CN102966111B - 一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上的钢管桩锚固施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于桥梁施工领域，具体涉及一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上的钢管桩锚固施工方法。该方案至少包括如下步骤：预先测量钢管桩在陡峭裸岩面上安装位处的位置参数，在岸上根据测量数据将钢管桩底口切割成与陡峭裸岩面相吻合的形状；将切割后的钢管桩沉降于安装位，在其外围设置水下围堰，并在钢管桩内浇筑水下混凝土层；之后沿钢管桩中心轴向钻锚孔，锚孔伸入陡峭裸岩的基岩内，最后在锚孔内安装锚杆并注浆锚固。本发明的优点是，通过采用水下探测技术结合在岸上预切割钢管桩底口，减少了深潜水作业量及施工风险；同时通过钢管桩与陡峭裸岩面间采用注浆嵌岩锚杆技术，以使钢管桩牢固锚固于陡峭裸岩面，并且降低了施工周期及成本。

Description

一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上的钢管桩锚固施工方法

技术领域

本发明属于桥梁施工领域，具体涉及一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上的钢管桩锚固施工方法。

背景技术

随着社会经济的发展，对于便捷交通的需求愈加强烈，建造于各种地质上的桥梁工程也越来越多。以往的栈桥一般都建造在具有较厚覆盖层的江河和湖泊上，在这种地质条件下，通往主体工程的栈桥基础施工一般采用传统的“钓鱼法”进行，即将钢管桩就位后，通过打桩锤插打钢管桩至覆盖层设计标高。但是，有很多江河、湖泊和海洋地质状况为倾斜裸岩面和浅覆盖层倾斜岩面，如采用传统方法施工，由于水流、风浪和风荷载的作用和影响，栈桥基础的稳定和钢管桩底口的锚固无法得到保证，从而影响栈桥的安全性能和主体工程的施工进度。

针对上述无覆盖层陡峭裸岩的地质情况，现有技术常采用水下爆破、人造覆盖层、导管架、岩面预成孔嵌埋钢管等方案。

水下爆破：武广客运专线某重点大桥工程，水中墩位处水深18m，裸岩面倾斜成35°，采用钻孔平台方案，首先将倾斜的岩面爆破整平，再布置钢护筒，向河床上抛填沙袋埋设护筒，依托近墩处的已有桩来稳定平台，从而形成钻孔桩平台。此方案需水下爆破，清渣工作量大，施工周期长，造价高，并需既有桩来维持平台的稳定。

人造覆盖层：柳州柳江上某大桥工程，水中墩位处水深15m，裸岩面倾斜成15°，采用钻孔平台方案，先在墩位处抛填3m厚土袋，再插打钢管桩。人造覆盖层方案需在平台范围内抛填大量土袋，工程量大，施工成本高。

导管架：上海某海上大桥近岛段工程，桥位海床为浅覆盖层和裸岩，采用导管架栈桥为水中施工通道，采用导管架平台作为水中主墩的钻孔平台，施工时用多根直径1.1m的钢管在陆上连成导管架，再船运至墩位处，用大1500t吊船吊放安装，此方案需大吨位吊船和工作船，用钢量大，施工周期较长。

岩面预成孔嵌埋钢管：浙江某大桥的水中墩施工水深26m，河床无覆盖层，岩面呈45°倾斜，栈桥、平台施工采用预成孔嵌埋钢护筒固定的施工方案，即在栈桥钢管桩位置用大于管桩直径的冲击钻机预成孔，放入钢管桩后在预成孔内的管桩外浇注水下混凝土，将其直接稳固在岩层中。此方案施工周期较长，需在浮式平台上作业，水位需较稳定，流速不大。

综上所述，以上方案均存在工作量大、施工周期长、成本大等缺点。因此本领域的技术人员急需一种可有效解决钢管桩与陡峭坚硬裸岩河床的连接问题的方法，同时可以达到施工周期短、成本低、安全高效的目的。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上的钢管桩锚固施工方法，该施工方法通过在岸上将所述钢管桩底口切割成与陡峭裸岩面相吻合的形状，在其内浇筑水下混凝土层并钻制锚孔伸入至陡峭裸岩的内部基岩中，安装锚杆后注浆锚固，依靠钢管桩内的混凝土与基岩间通过锚杆传递的抗拔力、桩底混凝土与河床基岩的粘结力，以达到解决钢管桩在陡峭坚硬裸岩上的锚固、抗滑稳定问题。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上的钢管桩锚固施工方法，涉及陡峭裸岩面，其特征在于至少包括如下步骤：

确定钢管桩在所述陡峭裸岩面上的安装位，并通过水下测深仪测量其位置参数；选择钢管桩，并使钢管桩安装端的底口形状尺寸与所测量的所述安装位的相关位置参数匹配；沉降所述钢管桩于所述安装位，并在其外围设置水下围堰，之后在所述钢管桩内浇筑水下混凝土层，将所述钢管桩安装端与所述水下围堰和所述陡峭裸岩面与水下混凝土层合为一体；待所述水下混凝土层达到施工标准后，沿所述钢管桩中心轴向钻制锚孔；所述的锚孔贯穿所述水下混凝土层并伸入至所述河床的基岩内，最后在所述锚孔内安装锚杆并注浆锚固。

所述钢管桩周围水域设置有水下探测仪。

所述钢管桩底部的水下混凝土层高度不小于所述锚杆入岩深度。

所述地质钻机钻设的锚孔直径不应小于3倍锚杆直径。

所述的锚杆上捆绑有压浆管，通过一压浆机从所述压浆管中向所述锚孔底部压水泥浆，在压浆过程中利用所述水下探测器观察压浆情况，所述水泥浆压至所述钢管桩底部水下混凝土层顶面即可，以使所述锚杆同所述陡峭裸岩面的基岩及钢管桩锚固为一体。

所述压浆管底端距所述锚杆底端90～110mm，以防钻孔回淤埋管。

所述锚杆在陡峭裸岩面上河床岩面以上的长度不得小于其入岩长度。

本发明的优点是，采用水下探测技术并通过探测数据在岸上预切割钢管桩底口使其与河床岩面相吻合，安全快捷，减少深潜水作业量，降低施工风险；同时钢管桩与陡峭裸岩面连接采用注浆嵌岩锚杆技术，依靠钢管桩内的混凝土与基岩间通过锚杆传递的抗拔力、桩底混凝土与河床基岩的粘结力，以使钢管桩牢固锚固于陡峭裸岩面上，施工周期短、成本低、安全高效。

附图说明

图1为本发明中钢管桩沉降于陡峭裸岩面上的示意图；

图2为本发明中在钢管桩内浇筑水下混凝土示意图；

图3为本发明中延伸入河床基岩的锚孔示意图；

图4为本发明中在钢管桩内进行注浆嵌岩锚杆技术的示意图；

图5为本发明中设置有扶正器的地质钻机示意图；

图6为本发明中钢管桩底部锚固结构的整体示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-6，图中标记1-10分别为：钢管桩1、陡峭裸岩面2、水下混凝土层3、锚孔4、锚杆5、压浆管6、地质钻机7、扶正器8、袋装干拌混凝土9、水泥浆10。

实施例：本实施例具体涉及一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上的钢管桩锚固施工方法。本实施例将结合黔江特大桥工程为例进行详细说明，工程位于广西黔江，江深水急，河流两侧岸坡地形起伏大，岸坡局部见基岩外露，河床岩面倾斜为25°～60°之间不等，为了方便江中心的桥墩施工，需要在河流两侧岸坡搭设通往桥墩的栈桥，所述栈桥由锚固于岸坡河床上的钢管桩支撑。

如图1-6所示，以下为在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上的钢管桩锚固施工的具体步骤：

①首先在岸上搭设一孔栈桥，然后悬臂拼装贝雷桁架，在所述贝雷桁架前端安装自制的双层导向架。

②在钢管桩1安装之前，将测深仪的探头及导线固定在金属杆上，其探头没于水面下30cm，沿所述已安装好的导向架八等分点，测量陡峭裸岩面2的水深，根据测得的各点水深可确定钢管桩1的长度及其底口高差，根据该底口高差在岸上将钢管桩1的底口切割成与河床2相适配的形状；其中所述的水下测深仪具体型号为HD-360便携式测深仪；同时在陡峭裸岩面2上架设一水下探测仪，该水下探测仪可以将水下岩面情况以影像的方式显示出来，具体用于后续的钢管桩1的水下安装、水下混凝土3的浇筑工程中，检查钢管桩1的着床情况以及水下混凝土3浇筑情况，代替了潜水员的作业。

③其后利用所述导向架定位，选择水流平稳、流速低时按照从上游到下游的顺序安装钢管桩1；根据河床底标高，在钢管桩1上口做好记号，标明方向，以免下水后钢管桩1方向发生偏转，与陡峭裸岩面2不吻合；依靠钢管桩1自身重力，通过履带吊机轻微偏移保证钢管桩1的垂直度；在钢管桩1安装完毕后，通过水下探测仪确认钢管桩1的着床情况，同时将钢管桩1的上口与导向架之间的空隙用铁板锲死，防止钢管桩1在后续的施工中产生晃动。

④派潜水员入水沿钢管桩1的底口外侧50cm处堆码一圈袋装干拌混凝土9，高度为50～80cm，以构成水下围堰；采用垂直导管法在钢管桩1内灌注水下C30混凝土，随着混凝土在钢管桩1内上升，混凝土在内外压差作用下，顺着钢管桩1与陡峭裸岩面2之间的缝隙向外流出，填充于袋装干拌混凝土9之间，形成一个水下围堰，同时在钢管桩1的底口形成水下混凝土层3，水下混凝土层3的高度不小于其后锚杆5嵌岩的深度；灌注水下混凝土时，可利用水下探测器对钢管桩1内外混凝土浇筑情况进行监控，出现异常情况或浇筑完成后，及时安排潜水员对桩底情况进行确认检查。

⑤待钢管桩1内水下混凝土层3浇筑强度达到70%后，地质钻机7移至导向架处，在钢管桩1内钻孔；地质钻机7的钻头在通过钢管桩1底部的水下混凝土层3后，宜慢速钻进，防止钻头跑偏；钻头进入坚硬岩层50cm后，可通过配重，加大钻压，加快钻进速度；在进入基岩时，应取芯检查，确认岩层面的起始点及深度，成孔过程中，当岩层节理裂隙密集、破碎严重时，应先采取压注高强水泥浆使岩体固结，待浆体达到一定强度后重新钻孔，直至锚孔4至设计标高。地质钻机7的钻杆上设置有扶正器8用以确保钻杆在锚孔4内高速回转时保持平稳运转。

⑥在锚杆5上捆绑耐压塑料压浆管6，压浆管6底端距锚杆5底端100mm，以防钻孔回淤埋管，顶端留在栈桥顶；通过地质钻机7的钻杆将锚杆5安放至锚孔4内，随后拆除所述地质钻机7的钻杆。对锚孔4内压水泥浆10，压浆开始时，拌制并储备好水泥浆10，保证压浆过程的连续性，水泥浆10搅拌均匀后，用压浆机从塑料压浆管6中向锚孔4底部压浆。为满足钻孔锚固段裂隙水泥浆10的渗漏和防止顶部水泥浆的水侵，灌注量的大小由现场实验确定。压浆过程中利用水下探测器观察压浆情况，水泥浆10压至钢管桩1内的水下混凝土层3顶面即可。其后进行锚杆5抗拔静载试验。

至此，钢管桩1在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上的注浆嵌岩锚固施工全部完成，依靠水泥浆体与锚杆5、钢管桩1底混凝土、陡峭裸岩面2基岩的握裹力，解决了钢管桩1在陡峭坚硬裸岩上的锚固、抗滑稳定问题。

本发明创新地将水下探测辅助技术应用于钢管桩安装，用水下测深仪测量钢管桩位河床高差，在岸上提前切割钢管桩底口代替深潜水（34m）切割；用水下探测器遥控检查代替深潜水检查，减少了高危险、高强度、专业性强的深潜水作业。同时通过采用注浆嵌岩锚杆技术固定钢管桩，其施工工艺简单、周期短、成本低、安全、高效、可靠的解决了钢管桩与陡峭坚硬裸岩河床的连接问题，取得了可观的经济效益。

Claims (5)

1.一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上的钢管桩锚固施工方法，涉及陡峭裸岩面，其特征在于至少包括如下步骤：

确定钢管桩在所述陡峭裸岩面上的安装位，并通过水下测深仪测量其位置参数；选择钢管桩，并使钢管桩安装端的底口形状尺寸与所测量的所述安装位的相关位置参数匹配；沉降所述钢管桩于所述安装位，并在其外围设置水下围堰，之后在所述钢管桩内浇筑水下混凝土层，将所述钢管桩安装端与所述水下围堰和所述陡峭裸岩面与水下混凝土层合为一体；待所述水下混凝土层达到施工标准后，沿所述钢管桩中心轴向钻制锚孔；所述的锚孔贯穿所述水下混凝土层并伸入至河床的基岩内，最后在所述锚孔内安装锚杆并注浆锚固；所述钢管桩底部的水下混凝土层高度不小于所述锚杆入岩深度；所述锚杆在陡峭裸岩面上河床岩面以上的长度不得小于其入岩长度，以保证钢管桩在基岩上锚固性能。

2.根据权利要求1所述的一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上的钢管桩锚固施工方法，其特征在于所述钢管桩周围水域设置有水下探测仪。

3.根据权利要求1所述的一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上的钢管桩锚固施工方法，其特征在于地质钻机钻设的锚孔直径不应小于3倍锚杆直径。

4.根据权利要求2所述的一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上的钢管桩锚固施工方法，其特征在于所述的锚杆上捆绑有压浆管，通过一压浆机从所述压浆管中向所述锚孔底部压水泥浆，在压浆过程中利用所述水下探测仪观察压浆情况，所述水泥浆压至所述钢管桩底部水下混凝土层顶面即可，以使所述锚杆同所述陡峭裸岩面的基岩及钢管桩锚固为一体。

5.根据权利要求4所述的一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上的钢管桩锚固施工方法，其特征在于所述压浆管底端距所述锚杆底端90～110mm，以防钻孔回淤埋管。