CN106149712B - 变水位深水斜坡基底护筒埋设及固定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变水位深水斜坡基底护筒埋设及固定方法，包括如下步骤：制作伸缩护筒－→放线定桥墩位置－→在浮船上制作施工平台并拖至桥墩位置并固定－→在施工平台上放线确定桩位－→用吊车安放内护筒并固定在施工平台上－→在施工平台四周抛卵石－→在护筒内下红土－→在施工平台范围内下大砂和红土混合物－→在施工平台范围内大沙层上部抛砂卵石－→在砂卵石上部浇筑水下混凝土－→安装外护筒。本发明采用抛填卵石、大沙、红土，再浇筑水下混凝土，实现护筒底部在斜坡基底上的安装与固定；采用自主研发的自由伸缩护筒，使护筒能够无极升降以适应水位变化；采用自由伸缩护筒与施工平台之间以万向轮连接，保证护筒位置不移动；便于操作，功效高。

Description

变水位深水斜坡基底护筒埋设及固定方法

技术领域

本发明涉及水利工程基底护筒埋设技术领域，具体涉及变水位深水斜坡基底护筒埋设及固定方法。

背景技术

在水利工程中变水位深水斜坡基底护筒埋设难度大，存在技术问题多，例如在南水北调丹江口水库小三峡大桥桥梁的桩基施工中，由于1号桥墩桩位位于斜坡水库库底上，水深达25米且水位起伏频繁，这些不可改变的自然条件，给桩基施工造成了很大的困难，尤其是前期护筒的埋设和固定，存在很多技术难题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题和不足，提供了一种适用于深水斜坡基底护筒埋设、固定和采用浮船作施工平台、水位起伏频繁的复杂环境的桩基施工方法。

本发明的上述目的通过以下的技术方案来实现：一种变水位深水斜坡基底护筒埋设及固定方法，包括如下步骤：

(1)制作伸缩护筒，所述伸缩护筒包括外护筒和内护筒，两者能够套装在一起，并存在配合间隙，在所述内护筒外侧壁匹配套装并固定有至少两个圆环形钢带，圆环形钢带的中部设置凹槽并匹配套装有橡胶密封圈，所述外护筒与内护筒套装后，橡胶密封圈紧密贴合在外护筒内壁上；

(2)根据施工图设计要求放线定桥墩位置；

(3)在浮船上制作施工平台，以两艘以上排水量相同的船只为载体以横向和纵向交错固定的工字钢制作成框架，框架上面铺设3—5mm厚花纹钢板制作成施工平台；

(4)将施工平台拖至桥墩位置并固定；

(5)在施工平台上放线确定桩位；

(6)用吊车安放伸缩护筒的内护筒并固定在施工平台上；

(7)在施工平台四周抛卵石形成卵石围堰；

(8)在内护筒内下红土；

(9)在施工平台范围内下大砂和红土混合物；

(10)在施工平台范围内大沙层上部抛砂卵石；

(11)在砂卵石上部浇筑水下混凝土；

(12)用吊车安放伸缩护筒的外护筒并用万向轮与施工平台连接。

用于运输所述外护筒的工具采用井字形支架，该井字形支架包括两根平行的横梁和两根平行的纵梁固定形成的井字形框架，在井字形框架的八个梁端部分别安装有万向轮。外护筒与相邻横梁和纵梁焊接在一起；或者，在所述横梁或纵梁内侧壁安装有能与外护筒外表面匹配的弧形支座，并在横梁或纵梁中部外侧安装有支撑滑块，横梁和纵梁中部沿水平线设置有滑槽及调节孔，各支撑滑块上螺纹套装有螺杆，支撑滑块匹配安装在相应滑槽内，螺杆穿过所述调节孔中，螺杆的内端与所述弧形支座焊固为一体，螺杆的外端固定有调节手柄。

本发明的优点是：

1.采用抛填卵石、大沙、红土，再浇筑水下混凝土，实现护筒底部在斜坡基底上的安装与固定。

2.采用自主研发的自由伸缩护筒，使护筒能够无级升降以适应水位变化。

3.采用自由伸缩护筒与施工平台之间以万向轮连接，保证护筒位置不移动。

4.本工法具有施工工艺先进，便于操作，功效高等特点。

附图说明

图1是本发明变水位深水斜坡基底护筒埋设及固定结构示意图；

图2是图1中伸缩护筒的剖面结构示意图；

图3是图2中局部放大结构示意图；

图4是用于运输伸缩护筒的支架；

图5是图4的侧面结构示意图。

图中标号，1为边坡，2为伸缩护筒，3为卵石围堰，4为淤泥滚石层，5为大砂红土混凝物层，6为砂卵石层，7为水下混凝土层。21为外护筒，22为内护筒，23为钢带，24为橡胶密封圈，25为外护筒垫板。81为横梁，82为纵梁，83为万向轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步详述。

一种变水位深水斜坡基底护筒埋设及固定方法，工艺原理：参见图1，采用卵石抛填技术，在护筒外围抛卵石形成围堰，在围堰内的淤泥、乱石中，加入大砂和红土混合物，在护筒内加入红土，将支撑护筒的斜坡基面变成适用护筒安放的稳固平面，且使护筒底部具有一定的砂、石、红土混合料埋深，在护筒外围规定区域内浇筑水下混凝土，实现护筒底部固定。

参见图2和图3，采用自主研发的自由伸缩护筒2，使护筒能够无级升降以适应水位变化。解决了因水位变化引起浮船上的施工平台高程变化要求护筒高程随之变化的问题。

参见图4和图5，自由伸缩护筒2与施工平台之间以万向轮连接，保证护筒位置不随浮船上的施工平台晃动而移动。

施工工艺与操作要点如下：

施工工艺流程：施工准备—→制作伸缩护筒2－→放线定1号桥墩位置－→在浮船上制作施工平台－→将施工平台拖至1号桥墩位置并固定－→在施工平台上放线确定桩位－→用吊车安放伸缩护筒2的内护筒22并固定在施工平台上－→在施工平台四周抛卵石－→在护筒内下红土－→在施工平台范围内下大砂和红土混合物－→在施工平台范围内大沙层上部抛砂卵石－→在砂卵石上部浇筑水下混凝土－→用吊车安放伸缩护筒2的外护筒21并用万向轮与施工平台连接。

1施工准备

1.1熟悉设计文件，了解基础水文地质情况，掌握现场水位变化规律和最大变幅。

1.2根据设计图纸要求和现场情况，确定施工方案，编制施工组织设计，做好各项准备工作。

2制作伸缩护筒2

按设计图纸要求，用专业卷板机将10㎜厚的252T钢板卷制成筒状，接缝处采用焊接制成钢护筒。包括外护筒21和内护筒22，两者能够套装在一起，并存在配合间隙，在所述内护筒22外侧壁匹配套装并固定有至少两个圆环形钢带23，圆环形钢带23的中部设置凹槽并匹配套装有橡胶密封圈24，所述外护筒21与内护筒22套装后，橡胶密封圈24紧密贴合在外护筒21内壁上。每根桩的钢护筒总长度为27—35米，直径1.9—2.2米，重量达15—20吨，分4-6节卷制。伸缩范围内的焊缝全部用砂轮机将焊缝磨平，便于伸缩滑动。

参见图2和图3，在伸缩范围内，内护筒22上端2.5米范围内共设4道Φ15mm的Ο型橡胶止水密封圈，在每道密封环的上下均以20×10mm的钢带23焊接在内护筒22上，用来固定橡胶止水密封圈，确保内外护筒伸缩时，橡胶止水密封圈不易损坏，起到密封作用；外护筒21下端沿护筒钢板厚度方向制作成45°喇叭口，便于内外护筒的套装，外护筒21内径与内护筒22外径公差在28-30mm。

3放线定1号桥墩位置

用全站仪根据施工图确定1号桥墩位置。

4在浮船上制作施工平台

以3艘排水量50吨船只为载体以40a及10a工字钢制作成框架，上面铺设3—5mm厚花纹钢板制作成施工平台。

5将施工平台拖至1号桥墩位置并固定

将施工平台用机动船拖至1号桥墩位置，由四根Φ28钢丝锚绳及40吨锚石从四角在四个方向固定在水中，通过固定在钢平台四角的定滑轮系统调整整个钢平台随水位变化的升降。施工平台南侧又加布五道钢索，进一步固定施工钢平台。

6伸缩钢护筒内护筒22运输、安装及底部埋设

6.1在施工平台上测量放线，确定9个桩基桩位，用载有25吨汽车吊排水量为300吨的运输船将伸缩钢护筒内护筒22运输至施工平台，并用吊车逐一逐节安装伸缩护筒2的内护筒22，节与节之间采用焊接连接，带密封橡胶圈的一节安装在最上面，并与施工平台牢固固定。

6.2在施工平台四周抛卵石形成水下方框围堰。

6.3在护筒内加入1米左右的红土。同时在卵石围成的平面方框内下大砂和红土混合物，使卵石带高过大砂红土混合物面1米左右，卵石带通过测绳测量，使其在一个水平面上，大砂和红土混合物层在一个水平面上。

6.4在卵石围成的平面方框内，用导管法灌注1米厚的水下砼，使下部护筒通过1米厚的砼凝固后，连成一个整体，实现伸缩护筒2内护筒22的下部连体固定。

7伸缩钢护筒外护筒21运输、安装及与施工平台的连接

待砼终凝后，解除伸缩护筒2内护筒22与施工平台的固定连接，实现9个护筒的下部连体固定。用载有25吨汽车吊排水量为300吨的运输船将伸缩钢护筒外护筒21运输至施工平台，并用吊车逐一逐节安装伸缩护筒2的外护筒21，节与节之间采用焊接连接，外护筒21下端带沿护筒钢板厚度方向45°喇叭口的一节安装在最下面，便于内外护筒的套装。参见图4和图5，在距外护筒21上端100mm处，用4根10#槽钢做成的井字型框架套在外护筒21上，并与外护筒21牢固焊接，槽钢末端分别安装1个万向轮83,8个万向轮83由施工平台支撑，保证护筒位置不随浮船上的施工平台晃动而移动。或者，用于运输所述外护筒21的工具采用井字形支架，该井字形支架包括两根平行的横梁81和两根平行的纵梁82固定形成的井字形框架，在井字形框架的八个梁端部分别安装有万向轮83。

材料与设备：

1.本工法需要的主要材料如下表：

2.使用仪器设备如下表：

质量控制：

1.建立以项目技术负责人为主的技术管理系统，施工之前，对施工图纸进行会审，熟悉设计文件，了解基础水文地质情况，掌握现场水位变化规律和最大变幅。根据设计图纸要求和现场情况，确定施工方案，编制施工组织设计和质量计划，对施工人员进行详细的技术交底。

2.根据施工组织设计，合理配备设备、人员和材料计划。

3.护筒下料尺寸要精准，卷制速度要均匀，确保内外护筒直径公差合格。伸缩范围内焊缝要磨平磨光。

4.所用卵石、大沙、红土不含任何有害物质，保证投入水下后水质不被污染。

5.在施工过程中安排质检员进行过程控制，加强观测，并做好原始记录。

6.护筒安装定位要准确，误差控制在规范要求范围内。

效益分析:本工法具有施工工艺简便，便于操作，效率高，施工工期短等优点，加快了基础工程建设进度，为整体工程提前完工奠定了基础，确保了大桥提前通车，及早发挥了社会效益。经济效益显著。本工法改变了因水位变化随时割、焊护筒来保证护筒高度传统的施工方法，节约了电能，减少了污染物的排放，产生了节能和环保效益。

通过实验：南水北调丹江口水库小三峡大桥位于河南省南阳市淅川县马镫镇丹江口水库库区小三峡处，为南水北调丹江口库区移民辅助项目，也是淅川县在建的最大桥梁，全长376米，横跨丹江两岸。3跨，最大跨度150米，此跨两个承台均处在22.0～28.0米深的库区江水中，基础桩直径为Φ1.8米，桩长37～55米，共18根，820延米。每个承台9根桩分三排均匀布设，桩心距3.6米。该工程于2009年6月开工，2012年10月竣工。应用该工法顺利完成了该大桥桥梁桩基工程施工的护筒埋设与固定。理论和实践证明，本发明具有工艺简单，实用性强，工期缩短，质量保证，节省了大量人工、设备和材料消耗，降低了施工成本，提高了社会效益和经济效益，受得了业主和监理的好评。本工法技术成熟、可靠。可以广泛在类似工程施工中推广应用，前景广阔。

Claims (3)

1.一种变水位深水斜坡基底护筒埋设及固定方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）制作伸缩护筒，所述伸缩护筒包括外护筒和内护筒，两者能够套装在一起，并存在配合间隙，在所述内护筒外侧壁匹配套装并固定有至少两个圆环形钢带，圆环形钢带的中部设置凹槽并匹配套装有橡胶密封圈，所述外护筒与内护筒套装后，橡胶密封圈紧密贴合在外护筒内壁上；

（2）根据施工图设计要求放线定桥墩位置；

（3）在浮船上制作施工平台，以两艘以上排水量相同的船只为载体以横向和纵向交错固定的工字钢制作成框架，框架上面铺设3—5mm厚花纹钢板制作成施工平台；

（4）将施工平台拖至桥墩位置并固定；

（5）在施工平台上放线确定桩位；

（6）用吊车安放伸缩护筒的内护筒并固定在施工平台上；

（7）在施工平台四周抛卵石形成卵石围堰；

（8）在内护筒内下红土；

（9）在施工平台范围内下大砂和红土混合物；

（10）在施工平台范围内大沙层上部抛砂卵石；

（11）在砂卵石上部浇筑水下混凝土；

（12）用吊车安放伸缩护筒的外护筒并用万向轮与施工平台连接。

2.根据权利要求1所述的变水位深水斜坡基底护筒埋设及固定方法，其特征在于，用于运输所述外护筒的工具采用井字形支架，该井字形支架包括两根平行的横梁和两根平行的纵梁固定形成的井字形框架，在井字形框架的八个梁端部分别安装有万向轮。

3.根据权利要求2所述的变水位深水斜坡基底护筒埋设及固定方法，其特征在于，外护筒与相邻横梁和纵梁焊接在一起；或者，在所述横梁或纵梁内侧壁安装有能与外护筒外表面匹配的弧形支座，并在横梁或纵梁中部外侧安装有支撑滑块，横梁和纵梁中部沿水平线设置有滑槽及调节孔，各支撑滑块上螺纹套装有螺杆，支撑滑块匹配安装在相应滑槽内，螺杆穿过所述调节孔中，螺杆的内端与所述弧形支座焊固为一体，螺杆的外端固定有调节手柄。