CN103882881B - 水下深入岩承台施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明所述水下深入岩承台施工方法主要有以下施工环节：1）围堰加工制作：锁扣式围堰加工主要是连接板和无缝钢管的焊接及无缝钢管切缝。连接板、螺旋钢管桩及无缝钢管切口的中心线在一条直线上，三者在钢管桩底部要平齐，否则底部出现渗水口。2）围堰打设：采用先搭设部分钻孔平台再施工围堰，填满围堰形成土平台，形成土平台和钢平台结合的钻孔平台形式，既可以减少钻孔平台的材料用量，同时提高了钻孔平台的稳定性和承载力，可以确保大型钻机水上作业安全，同时达到节约材料用量。3）围堰封水：无缝钢管堵塞容易，可以封堵大流量渗水，粘土或沙土即可。底部圈梁避免全部开挖完后施工，应分段进行，最后形成整体圈梁。

Description

水下深入岩承台施工方法

技术领域

本发明涉及一种深埋基岩内的水下承台施工方法，特别是涉及一种水下深入岩承台施工方法及。

背景技术

　　目前，对于埋置在基岩层内的低桩承台施工，常规的水中围堰入土深度无法满足要求，而且，承台基坑开挖难度更大。一般常用的施工方法是：先对承台范围内的岩石进行水下爆破松散，再耗费大量钢构件及花费大量时间搭设足以放置大型钻机的钻孔平台进行桩基施工，然后下沉双壁钢围堰或打设钢板桩围堰，进行挡水、封水，最后，开挖承台基坑进行承台施工。上述方法存在以下不足：

　　1、水下爆破工程量大，施工难度大、进度缓慢，爆破费用高，安全性低；

　　2、水上施工设备多，水下爆破、搭设水上钻孔平台及下沉钢围堰或打设钢板桩均需配置大型浮船和浮吊；

　　3、从水下爆破至完成桩基、下沉钢围堰或打设钢板桩所需的施工工期长。

　　总之，现有的深埋岩层的承台常规施工方法费用高，施工周期长。

发明内容

　　本发明的目的，是提供了一种水下深入岩承台施工方法，它针对水下承台深岩基坑施工的难点和特点，在传统的施工工艺基础上优化改进，发明了一种新型水下深入岩施工方法，可克服深入岩水中承台基坑开挖及封水等困难，可很好地解决现有施工工艺存在的投入大、费用高、安全性低、工期长的问题。所述水下深入岩承台施工方法的主要适用范围：

　　1、承台基坑地质上层为粉砂、粘土或薄层砂砾，下层为风化稳定岩层的基岩、水深在8至10m以内的低桩承台施工；

　　2、无岩石开挖的水下低桩承台；

　　3、水下高桩承台及地下水位较高的滩地需采用围堰挡水、封水的承台均适用。

　　本发明的目的是通过以下技术方案实现的：水下深入岩承台施工方法，包括以下步骤：

①制作锁扣钢管桩：先取一根螺旋钢管，并在螺旋钢管的一侧焊接一根无缝钢管，在螺旋钢管的另一侧焊接连接板；再在无缝钢管的侧壁上轴向开设透槽，透槽的宽度小于连接板的厚度；然后，在连接板一端的两侧各焊接一块弧形的限位板，限位板的凹面朝向螺旋钢管，并使两限位板之间形成凹槽，两个限位板的外边沿各安装一条密封条；无缝钢管与连接板配合构成锁扣；

制作锁扣钢管桩的同时，搭设水上钢栈桥，钢栈桥由河岸延伸至水中待建的承台位置；

　　②利用步骤①中修建的钢栈桥输送物料和设备，在承台位置的中部搭设钢平台，钢平台长度及宽度满足履带吊施工钢管桩围堰作业半径的需要，并在钢平台上预留桩基钻孔的位置，以避免钢平台与桩基的孔位干扰，以便后期打设钢护筒进行桩基施工；

③利用步骤②中间的钢平台，采用履带吊及振动锤两种施工设备，在承台位置的四周处依次竖直打设数根锁扣钢管桩，数根锁扣钢管桩通过锁扣连接以形成封闭的围堰；打设锁扣钢管桩时，在前一根锁扣钢管桩打设完成后，与其连接的后一根锁扣钢管桩在打设前应将其连接板的一端插入前一根锁扣钢管桩的透槽内，以便锁扣钢管桩打设完成后，两根锁扣钢管桩通过无缝钢管和连接板配合；打设锁扣钢管桩的要求是，每根锁扣钢管桩的下端应穿透河床的粉砂层和砂砾层与基岩面的表面接触；由锁扣钢管桩构成的围堰封闭后，在围堰上部内安装第一道围檩；钢平台高于围堰的顶部；

　　④围堰内安装围檩后，向围堰内填土至围堰顶部，由钢平台和土平台共同构成的钻孔平台；在钻孔平台上的桩基钻孔位置处分别打设钢护筒，而后，在钻孔平台上布置钻机，进行水中桩基施工；同时，把锁扣钢管桩的螺旋钢管及无缝钢管内全部用钻渣、粉砂或粘性土等填满，防止抽水抽砂后出现内外压差而无法封水；

　　⑤在水中桩基施工完成后，清除围堰内的填土和积水，并且，在清除填土和积水的过程中，在围堰内安装第二道围檩；也可在围堰内安装上下两道内支撑，第一、二道内支撑设置成框架式和“八字”撑，为基坑开挖设备预留行走的高度；同时，拆除围堰内的钢平台，拆除后的钢平台搭设至围堰外侧，用于物资和设备堆放；

　　⑥在围堰内安装第一道围檩和第二道围檩后，且在围堰内的填土全部清空前，在围堰根部开始分段施工的钢筋混凝土圈梁，使围堰根部与河床的基岩面之间形成密封，每段圈梁之间做好钢筋笼和混凝土的搭接，最后形成整体圈梁，保证封住根部的渗水及防止围堰根部在水压的作用下向内收口，提高抗倾覆安全性；

⑦采用履带吊向围堰内下放一台或两台挖掘机，用破碎锤开挖承台位置的基岩面岩石，岩石基坑挖至垫层底标高；然后，将挖出的碎石清除至围堰外；开挖岩石基坑的同时进行破除桩头作业；

⑧在岩石开挖完成及桩头破除完毕后，清理岩石基坑至底部，浇筑承台垫层混凝土，整理桩头钢筋，开始绑扎承台钢筋；

⑨承台钢筋绑扎完毕后，安装承台模板，然后浇筑混凝土，混凝土浇筑后承台制作完毕，承台与所有桩基连为一体。

为进一步实现本发明的目的，还可以采用以下技术方案：在所述步骤⑦中，进行桩头破除作业时，先利用机械进行快速破除，当桩头破除至接近设计标高前，剩余0.1~0.2m部分由人工进行凿除，避免桩身混凝土破坏。在所述步骤⑨中，当承台制作完成后，可边对承台进行降温和养护作业，边施工桥墩水下墩身，直至墩身出水面，进入水上施工；墩身进入水上作业后，拆除围堰及内支撑。所述步骤①中，当安装密封条后，在限位板的两侧各安装一个导向柱，无缝钢管的透槽处对称设有两根角钢，角钢能与导向柱配合。在所述步骤⑥中，在圈梁顶面开设排水沟，在围堰内的基岩面上开设集水坑，通过排水沟将小量渗水引至集水坑。

　　本发明的优点在于：1、锁扣式钢管桩截面模量大，与钢板桩围堰相比，具有更好的抗弯性能和稳定性。打设时锁扣的阻力比钢板桩小，施工快捷。2、围堰底部的钢筋混凝土圈梁，不仅增加围堰根部的水平约束，提高了抗倾覆安全性，还具有封水和引水的作用，保证了基坑内处于干环境作业。3、锁扣式钢管桩围堰内填土，形成土平台，节约了水上桩基钻孔钢平台，大大减少了施工成本。

　　总之，此施工方法结构简单、安全可靠、施工方便快速、大大节约了施工成本和工期。此施工方法在穿过河床上层的覆盖层，一般为粉砂层或薄层砾石，打至基岩顶面，无需穿过岩层的最不利情况下，能确保围堰的安全和封水，实现快速施工，并大大节约工程施工成本。

附图说明

图1是本发明所述围堰的俯视结构示意图；图2是图1的A－A放大剖视结构示意图；图3是单根钢管桩俯视结构示意图；图4是两根钢管桩通过锁口配合的俯视结构示意图；图5是图4的Ⅰ部放大图。

　　附图标记：1螺旋钢管2无缝钢管3透槽4连接板5导向柱6围檩7第二横撑8内支撑9钢筋混凝土圈梁10桩基11承台12基岩开挖机械作业区13角钢14限位板15凹槽16密封条17斜撑18竖撑19第一横撑。

具体实施方式

　　本发明所述水下深入岩承台施工方法，包括以下步骤：

①制作锁扣钢管桩：先取一根螺旋钢管1，并在螺旋钢管1的一侧焊接一根无缝钢管2，在螺旋钢管1的另一侧焊接连接板4。再在无缝钢管2的侧壁上轴向开设透槽3。然后，在连接板4一端的两侧各焊接一块弧形的限位板14，限位板14的凹面朝向螺旋钢管1，并使两限位板14之间形成凹槽15，两个限位板14的外边沿各安装一条密封条16；无缝钢管2与连接板4配合构成锁扣。透槽3的宽度小于连接板4的厚度，利用无缝钢管切缝后，其本身具有弹性咬合力的特点，连接板4打入透槽3后能够很好夹紧连接板4，减少了锁扣渗水缝隙，并能确保锁扣钢管桩打入至设计深度。同时，只需通过调整无缝钢管割缝位置即可制作不同角度的锁扣钢管桩。凹槽15方便利用无缝钢管2内填充物的挤压力使限位板14变形，从而使密封条16与无缝钢管2内壁紧密接触，可提高锁口的防水堵漏性能。

制作锁扣钢管桩的同时，搭设水上钢栈桥，钢栈桥由河岸延伸至水中待建的承台位置，以便通过钢栈桥向承台位置输送物料和设备；

　　②利用步骤①中修建的钢栈桥输送物料和设备，在承台位置的中部搭设钢平台，钢平台长度及宽度满足履带吊施工钢管桩围堰作业半径的需要，并在钢平台上预留桩基钻孔的位置，以避免钢平台与桩基的孔位干扰，以便后期打设钢护筒进行桩基施工；

③利用步骤②中间的钢平台，采用履带吊及振动锤两种施工设备，在承台位置的四周处依次竖直打设数根锁扣钢管桩，数根锁扣钢管桩通过锁扣连接以形成封闭的围堰；打设锁扣钢管桩时，在前一根锁扣钢管桩打设完成后，与其连接的后一根锁扣钢管桩在打设前应将其连接板4的一端插入前一根锁扣钢管桩的透槽3内，以便锁扣钢管桩打设完成后，两根锁扣钢管桩通过无缝钢管2和连接板4配合；打设锁扣钢管桩的要求是，每根锁扣钢管桩的下端应穿透河床的粉砂层和砂砾层与基岩面的表面接触；由锁扣钢管桩构成的围堰封闭后，在围堰上部内安装第一道围檩；钢平台高于围堰的顶部；

④围堰内安装围檩后，向围堰内填土至围堰顶部，由钢平台和土平台共同构成的钻孔平台；在锁扣式钢管桩围堰内填土，形成土平台，可节约水上桩基钻孔钢平台的体积，从而，大幅减少施工成本和施工时间。在钻孔平台上的桩基钻孔位置处分别打设钢护筒，而后，在钻孔平台上布置钻机，进行水中桩基施工。

同时，把锁扣钢管桩的螺旋钢管1及无缝钢管2内全部用钻渣、粉砂或粘性土等填满，防止抽水抽砂后出现内外压差而无法封水；在螺旋钢管1和无缝钢管内填粉砂、粘土或其他封水材料，使螺旋钢管1和无缝钢管由空心变成了实心，增加了围堰的刚度和自重，增加了围堰底部与岩面的摩擦，提高了围堰抗弯、变形及稳定性，克服了无入土围堰的抗倾覆安全性问题，同时实现了有效封水的目的。

⑤在水中桩基施工完成后，清除围堰内的填土和积水，并且，在清除填土和积水的过程中，在围堰内安装第二道围檩；同时，拆除围堰内的钢平台，拆除后的钢平台搭设至围堰外侧，用于物资和设备堆放；为进一步增加围堰的强度，围堰内可设有倾斜的内支撑，内支撑呈框架式和“八字撑”，内支撑设置高度既要满足受力要求，同时预留开挖岩石机械作业空间需要。内支撑不仅具有很好的受力特性，同时，为机械作业预留了足够的空间。采用挖机、破碎锤开挖岩石基坑，避免大量的基岩爆破及爆破对桩基、围堰的扰动破坏，同时还可以快速破桩头，不仅解决了岩石基坑开挖难题，大大节省了施工时间。

⑥在围堰内安装第一道围檩和第二道围檩后，且在围堰内的填土全部清空前，在围堰根部开始分段施工的钢筋混凝土圈梁，使围堰根部与河床的基岩面之间形成密封，每段圈梁之间做好钢筋笼和混凝土的搭接，最后形成整体圈梁，保证封住根部的渗水及防止围堰根部在水压的作用下向内收口，提高抗倾覆安全性；在围堰根部四周设置钢筋混凝土圈梁，不仅增加围堰根部的水平约束，提高了抗倾覆安全性；

⑦先用振动锤破碎承台位置的基岩面岩石，再采用履带吊向围堰内下放一台或两台挖掘机，利用挖掘机对破碎成碎石的基岩面进行挖掘，挖成岩石基坑以便制作承台；然后，将挖出的碎石清除至围堰外；开挖岩石基坑的同时进行破除桩头作业；

⑧在岩石开挖完成及桩头破除完毕后，清理岩石基坑至底部，浇筑承台垫层混凝土，整理桩头钢筋，开始绑扎承台钢筋；

　　⑨承台钢筋绑扎完毕后，安装承台模板，然后浇筑混凝土，混凝土浇筑后承台制作完毕，承台与所有桩基连为一体。

在所述步骤⑦中，进行桩头破除作业时，先利用机械进行快速破除，当桩头破除至接近设计标高前，剩余0.1~0.2m部分由人工进行凿除，避免桩身混凝土破坏。

在所述步骤⑨中，当承台制作完成后，可边对承台进行降温和养护作业，边施工桥墩水下墩身，直至墩身出水面，进入水上施工；墩身进入水上作业后，拆除围堰及内支撑。上述方法可大幅提高桥墩的施工效率。

所述步骤①中，当安装密封条16后，在限位板14的两侧各安装一个导向柱5，无缝钢管2的透槽3处对称设有两根角钢13，角钢13能与导向柱5配合构成导向限位装置。连接板4腹板两侧设置导向限位装置，一是为了保证钢管桩插打顺直和围堰施工精度，二是可以有效控制锁扣缝隙，防止连接板4翼板两端与无缝钢管的缝隙过大，这样出现渗水缝隙过大，封水困难。

在所述步骤⑥中，在圈梁顶面开设排水沟，在围堰内的基岩面上开设集水坑，通过排水沟将小量渗水引至集水坑。该设计可在混凝土垫层施工完毕后，确保岩石基坑内基本上处于干施工环境。

本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (5)

1.水下深入岩承台施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

①制作锁扣钢管桩：先取一根螺旋钢管（1），并在螺旋钢管（1）的一侧焊接一根无缝钢管（2），在螺旋钢管（1）的另一侧焊接连接板（4）；再在无缝钢管（2）的侧壁上轴向开设透槽（3），透槽（3）的宽度小于连接板（4）的厚度；然后，在连接板（4）一端的两侧各焊接一块弧形的限位板（14），限位板（14）的凹面朝向螺旋钢管（1），并使两限位板（14）之间形成凹槽（15），两个限位板（14）的外边沿各安装一条密封条（16）；无缝钢管（2）与连接板（4）配合构成锁扣；

制作锁扣钢管桩的同时，搭设水上钢栈桥，钢栈桥由河岸延伸至水中待建的承台位置；

　　②利用步骤①中修建的钢栈桥输送物料和设备，在承台位置的中部搭设钢平台，钢平台长度及宽度满足履带吊施工钢管桩围堰作业半径的需要，并在钢平台上预留桩基钻孔的位置，以避免钢平台与桩基的孔位干扰，以便后期打设钢护筒进行桩基施工；

③利用步骤②中间的钢平台，采用履带吊及振动锤两种施工设备，在承台位置的四周处依次竖直打设数根锁扣钢管桩，数根锁扣钢管桩通过锁扣连接以形成封闭的围堰；打设锁扣钢管桩时，在前一根锁扣钢管桩打设完成后，与其连接的后一根锁扣钢管桩在打设前应将其连接板（4）的一端插入前一根锁扣钢管桩的透槽（3）内，以便锁扣钢管桩打设完成后，两根锁扣钢管桩通过无缝钢管（2）和连接板（4）配合；打设锁扣钢管桩的要求是，每根锁扣钢管桩的下端应穿透河床的粉砂层和砂砾层与基岩面的表面接触；由锁扣钢管桩构成的围堰封闭后，在围堰上部内安装第一道围檩；钢平台高于围堰的顶部；

　　④围堰内安装围檩后，向围堰内填土至围堰顶部，形成土平台，由钢平台和土平台共同构成的钻孔平台；在钻孔平台上的桩基钻孔位置处分别打设钢护筒，而后，在钻孔平台上布置钻机，进行水中桩基施工；同时，把锁扣钢管桩的螺旋钢管（1）及无缝钢管（2）内全部用钻渣、粉砂或粘性土填满，防止抽水抽砂后出现内外压差而无法封水；

　　⑤在水中桩基施工完成后，清除围堰内的填土和积水，并且，在清除填土和积水的过程中，在围堰内安装第二道围檩；同时，拆除围堰内的钢平台，拆除后的钢平台搭设至围堰外侧，用于物资和设备堆放；

　　⑥在围堰内安装第一道围檩和第二道围檩后，且在围堰内的填土全部清空前，在围堰根部开始分段施工的钢筋混凝土圈梁，使围堰根部与河床的基岩面之间形成密封，每段圈梁之间做好钢筋笼和混凝土的搭接，最后形成整体圈梁，保证封住根部的渗水及防止围堰根部在水压的作用下向内收口，提高抗倾覆安全性；

⑦采用履带吊向围堰内下放一台或两台挖掘机，用破碎锤开挖承台位置的基岩面岩石，岩石基坑挖至垫层底标高；然后，将挖出的碎石清除至围堰外；开挖岩石基坑的同时进行破除桩头作业；

⑧在岩石开挖完成及桩头破除完毕后，清理岩石基坑至底部，浇筑承台垫层混凝土，整理桩头钢筋，开始绑扎承台钢筋；

　　⑨承台钢筋绑扎完毕后，安装承台模板，然后浇筑混凝土，混凝土浇筑后承台制作完毕，承台与所有桩基连为一体。

2.根据权利要求1所述的水下深入岩承台施工方法，其特征在于：在所述步骤⑦中，进行桩头破除作业时，先利用机械进行快速破除，当桩头破除至接近设计标高前，剩余0.1~0.2m部分由人工进行凿除，避免桩身混凝土破坏。

3.根据权利要求1所述的水下深入岩承台施工方法，其特征在于：在所述步骤⑨中，当承台制作完成后，边对承台进行降温和养护作业，边施工桥墩水下墩身，直至墩身出水面，进入水上施工；墩身进入水上作业后，拆除围堰及内支撑。

4.根据权利要求1所述的水下深入岩承台施工方法，其特征在于：所述步骤①中，当安装密封条（16）后，在限位板（14）的两侧各安装一个导向柱（5），无缝钢管（2）的透槽（3）处对称设有两根角钢（13），角钢（13）能与导向柱（5）配合。

5.根据权利要求1所述的水下深入岩承台施工方法，其特征在于：在所述步骤⑥中，在圈梁顶面开设排水沟，在围堰内的基岩面上开设集水坑，通过排水沟将小量渗水引至集水坑。