比具有以下优点：

（1）本发明解决了深水基础河床地面倾斜较大，无需采用爆破方式使地面平整的常规方式，能降低施工成本；

（2）施工周期短，一般一个枯水期就能施工完成；

（3）施工工艺简单，易于操作；

（4）施工材料在市场上易于购买，简单加工便可使用。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图；

图2为为钢围堰拼装船示意图；

图3本发明吊装总体布置图；

图4为在钢围堰周边插打钢模板的示意图；

图5为图4的俯视图；

图6为钢围堰刃脚封堵示意图；

图7为钢围堰的结构示意图；

图8为图7俯视图；

图9为钢围堰内钢护筒刃脚封堵示意图。

具体实施方式

参见图1至图9，一种在深水倾斜河床上浇筑桥梁主塔墩基础的施工方法，其步骤如下：

第一步，钢围堰拼装：第一节钢围堰3在平板驳船19上拼装，利用浮吊1起吊；第一节钢围堰拼装完成后，先利用围堰上安装的起吊支架将其测量定位、吊起、下沉；然后，在现场拼装第二节钢围堰，采用焊接方式与第一节钢围堰连接，再测量定位、下沉，直到下沉到位为止；

拼装用两艘400t的平板驳船，利用I30工字钢20连接而成。工钢长为31m，布置间距为1m，现场经测量人员定位抄平后与船体焊接，上面铺设板材作为操作平台。工字钢的连接采用等强度对接，两边贴10mm厚的钢板，以增强其强度和接缝处的刚度。第一、二两节钢围堰拼接时，要求竖向肋角钢对接，且接头处包一根角钢满焊；接头处的水平环板采用坡口焊，钢围堰隔舱内采用焊接水平斜撑12以保证其强度和刚度。

第二步，钢围堰定位：当全部钢围堰现场定位下沉着河床后，在顶节钢围堰顶上焊接安装定位桩钻孔作业平台4，定位桩钢导筒16采用吊机直接吊放入预留孔内接高下沉并达到设计要求高度，然后采用GQ15型牙轮工程钻定位桩钢导筒在钻进过程中在自重的作用下跟进，这样很轻松地就将定位桩钢导筒嵌入了基岩18，当定位桩钢导筒完全嵌入基岩深度达到设计要求时，便更换筒筒钻进行快速取芯钻进，钻孔深度达到设计要求后，按常规工艺进行清孔、钢筋笼制安，并浇筑水下混凝土，最后，完成定位桩5的施工；当定位桩混凝土达到设计强度后，用12根钢筋混凝土定位桩已经能牢固的将钢围堰水平定位于河床上；

定位桩采用GQ15型工程钻机成孔。施工工艺如下所述：在制造钢围堰时，将φ1000钢管直接与钢围堰加工焊接成整体。钢围堰现场定位下沉着床后，在钢围堰顶焊接钻机托架，并作为钻机钻孔的施工平台。施工中，先用吊机将定位桩钢护筒直接吊放入预留孔内，然后采用GQ15型牙轮工程钻机钻进，牙轮钻采用正循环施工工艺，该工程地质钻机在旋转钻进过程中，其成孔直径较钢护筒外径大20mm，故护筒在钻进过程中在自重的作用下跟进，此种施工方法克服了钢护筒嵌入完整岩层一定深度的难题，这样很轻松地就将钢护筒嵌入了基岩，当护筒完全嵌入基岩50cm左右时，便更换筒筒钻进行快速取芯钻进。在定位桩施工过程中，由于钢围堰仍未完全定位，水位涨落将使钢围堰上下产生位移，故定位桩钻孔过程中，钢护筒21与定位桩钢导筒之间不连接，相互独立；定位桩孔形成后，按常规工艺进行清孔、钢筋笼制安，并浇筑水下混凝土，最后完成定位桩施工。

定位桩施工完成后，人工凿除桩顶表面浮浆，切除桩顶多余的钢导筒、钢护筒（钢导筒多切除1m，即使定位桩外壁钢板外露高度达到1m），在水位稳定期间，用型钢将钢导筒、钢护筒与钢围堰固结，并浇筑井壁混凝土，将定位桩与钢围堰采用焊接方式固结成为一整体。

第三步，封堵钢板插打：根据钢围堰刃脚23底部悬空高度，插打宽1.5m,长短不一的钢模板7，局部小缝隙采用麻袋混凝土17封堵；

钢围堰刃脚采用带加劲肋横肋8和加劲竖肋15的钢板9封堵，具体施工方法如下：在钢围堰外侧焊接槽钢作为限位滑槽6，每块钢板宽为1.54m，上下设置δ=14mm厚的钢模板接高法兰盘14，通过φ22螺栓10连接，施工时，将钢板从滑槽内下滑，边连接边下滑，直至着床。钢围堰刃脚外侧大面积采用钢板封堵，由于基岩不平，仍然有小面积孔隙，为确保封堵密实，利用潜水工采用麻袋混凝土17水下封堵钢板与基岩之间的空隙。钢模板插打到位后需用兜揽进行“抱箍”加固，兜揽钢丝绳直径Φ36mm，对整个刃脚钢板缠绕一圈，在两端头采用卷扬机牵引拉紧，最后锁定到钢围堰上。

第四步，钢护筒插打：插打钢护筒21采用APE400B型液压振动打桩机振打，靠近岸边的一侧采用桅杆吊2起吊，另一侧采用浮吊1辅助施工；插打之前正确安装打桩机夹具，拧紧螺栓，确保夹片贴紧钢护筒；

钢护筒平面位置采用上下导向来限定，上下导向采用I40b型钢制作，在型钢内腹板穿孔设置两个“U” 型螺栓抱箍，抱箍内贯穿12×12cm截面型方木，与钢护筒保持几厘米间距。钢护筒吊装下沉过程中，根据测设的点位，校正微调钢护筒平面位置、垂直度，在方木底面填塞厚度不等的小木板，卡死钢护筒，拧紧螺栓，保证插打过程中钢护筒不错位。钢护筒直径Φ2700mm，板厚16mm,总长17m,分为三节，两节6m,一节5m。下节下端头外围焊接1m高环向加劲钢板，钢板厚度12mm，增强护筒刃脚刚度。钢护筒连接采用“K”字型坡口焊接，焊缝采用多层施焊，每层焊完后及时清除焊渣，并作好外观检查。

第五步，抛填片石、整平基底：钢护筒21插打完成后，用直径20-30cm的片石24抛填钢围堰内河床，先填低洼处，再粗平，并采用碎石精平，随时测量回填后的基顶标高，控制在设定标高之内，经过测量组测设数据分析顶面平整度，局部高差较大的地方，派潜水员下水作拖平处理，并明确其基底平整度情况；

第六步，封底混凝土浇注：在钢围堰上布置下料点位，采用多个拌合站进行混凝土生产，保证混凝土的供应，将混凝土运输罐车运输至现场进行浇注，同时，前端采用混凝土布料杆进行下料，降低人工移位难度；

第七步，钻孔桩施工：采用两种不同的钻机钻进形成灌注桩孔11，之后在孔内布置钢筋，并浇注混凝土形成灌注桩；

先采用德产BG40型宝峨旋挖钻机掏渣筒进行直接掏渣，在掏渣的过程中，孔壁四周的碎石及片石会垮，垮多少掏多少，当不再垮时，再将掏渣筒换为牙轮钻钻进基岩，钻进深度控制在进入完整基岩不低于50cm即可，然后浇筑水下混凝土22，利用水下混凝土的扩散对钢护筒刃脚片石产生的缝隙进行封堵固结，最后待水下混凝土达到设计强度时再采用YCJF25型全液压冲击反循环钻机按常规方法成孔。

YCJF25型全液压冲击反循环钻机主要适用于深基础工程大口径钻孔灌注桩施工，该机可适用于各种地层，特别在卵砾石层和岩石中较其它类钻机有更高的钻进效率和成孔质量。

宝峨BG40型旋挖钻机发动机采用卡特彼勒C-15，功率421KW，最大成孔直径3米，成孔深度可达80米。最大工作扭矩40吨•米，最大工作压力41吨，从履带底到桅杆顶端27.07米，工作重量177吨。

第八步，按常规方法施工承台13、塔墩即可。

Claims (1)

1.一种在深水倾斜河床上浇筑桥梁主塔墩基础的施工方法，其步骤如下：

第一步，钢围堰拼装：第一节钢围堰在平板驳船上拼装，利用浮吊起吊；第一节钢围堰拼装完成后，先利用围堰上安装的起吊支架将其然后测量定位、吊起、下沉；并在其顶上现场拼装第二节钢围堰，第二切钢围堰采用焊接方式与第一节钢围堰连接，再测量定位、下沉，直到下沉到位为止；

第二步，钢围堰定位：当全部钢围堰现场定位下沉着河床后，在顶节钢围堰顶上焊接安装定位桩钻孔作业平台，定位桩钢护筒采用吊机直接吊放入预留孔内接高下沉并达到设计要求高度，然后，采用GQ15型牙轮工程钻机钻进，定位桩钢护筒在钻进过程中在自重的作用下跟进并嵌入了基岩，当定位桩钢护筒嵌入基岩后，便更换筒筒钻进行快速取芯钻进，钻孔深度达到设计要求后，按常规工艺进行清孔、安置钢筋笼，并浇筑水下混凝土，最后，完成定位桩的施工；当定位桩混凝土达到设计强度后，将钢围堰水平定位于河床上；

第三步，封堵钢板插打：根据钢围堰刃脚底部悬空高度，插打宽1.5m,长短不一的钢模板，钢模板与钢模板之间设置法兰盘，利用高强螺栓联结，钢模板与河床之间的局部小缝隙采用布袋混凝土利用潜水工水下作业封堵；

第四步，钢护筒插打：插打钢护筒采用APE400B型液压振动打桩机振打，打桩机靠近岸边的一侧采用桅杆吊起吊，另一侧采用浮吊辅助施工；插打之前正确安装打桩机夹具，拧紧螺栓，确保夹片贴紧钢护筒；

第五步，抛填片石、整平基底：钢护筒插打完成后，用直径20-30cm的片石抛填钢围堰内河床，先填低洼处，片石抛填完成后，采用直径ø20-40mm的碎石精平，并随时测量碎石顶标高，控制在设定标高之内，局部高差较大的地方，派潜水员下水作拖平处理；

第六步，封底混凝土浇注：在钢围堰上布置下料点位，采用多个拌合站进行混凝土生产，保证混凝土的供应，将混凝土运输罐车运输至现场进行浇注，同时，前端采用混凝土布料杆进行下料；

第七步，钻孔桩施工：先采用德国制造的BG40型宝峨旋挖钻机掏渣筒进行直接掏渣，当孔壁四周的碎石及片石不再垮时，再将掏渣筒换为牙轮钻钻进基岩，然后浇筑水下混凝土；利用水下混凝土的扩散对钢护筒刃脚片石产生的缝隙进行封堵，最后待水下混凝土强度达到设计要求后再采用YCJF25型全液压冲击反循环钻机按常规方法成孔；之后在孔内安装钢筋，并浇注水下混凝土形成灌注桩；

第八步，按常规方法施工承台、塔墩。

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