CN107190760B - 一种基底降压排水及z型托底支护钢板桩围堰施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基底降压排水及Z型托底支护钢板桩围堰施工方法，包括如下步骤：钢护筒垂直度及河床面测量——Z型托底牛腿制作焊接——内支撑加工和安装——单层内支撑起吊下放——钢板桩进场和打设——抽水和开挖——导渗层铺设——基坑监测——浇注砼——支撑体系转换——墩柱施工和钢板桩拆除。本发明减少封底混凝土厚度，通过对基底导渗减压，大幅减少封底厚度，同时减少了钢板桩围堰入土长度，并可实现围堰干封底。封底混凝土厚度的减少使开挖量深度减小，降低了对基底的破坏扰动，使同等入土深度围堰更趋于稳定。

Description

一种基底降压排水及Z型托底支护钢板桩围堰施工方法

技术领域

本发明具体涉及一种基底降压排水及Z型托底支护钢板桩围堰施工方法。

背景技术

桥梁承台一般分为高桩承台和低桩承台，对于高桩承台一般采用封底混凝土来承受水压并提供干作业环境，而对于深水埋置式低桩承台，需要大厚度封底混凝土以满足抽水后的基底稳定性要求：一般水深增加2～3m，封底混凝土需要增加1m，这样便大大增加了基坑开挖的深度，使围堰需要更深的入土锚固。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种基底降压排水及Z型托底支护钢板桩围堰施工方法。

技术方案：一种基底降压排水及Z型托底支护钢板桩围堰施工方法，包括如下步骤：钢护筒垂直度及河床面测量——Z型托底牛腿制作焊接——内支撑加工和安装——单层内支撑起吊下放——钢板桩进场和打设——抽水和开挖——导渗层铺设——基坑监测——浇注砼——支撑体系转换——墩柱施工和钢板桩拆除；其中：

所述Z型托底牛腿制作焊接中：Z型托底牛腿的制作采用HN800×300型钢进行制作，水面上采用单根HN600型钢与钢护筒焊接，水面下部分采用单根HN600型钢，一端与钢护筒顶紧，一端悬臂，悬臂长度为68cm；

所述导渗层铺设中：导渗层通过石粉材料收集底部水体，通过集水盲沟汇集至集水坑，并利用抽水装置排出，主要施工步骤如下：

1.基坑开挖至设计标高时，挖除22cm厚不透水层，并用石粉进行替换；

2.开挖盲沟铺设槽及集水坑位置；

3.利用土工布包裹改性塑料盲沟；

4.铺设包裹后的塑料盲沟至设计位置；

5.盲沟内侧与围堰圆弧段空腔位置用石粉填充紧密；

6.安装集水坑装置；

7.将集水坑渗漏口与盲沟连接并确保不松脱；

8.在集水坑位置安装抽水设备，将渗水抽至基坑外部；

所述浇注砼具体操作如下：围堰内抽水→割除钢护筒→破除桩头砼→找平封底砼的施工→支立模板→钢筋绑扎→冷却水管安装→墩身预埋钢筋安设→墩身施工预埋件安装→浇注砼→砼养护。

作为优化：所述钢护筒垂直度及河床面测量中：钻孔平台拆除以后，对钢护筒垂直度及河床面标高进行测量，依据测量结果在后场加工“Z”型托底牛腿，并对不同钢护筒位置牛腿进行编号。

作为优化：所述单层内支撑起吊下放中：将单层内支撑拼装完毕后，焊接支撑间竖杆及斜杆，各焊接点检查后进行起吊下放作业，具体施工工序如下：

①安装起吊吊具及绳索，履带吊就位；

②安装吊点加强钢板，并进行试吊；

③试吊成功后，移除可伸缩临时拼装平台，准备正式下放；

④下放底层内支撑至Z型梁底托位置；

⑤自动脱钩，并提升吊具；

⑥重新固定临时拼装平台，安装次底层内支撑；

⑦下放次底层内支撑；

⑧依次下放所有内支撑。

有益效果：本发明的具体优势如下：

(1)本发明大大减少封底混凝土厚度，通过对基底导渗减压，大幅减少封底厚度。

(2)本发明降低围堰底部入土深度要求，扩大了钢板桩使用范围。封底混凝土厚度的减少使开挖量深度减小，降低了对基底的破坏扰动，使同等入土深度围堰更趋于稳定。

(3)本发明无需大型千斤顶及船机设备，托底分层内支撑采用逐层迭代下放方式，可无限制下放至任何水深位置，且仅需普通履带吊车等设备即可完成。

(4)本发明标准化程度高，内支撑均采用场内加工方式，能有效控制加工质量，同时减少现场焊接工程量。

(5)本发明适用于软弱地层或超深厚富水地层，基底透水量较大，开挖深度20m以内，需围堰辅助施工的水下承台或其它结构物施工。

附图说明

图1是本发明中的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

具体实施例

一种基底降压排水及Z型托底支护钢板桩围堰施工方法，包括如下步骤：钢护筒垂直度及河床面测量——Z型托底牛腿制作焊接——内支撑加工和安装——单层内支撑起吊下放——钢板桩进场和打设——抽水和开挖——导渗层铺设——基坑监测——浇注砼——支撑体系转换——墩柱施工和钢板桩拆除。

1.钢护筒垂直度及河床面测量：

钻孔平台拆除以后，需要对钢护筒垂直度及河床面标高进行测量，依据测量结果在后场加工“Z”型托底牛腿，并对不同钢护筒位置牛腿进行编号，以确保加工及安装精度的准确。

2.Z型托底牛腿制作焊接：

所述Z型托底牛腿制作焊接中：Z型托底牛腿的制作采用HN800×300型钢进行制作，水面上采用单根HN600型钢与钢护筒焊接，水面下部分采用单根HN600型钢，一端与钢护筒顶紧，一端悬臂，悬臂长度为68cm。

3.内支撑加工和安装：

内支撑受力大，特别在水头较大区域，其围堰抵抗水压力均由其承担。因此内支撑结构的安装精度和质量是围堰成败的关键。

4.单层内支撑起吊下放：

单层内支撑拼装完毕后，焊接支撑间竖杆及斜杆，各焊接点检查后便可进行起吊下放作业，具体施工工序如下：

①安装起吊吊具及绳索，履带吊就位

②安装吊点加强钢板，并进行试吊；

③试吊成功后，移除可伸缩临时拼装平台，准备正式下放

④下放底层内支撑至Z型梁底托位置

⑤自动脱钩，并提升吊具

⑥重新固定临时拼装平台，安装次底层内支撑

⑦下放次底层内支撑

⑧依次下放所有内支撑

5.钢板桩进场及打设：

1)钢板桩验收

钢板桩运到工地后，需进行整理。清除锁口内杂物：电焊瘤渣、废填充物等，对缺陷部位加以整修。钢板桩分层堆放，各层间要垫枕木，垫木间距为5米，且上、下层垫木应在同一垂直线上，堆放的总高度不超过2米。

2)钢板桩接驳

钢板桩运至工地后，检查钢板桩有弯曲、破损、锁口不合的均需整修，接长用同类型钢板桩等强度焊接接长，焊接时先对焊或将接口补焊合缝，再焊加强板。

3)钢板桩施打

采用单独打入法，从一角开始逐块插打，每块钢板桩自起打到结束中途不停顿，桩机行走路线短，施工简便，打设速度快。

6.抽水及开挖：

1)抽水及堵漏

采用大功率抽水设备进行强制抽水。

由于钢板桩防渗能力较好，因此，施打钢板桩前对钢板桩槽口采取往槽内塞黄油沫掺锯木的止水施工方法。基坑抽水后，对于锁口不密而产生漏水时，用湿棉絮进行塞缝，同时采用锯木沫和级配砂混合物从围堰外沿顺水流方向撒放，达到止水的目的。

2)基坑开挖

基坑开挖采用小型挖掘机配合泥斗进行施工，利用履带吊机进行起吊，单台小型挖掘机工效每小时13m³，基坑开挖采用2台同时作业。

7.导渗层铺设：

导渗层通过石粉材料收集底部水体，通过集水盲沟汇集至集水坑，并利用抽水装置排出，主要施工步骤如下：

1.基坑开挖至设计标高时，挖除22cm厚不透水层，利用石粉进行替换。

2.开挖盲沟铺设槽及集水坑位置。

3.利用土工布包裹改性塑料盲沟。

4.铺设包裹后的塑料盲沟至设计位置。

5.盲沟内侧与围堰圆弧段空腔位置用石粉填充紧密。

6.安装集水坑装置。

7.将集水坑渗漏口与盲沟连接并确保不松脱。

8.在集水坑位置安装抽水设备，将渗水抽至基坑外部。

8.基坑监测：

在施工支撑及承台的过程中，应对支撑系统进行监测。主要监测支撑的变形、钢板桩的变形、基坑内流动水量及围堰的位移等。

9.浇注砼：

基坑垫层采用30cm混凝土。

承台分两次浇注，第一次浇筑高度4m，第二次浇筑承台高3m。在两次砼浇筑结合面作拉毛处理，确保两层砼结合的整体性。

操作如下：

围堰内抽水→割除钢护筒→破除桩头砼→找平封底砼的施工→支立模板→钢筋绑扎→冷却水管安装→墩身预埋钢筋安设→墩身施工预埋件安装→浇注砼→砼养护。

10.支撑体系转换：

垫层混凝土浇筑后达到设计强度作为一道支撑使用。第一层承台施工完毕，拆除模板，待强度达到25MPa以上时，进行第一次基坑回填，拆除底层支撑，留出第二层承台施工空间，第二层承台施工完毕，再次进行基坑回填。然后拆除此底层支撑，为墩身施工腾出空间。

内支撑的设计不影响墩柱施工，第一层承台施工完毕后，需要拆除底层内支撑进行支撑转换施工。

11.墩柱施工及钢板桩拆除：

墩身采用翻模法进行施工，待墩柱出水后，基坑回水进行钢板桩拆除，则围堰施工完成。

本发明的工艺原理如下：

深水基坑开挖后，基坑底部由于水的渗透作用会产生一定的渗水，而当基底用封底混凝土覆盖后，由于基底渗水没有排出导致压力聚集，最终可能会使封底混凝土破坏，因此需要一定厚度的封底混凝土才能抵抗其水压力。而在软弱地层中利用基底导渗减压原理，通过对基底涌水的不间断释放减小水头压力，使封底混凝土厚度大幅减少。

深水钢板桩围堰由于工艺要求需采用先撑后围的顺序施工，而常规采用内支撑整体下放，不仅构件重、存在高处作业且吊装风险大。托底分层支撑是利用安装在钢护筒上的Z型托底牛腿，将场地内加工好的内支撑组件放置于拼装平台上，并焊接层间支撑，然后利用履带吊车进行底层下放，下放完毕后拼装第二层支撑并下放，直至全部内支撑下放完毕，这样便解决了传统方法时原位拼装超高构件以及需大型设备整体下放内支撑的问题，使支撑自重全部由“Z”型托底牛腿承台。

本发明中的质量控制措施中：

开挖过程中需要全程对围堰周边进行变形监测，及时反馈监测信息，指导施工。如基坑变形过大，或出现流砂、隆起迹象时，按照“支、填、压”的原则，进行紧急人员撤离，加强支护，确保安全后再恢复施工。导渗装置安装需以顺畅水流为原则，对水流堵塞点要进行疏通，确保水压的彻底释放。

本发明中的环保节能措施中：

临时设施、工程材料堆放及加工场地，均宜远离居民区位于下风区设置。工程中使用的各种粉末材料，不得散装散卸，应当采取措施防止粉尘飞扬、散发污染空气环境。

水污染防治措施：实施全过程污染预防和控制。尽可能减少或消除不利环境影响，切实保护好水环境质量。

E、本发明中的资源节约如下：

同类型工程施工中运用本工法可以避免大型船舶的使用，不仅减少了大型设备租赁费用以及防污染的措施费，同时也避免了大型船舶正常营运中产生的废弃物、生活污水排放对水环境的影响，也从根本上避免了溢油事故的产生。

Claims (3)

1.一种基底降压排水及Z型托底支护钢板桩围堰施工方法，其特征在于：包括如下步骤：钢护筒垂直度及河床面测量——Z型托底牛腿制作焊接——内支撑加工和安装——单层内支撑起吊下放——钢板桩进场和打设——抽水和开挖——导渗层铺设——基坑监测——浇注砼——支撑体系转换——墩柱施工和钢板桩拆除；其中：

所述Z型托底牛腿制作焊接中：Z型托底牛腿的制作采用HN800×300型钢进行制作，水面上采用单根HN800型钢与钢护筒焊接，水面下部分采用单根HN800型钢，一端与钢护筒顶紧，一端悬臂，悬臂长度为68cm；

所述导渗层铺设中：导渗层通过石粉材料收集底部水体，通过集水盲沟汇集至集水坑，并利用抽水装置排出，主要施工步骤如下：

1.基坑开挖至设计标高时，挖除22cm厚不透水层，并用石粉进行替换；

2.开挖盲沟铺设槽及集水坑位置；

3.利用土工布包裹改性塑料盲沟；

4.铺设包裹后的塑料盲沟至设计位置；

5.盲沟内侧与围堰圆弧段空腔位置用石粉填充紧密；

6.安装集水坑装置；

7.将集水坑渗漏口与盲沟连接并确保不松脱；

8.在集水坑位置安装抽水设备，将渗水抽至基坑外部；

所述浇注砼具体操作如下：围堰内抽水→割除钢护筒→破除桩头砼→找平封底砼的施工→支立模板→钢筋绑扎→冷却水管安装→墩身预埋钢筋安设→墩身施工预埋件安装→浇注砼→砼养护。

2.根据权利要求1所述的基底降压排水及Z型托底支护钢板桩围堰施工方法，其特征在于：所述钢护筒垂直度及河床面测量中：钻孔平台拆除以后，对钢护筒垂直度及河床面标高进行测量，依据测量结果在后场加工“Z”型托底牛腿，并对不同钢护筒位置牛腿进行编号。

3.根据权利要求1所述的基底降压排水及Z型托底支护钢板桩围堰施工方法，其特征在于：所述单层内支撑起吊下放中：将单层内支撑拼装完毕后，焊接支撑间竖杆及斜杆，各焊接点检查后进行起吊下放作业，具体施工工序如下：

①安装起吊吊具及绳索，履带吊就位；

②安装吊点加强钢板，并进行试吊；

③试吊成功后，移除可伸缩临时拼装平台，准备正式下放；

④下放底层内支撑至Z型梁底托位置；

⑤自动脱钩，并提升吊具；

⑥重新固定临时拼装平台，安装次底层内支撑；

⑦下放次底层内支撑；

⑧依次下放所有内支撑。