CN103526757A - 桩式丁坝坝身振动沉桩施工工法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了桩式丁坝坝身振动沉桩施工工法，包括如下步骤：（a）施工斜坡道及便道修筑；（b）沉桩前准备及清基；（c）吊桩、板桩运输及定位；（d）振沉板桩。本发明采用钢筋砼板桩作为丁坝基础替代堆石丁坝，基础深，自身能够在涌潮及洪水冲刷作用下维持稳定，因而和传统的堆石丁坝相比，能更好的承受涌潮的冲击，不易损毁，且运行期维修工程量较小，避免了频繁抢险的弊端，具有更高的质量安全系数，能够防止江河水流冲击对河岸的冲蚀破坏及冲刷河床，改善航道，形成浅滩，保持水土维护河相以及保护水生态多样化的功能。该工法实用性强且后期维护成本低，具有较强适用性、可观的经济效益、社会效益和生态效益。

Description

桩式丁坝坝身振动沉桩施工工法

技术领域

本发明涉及桩式丁坝坝身振动沉桩施工工法。

背景技术

桩式丁坝施工工法主要研究在钱塘江等河道内快速、有效的完成预制桩沉放施工难题，充分发挥桩式丁坝的效用，以防止江河水流冲击对河岸的冲蚀破坏为基础，另外发挥丁坝可以减缓冲刷河床，改善航道，形成浅滩，保持水土、维护河相以及保护水生态多样化的功能。

自1998年海塘大堤加固以来，钱塘江的潮灾不再侵害两岸居民，但是由于河道变窄，潮水更加凶险。1998年至今至少有一两百人被潮水卷走，70多人死亡。在治河工程中，丁坝是应用广泛的水工建筑物；在交通建设、河滩围垦和海涂工程中，丁坝也是常用的建筑物之一。丁坝作为广泛使用的河道整治和维护建筑物，其主要功能为保护河岩不受来流直接冲蚀而产生掏刷破坏，同时它也在改善航道、维护河相以及保全水生生息场多样化方面发挥着作用。

为了治理钱塘江，历朝历代发明了很多修筑海塘的做法，而丁字坝是100多年前的发明。实践证明，给大江修筑一段伸入江水的堤，可以减轻潮水对钱塘江堤塘的冲击，延长堤塘的使用寿命和抗潮强度。传统丁坝所能承受涌潮的冲击力较小，易损毁，且运行期维修工程量较大，频繁抢险。

发明内容

本发明的目的在于提供桩式丁坝坝身振动沉桩施工工法。

本发明采用如下技术方案：

桩式丁坝坝身振动沉桩施工工法，其特征在于包括如下步骤：

(a)施工斜坡道及便道修筑：先在斜坡道外侧与潮水接触面抛筑一层钢筋笼，同时使用挖机抛填块石混合料，当一层填筑完成后，继续沉放第二层，直到钢筋笼顶层与塘面齐平为止；便道修筑于上下游板桩间，利用抛石钢筋笼填筑，挖机抛石，与板桩施打同步进行，同时在抛筑钢筋笼之前，先对基础用钢插钎进行探测，测得其滩地高程，并选用匹配钢筋笼进行抛填；

(b)沉桩前准备及清基：在水位退至可施打高程时，挖机先下塘对斜坡道进行整修及下平台整平，同时对板桩沉桩轴线位置进行清基，将施工地段的大块石清理掉，利于板桩的施打；

(c)吊桩、板桩运输及定位：吊桩：油压振动机下塘后，汽吊在塘顶把板桩吊至下平台，在板桩放置末段处放一枕木，提高板桩放置的稳定及端正，利于下一步机械夹桩工作；板桩运输：在板桩吊至下平台后，首先利用油压振动机的液压钳夹住板桩，然后用人工套好保险绳，液压钳钳牢板桩后将板桩垂直提起，行进至施工位置，人工扶桩就位，其中当板桩施打到坝身距离在20米以内，采用振动机自身提桩运输；当板桩施打到坝身距离超过坝身20m，采用挖掘机进行驳桩运输，提高板桩施打的速度；定位：板桩定位采用油压振动机与人工扶桩相结合的措施定位，轴线控制由施工员通过布置于塘顶的经纬仪进行指挥，控制好缝隙及垂直度后进行沉桩；

(d)振沉板桩：板桩定位完成后，即开动振动开关，从低档到高档逐步加强振动频率，根据不同的地质情况，控制板桩施打的下沉速度：1）在遇到地基较为软弱的情况，在定位结束后，用低档进行振沉，控制板桩的下沉速度，均匀下沉；2）在遇到地基基础较为复杂或土基较为密实时，首先在定位结束后，用低档进行振沉，此时减慢施打速度，等板桩沉入河床1.5m以上后，逐步增强振动频率，直到板桩施打到位；3）当板桩施打剩下1.5米时，取下板桩保险绳；施打高程至设计以上50cm左右时停止振动，利用送桩器将桩送至一定高程或施打3-5根后再一次性送桩，此次送桩桩顶高程高于设计高程20cm左右，在坝身、坝头板桩全部施打完成后，进行第二次送桩，在板桩上用水准仪测出设计高程，并用红漆做好标记，然后用送桩器逐一把板桩施打到位。

优选的，丁坝板桩沉桩施工整体采用进占法，每一段沉桩采用先下游再上游的作业顺序。

本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

采用钢筋砼板桩作为丁坝基础替代堆石丁坝，基础深，自身能够在涌潮及洪水冲刷作用下维持稳定，因而和传统的堆石丁坝相比，能更好的承受涌潮的冲击，不易损毁，且运行期维修工程量较小，避免了频繁抢险的弊端，具有更高的质量安全系数，能够防止江河水流冲击对河岸的冲蚀破坏及冲刷河床，改善航道，形成浅滩，保持水土维护河相以及保护水生态多样化的功能。该工法实用性强且后期维护成本低，具有较强适用性、可观的经济效益、社会效益和生态效益：经济效益：1、该丁字坝在江面上的修筑，可以减轻潮水对江堤塘的冲击，延长堤塘的使用寿命和抗潮强度，改变水流形势，缓释水流冲击力；2、运行期维修工程量较小，维修成本低，而且耐久度高，不易损毁，与传统丁坝比，后期持续投入更低；3、该丁字坝能够促进航运经济的发展以及带动当地相关产业经济的发展。社会效益：1、该丁字坝能使水流集中在河道中心以增加流速、刷深河床、抑制泥沙沉积、也有利于增加航道水深；同时靠近河岸的流速迂缓，避免水流冲刷河岸，降低河堤的使用寿命或造成一定的水土流失；2、该丁字坝有增加航道水深的同时，由于两岸丁字坝的下游方向流速小，会带来一定的泥沙沉积有利于形成浅滩。而且流速的降低有利于两岸水土的保持以及延长堤岸的使用寿命。生态效益：1、生态效益主要体现在以下三个方面：多样流效应、庇护效应和饵料效应。这三种效应是相互联系，相辅相成的，多样流使得各种浮游生物和底栖动物在此滞留成为饵料，提供鱼类以嬉戏和觅食场所，框架透水框架形成的庇护空间可供幼鱼等小型动物避敌，成为优良的微小生境，生态效益明显；2、丁字坝的建设有利于下游形成浅滩和保持水土。浅滩和湿地具有较等高级的生态结构和较高密度的生态种群。

具体实施方式

本发明桩式丁坝坝身振动沉桩施工工法，包括如下步骤：

(a)施工斜坡道及便道修筑：

修筑施工斜坡道是机械下塘作业的保证，是丁坝施工的关键项目之一。施工斜坡道在施工过程中必须确保安全，因此斜坡道必须具有较强的承载力，由于受到钱塘江强涌潮的影响，斜坡道还必须自身具有抗击强涌潮的能力。斜坡道自高向低方向与涌潮方向相同，斜坡道一侧与钱塘江老海塘靠牢，外露与钱塘江潮水接触面全部采用钢筋笼装块石护面。在施工过程中，先在斜坡道外侧与潮水接触面抛筑一层钢筋笼，同时使用EC290长臂挖机抛填块石混合料，当一层填筑完成后，继续沉放第二层，直到钢筋笼顶层与塘面齐平为止。斜坡道宜在小潮汛期间施工，以减少修筑期间的石料损失。

便道修筑于上下游板桩间，利用抛石钢筋笼填筑，挖机抛石，与板桩施打同步进行，同时在抛筑钢筋笼之前，先对基础用3米长的钢插钎进行探测，测得其滩地高程，并选用合适钢筋笼进行抛填。

(b)沉桩前准备及清基：

由于钱塘江涌潮的原因，钱塘江水下地质情况极为复杂，在沉桩施工前，必须进行必要的清基工作。在水位退至可施打高程时，挖机先下塘对斜坡道进行整修及下平台整平，同时对板桩沉桩轴线位置进行必要的清基，将施工地段的大块石清理掉，这样有利于板桩的施打。

(c)吊桩、板桩运输及定位：

1）吊桩：油压振动机下塘后，汽吊在塘顶把板桩吊至下平台，应在板桩放置末段处放一枕木，这样做可以提高板桩放置的稳定及端正，有利于下一步机械夹桩工作。

2）板桩运输：在板桩吊至下平台后，首先利用油压振动机的液压钳夹住板桩，然后用人工套好保险绳（Φ17钢丝绳），液压钳钳牢板桩后将板桩垂直提起，行进至施工位置，人工扶桩就位。其中在板桩施打到坝身20米以内，采用振动机自身提桩运输；当板桩施打距离超过坝身20m后，采用挖掘机进行驳桩运输，以提高板桩施打的速度。

3）定位：板桩定位采用油压振动机与人工扶桩相结合的措施定位，轴线控制由施工员通过布置于塘顶的经纬仪进行指挥，控制好缝隙及垂直度后进行沉桩。

(d)振沉板桩：

板桩定位完成后，即开动振动开关，从低档到高档逐步加强振动频率，根据不同的地质情况，控制板桩施打的下沉速度：

1）在遇到地基较为软弱的情况，在定位结束后，用低档进行振沉，一般情况就可以施打到位，但需注意在施打过程中，严格控制板桩的下沉速度，均匀下沉，这样比较容易控制桩的垂直度、间隙等指标，也可以确保成桩质量。

2）在遇到地基基础较为复杂或土基较为密实时，首先在定位结束后，用低档进行振沉，此时减慢施打速度，等板桩沉入河床1.5m以上后，逐步增强振动频率，直到板桩施打到位。

3）当板桩施打剩下1.5米时，取下板桩保险绳；施打高程至设计以上50cm左右时停止振动，利用送桩器将桩送至一定高程或施打3-5根后再一次性送桩，此次送桩桩顶高程一般高于设计高程20cm左右。在坝身、坝头板桩全部施打完成后，进行第二次送桩，在板桩上用水准仪测出设计高程，并用红漆做好标记，然后用送桩器逐一把板桩施打到位。

丁坝板桩沉桩施工整体采用进占法，每一段沉桩采用先下游再上游的作业顺序。

通过对试验丁坝的施工，积累板桩各项质量指标要求的相关数据，质量控制要点如下：

1.板桩间隙的控制主要方法是：在板桩定位完成后，在板桩刚开始施打时，板桩顶端应略向外倾斜，利用调整振动机的大臂幅度进行控制。在施打过程中，由于随板桩的下沉，振动机小臂时常在进行变幅，容易造成板桩间隙变化。因此，在板桩下沉的同时，也要不断调整机械的角度和振动机的进出。其中下游密排板桩施打，当板桩施打到一半时，应把板桩慢慢调垂直，并尽可能的使板桩靠近内侧，使其与相邻板桩的间隙达到设计要求。对上游板桩及坝头间隔桩的间距控制，采用定位时用花杆进行丈量，使板桩间的距离符合设计要求。

2.在我们试验丁坝质量情况统计中，相对板桩施打其他的技术指标，板桩的桩顶高程控制较为简单，质量也易控制。这是由于利用油压振动机枕沉板桩，机械灵活性较强，可通过控制油压来控制板桩的施打速度，从而使板桩桩顶高程满足设计要求。板桩的桩顶高程，采用二次施打到位的方法。即当板桩施打高度剩于比设计高程高出30cm左右时，停止施打，等整个丁坝坝身、坝头板桩施打完成后，统一进行送桩。

3.板桩的轴线控制主要是要控制好板桩的定位，在板桩定位时，扶桩员应根据塘上施工员的指挥进行调整，施工员根据架设在塘上的经纬仪进行观测，并随时要求扶桩员进行调整板桩轴线位置。当板桩施打过程中，板桩突然发生轴线偏移，应立即停止施打，采取调整板桩施打角度、拔桩重新定位的方法进行控制。

4.板桩垂直度的控制也至关重要。在施打过程中，如遇板桩向上游倾斜，因立即采取振动机边振边向下游倾斜的方法，切勿立即进行调整，防止板桩因突变而影响板桩质量；如遇板桩刚施打过程中，发现板桩下断向下游跑，应降低振动频率，同时调整板桩倾斜方向，即板桩下端往哪跑，桩顶也往同一方向倾斜，使板桩桩尖回到轴线位置并垂直度符合设计要求，然后继续振沉。如在调整过程中，仍然无法使板桩垂直，必须把板桩重新拔高，重新定位施打。

5.板桩水平旋转角通过振动机的转动马达自行进行调整。

6.另外，在坝身及坝头板桩施打前，在施打位置必须用挖机进行清基处理，以提高板桩的施打整体质量。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (2)

1.桩式丁坝坝身振动沉桩施工工法，其特征在于包括如下步骤：

(a)施工斜坡道及便道修筑：先在斜坡道外侧与潮水接触面抛筑一层钢筋笼，同时使用挖机抛填块石混合料，当一层填筑完成后，继续沉放第二层，直到钢筋笼顶层与塘面齐平为止；便道修筑于上下游板桩间，利用抛石钢筋笼填筑，挖机抛石，与板桩施打同步进行，同时在抛筑钢筋笼之前，先对基础用钢插钎进行探测，测得其滩地高程，并选用匹配钢筋笼进行抛填；

(b)沉桩前准备及清基：在水位退至可施打高程时，挖机先下塘对斜坡道进行整修及下平台整平，同时对板桩沉桩轴线位置进行清基，将施工地段的大块石清理掉，利于板桩的施打；

(c)吊桩、板桩运输及定位：吊桩：油压振动机下塘后，汽吊在塘顶把板桩吊至下平台，在板桩放置末段处放一枕木，提高板桩放置的稳定及端正，利于下一步机械夹桩工作；板桩运输：在板桩吊至下平台后，首先利用油压振动机的液压钳夹住板桩，然后用人工套好保险绳，液压钳钳牢板桩后将板桩垂直提起，行进至施工位置，人工扶桩就位，其中当板桩施打到坝身距离在20米以内，采用振动机自身提桩运输；当板桩施打到坝身距离超过坝身20m，采用挖掘机进行驳桩运输，提高板桩施打的速度；定位：板桩定位采用油压振动机与人工扶桩相结合的措施定位，轴线控制由施工员通过布置于塘顶的经纬仪进行指挥，控制好缝隙及垂直度后进行沉桩；

(d)振沉板桩：板桩定位完成后，即开动振动开关，从低档到高档逐步加强振动频率，根据不同的地质情况，控制板桩施打的下沉速度：1）在遇到地基较为软弱的情况，在定位结束后，用低档进行振沉，控制板桩的下沉速度，均匀下沉；2）在遇到地基基础较为复杂或土基较为密实时，首先在定位结束后，用低档进行振沉，此时减慢施打速度，等板桩沉入河床1.5m以上后，逐步增强振动频率，直到板桩施打到位；3）当板桩施打剩下1.5米时，取下板桩保险绳；施打高程至设计以上50cm左右时停止振动，利用送桩器将桩送至一定高程或施打3-5根后再一次性送桩，此次送桩桩顶高程高于设计高程20cm左右，在坝身、坝头板桩全部施打完成后，进行第二次送桩，在板桩上用水准仪测出设计高程，并用红漆做好标记，然后用送桩器逐一把板桩施打到位。

2.根据权利要求1所述的桩式丁坝坝身振动沉桩施工工法，其特征在于：丁坝板桩沉桩施工整体采用进占法，每一段沉桩采用先下游再上游的作业顺序。