CN108457282A - 深水硬岩无封底钢板桩围堰施工方法 - Google Patents

Abstract

深水硬岩无封底钢板桩围堰施工方法，包含以下步骤：1)承台钻孔桩施工同时，同步施工围堰稳固桩，稳固桩位于围堰四角及长边中部；2)钻稳固桩及承台桩基施工完成后，即可进行引孔开槽作业。3)拆除钻孔平台，安装内支撑“Z”型托底牛腿；4)利用起重机将内支撑分层叠加下放至设计标高；5)在钢板桩底部槽口内侧焊接注浆管，钢板桩底部打入开槽区域；6)围堰形成后，将水泥浆注入注浆管内封闭围堰底部透水通道；7)采用大功率抽水设备进行强制抽水并堵漏；8)抽水过程中将内支撑自重由“Z”型托底牛腿转换至围堰侧壁，并将围楞与稳固桩连接；9)抽水结束后进拆除“Z”型托底牛腿，并开始开挖作业等步骤。应用本发明能替代大部分双壁钢围堰施工方案，大大节省临时围堰工程数量，极大的扩大了钢板桩围堰技术的应用范围。

Description

深水硬岩无封底钢板桩围堰施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁施工领域，具体涉及一种用于深水硬岩无封底钢板桩围堰施工方法。

背景技术

桥梁承台施工需要利用围堰来提供作业干环境，国内深水(15m以上水上)及类似硬岩地质条件一般采用对基岩进行水下爆破，然后利用双壁套箱浮运下放到位进行施工，其主要存在以下问题：

1、双壁围堰下放作业需要对基岩进行水下爆破，围堰加工难度大、施工需要大量船机设备、且回收困难，成本大，工期长；

2、采用双壁钢围堰进行施工，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，同时使基坑开挖过程中的安全风险成倍增加；

3、若采用钢板桩围堰施工，硬岩无法打入，钢板桩入土深度不够，无法施工；

4、常规钢板桩围堰，一般采用先抽水后安装内支撑的方法进行施工。但对于深水区的围堰，此方法不能满足高水头作用下的受力要求；

5、对于先施工内支撑，传统方法为利用大型浮吊或者分布式千斤顶进行整体式下放，此方法现场拼装工作量大、施工周期长、存在高空作业等问题，且下放方式复杂、安全风险高、且经济性较差。

发明内容

针对上述情况，本发明提供一种设备简单、操作方便、成本低、快速的深水硬岩钢板桩围堰施工方法。

深水硬岩无封底钢板桩围堰施工方法，包含如下步骤：

1)承台钻孔桩施工同时，同步施工围堰稳固桩，稳固桩位于围堰内部四角及长边中部；

2)钻稳固桩及承台桩基施工完成后，即可进行引孔开槽作业。引孔采用旋挖钻跳孔施工，即先钻奇数孔，后挖偶数孔，或先钻偶数孔，再挖奇数孔，采用圆形孔位叠加的方式形成槽口并回填；

3)拆除钻孔平台，安装内支撑“Z”型托底牛腿；

4)利用起重机将内支撑分层叠加下放至设计标高；

5)在钢板桩底部槽口内侧焊接注浆管，钢板桩底部打入开槽区域；

6)围堰形成后，将水泥浆注入注浆管内封闭围堰底部透水通道；

7)采用大功率抽水设备进行强制抽水并堵漏；

8)抽水过程中将内支撑自重由“Z”型托底牛腿转换至围堰侧壁，并将围楞与稳固桩连接；

9)抽水结束后进拆除“Z”型托底牛腿，并开始开挖作业；

10)安装最底层内支撑；

11)继续开挖至设计标高，铺设透水反滤层；

12)浇筑垫层；

13)施工承台。

在本发明的较佳实施例中，所述钢板桩围堰位置距离承台边线2.5m，稳固桩采用8根，位于内支撑角撑附近，稳固桩直径为800mm及1000mm。

在本发明的较佳实施例中，所述旋挖钻跳孔施工采用钛合金桶钻，引孔底标高位于承台底部2.8m，钻孔直径1.0m。

在本发明的较佳实施例中，所述内支撑承托及导向装置为Z型梁构造形式，采用单根HN700型钢焊接，单个围堰共设置18道。

在本发明的较佳实施例中，所述Z型梁，水面上采用采用单根HN500型钢与钢护筒焊接，水面下部分采用单根HN700型钢,一端与钢护筒顶紧，一端悬臂。

在本发明的较佳实施例中，所述吊装下放的起重设备采用2台50t履带吊。

在本发明的较佳实施例中，所述内支撑吊装下放采用4吊点进行，待下放内支撑放置于上一层支撑的竖杆顶部，逐层下放后形成整体内支撑围笼。

在本发明的较佳实施例中，所述注浆管焊接在钢板桩内侧槽口内，注浆管采用φ10cm壁厚6mm钢管焊接于钢板桩槽口内侧，底口采用尖头以便于顺利下放。

在本发明的较佳实施例中，所述注浆引孔槽口注浆利用钢板桩边缘同步下放的注浆管进行，注浆采用水泥与水玻璃双液浆。

在本发明的较佳实施例中，所述围楞与稳固桩采用3HN500型钢焊接，每道内支撑处均与稳固桩焊接牢固。

在本发明的较佳实施例中，所述导渗层铺设通过换填石粉材料，并由此收集底部水体，通过集水盲沟汇集至集水坑，并利用抽水装置排出。

本发明施工方法，适用于高水头浅覆盖层硬岩或中风化地层，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，可实现低成本快速作业。

本发明通过稳固桩、旋挖引孔开槽，解决了硬岩中钢板桩无法打入、围堰整体嵌固深度不足最终影响钢板桩稳定的问题。通过托底分层下放内支撑，可将内支撑无限制下放至任何水深位置，无需传统逆作法施工时的高处作业，避免了大型水上设备的投入，大大提高了施工效率。通过桩底注浆、干开挖设反滤层等措施，解决了围堰底部渗水问题，使无封底施工成为可能。应用本发明能替代大部分双壁钢围堰施工方案，大大节省临时围堰工程数量，极大的扩大了钢板桩围堰技术的应用范围。

附图说明

图1为本发明钢板桩围堰平面布置图；

图2为本发明钢板桩围堰立面布置图；

图3为本发明引孔布置图；

图4为本发明内支撑立面布置图；

图5为本发明“Z”型托梁示意图；

图6为本发明注浆管与钢板桩位置示意图；

图中

100钢板桩 200稳固桩 300注浆管

400围堰

410第一层抄垫圈梁 420第二层抄垫圈梁

500内支撑

510第一道圈梁 520第二道圈梁 530第三道圈梁 540第四道圈梁 550第五道圈

梁 560第六道圈梁 570水平支撑杆 580竖向支撑杆 590斜向支撑杆

600第一层施工承台

700第二层施工承台

800钢护筒

900旋挖钻孔位置

具体实施方式

参加图1至图6，在钻孔平台上施工承台桩基的同时，进行稳固桩200施工。稳固桩采用4根φ0.8m(位于围堰四角)及4根φ1.0m(位于围堰长边中部)钢筋混凝土桩，稳固桩顶部与围堰400第一层内支撑(第一道圈梁510)标高齐平，底部位于承台底以下6m，进入中分化岩层。稳固桩采用带小型钻头的冲击钻进行施工，内部设置钢筋笼。桩基施工同时，即可分区域进行引孔开槽作业。引孔采用旋挖钻跳孔施工，参见图3，即采用圆形孔位叠加的方式形成槽口，先钻进1号及3号孔位，再施工中间的2号孔位。旋挖钻采用钛合金桶钻，引孔底标高位于承台底部2.8m，钻孔直径1.0m。

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，参见图5，Z”型托底牛腿由连接型钢2、导向装置3，承托型钢4、支顶型钢5、拼装牛腿6、伸缩装置7及伸缩悬挂铰链8等组成。其中，连接型钢2位于钢护筒800的上端侧面，一端与钢护筒800的侧面垂直焊接，导向装置3上端和连接型钢2的另一端焊接，确保竖直与连接型钢2固定牢固，导向装置3和钢护筒800的轴线平行。该导向装置3为一根型钢。内支撑水下承托型钢4及支顶型钢5设于钢护筒800的下端侧面，内支撑水下承托型钢4及支顶型钢5两者均与导向装置3的下端焊接牢固，支顶型钢5一侧顶住钢护筒实现限位。拼装牛腿6竖直焊接于导向装置3上端的外侧面，根据悬臂长度设置三角牛腿。伸缩装置7放置于拼装牛腿6空腔内部，可实现纵向收缩。伸缩悬挂铰链8与伸缩装置7连接，防止其掉入水中以及产生限位作用。“Z”型托底牛腿制作采用HN700×200型钢进行制作，水面上采用采用单根HN500型钢与钢护筒800焊接，水面下部分采用单根HN700型钢，一端与钢护筒顶紧，一端悬臂，悬臂长度为68cm。然后进行底层内支撑拼装作业，单层内支撑(各层的水平支撑杆570)拼装完毕后，焊接支撑间竖杆(竖向支撑杆580)及斜向支撑杆590，各焊接点检查后便可利用2台50t履带吊进行下放作业，当下放底层内支撑至“Z”型梁底托位置后，自动脱钩，并提升吊具，重新固定临时拼装平台，安装次底层内支撑并下放，依次下放所有内支撑。

参见图6，同步注浆管300采用φ10cm壁厚6mm钢管焊接于钢板桩100槽口内侧，底口采用尖头以便于顺利下放。内支撑下放完毕后，进行钢板桩打设。根据现场施工条件，采用单独打入法。此法是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。围堰形成后即可进行引孔槽口注浆，注浆采用水泥与水玻璃双液浆。浆液注入后对土体进行劈裂，填充孔隙并固结土体从而起到防渗止水的目的。

注浆工序完成后可进行抽水及堵漏，采用大功率抽水设备进行强制抽水。基坑抽水后，对于锁口不密而产生漏水现象时，采用湿棉絮进行塞缝。同时采取用锯木沫和级配砂混合物从围堰外沿顺水流方向撒放的处理办法，以达到止水的目的。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约10m3，基坑开挖采用2台同时作业。基坑开挖到最六层内支撑位置(第六道圈梁560)，停止开挖，安装第六层内支撑，安装完毕后继续开挖至设计标高，并施工导渗层，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。然后打设混凝土垫层、浇筑第一层施工承台600，第一层施工承台600浇筑完毕后进行空腔回填并浇筑圈梁，对第六层内支撑进行受力转换，拆除第六层内支撑，浇筑第二层施工承台700混凝土及墩柱，拆除围堰。

上述仅为本发明的一个具体实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (6)

1.深水硬岩无封底钢板桩围堰施工方法，包含如下步骤：

1)承台钻孔桩施工同时，同步施工围堰稳固桩，稳固桩位于围堰内部四角及长边中部；

2)钻稳固桩及承台桩基施工完成后，进行引孔开槽作业；引孔采用旋挖钻跳孔施工，即先钻奇数孔，后挖偶数孔，或先钻偶数孔，再挖奇数孔，采用圆形孔位叠加的方式形成槽口并回填；

3)拆除钻孔平台，安装内支撑“Z”型托底牛腿；

4)利用起重机将内支撑分层叠加下放装置下放至设计标高；所述叠加下放装置包括导向及承托装置(1)，其焊接于钢护筒(800)，每个钢护筒(800)至少设一个导向及承托装置(1)；其中，导向及承托装置(1)包括连接型钢(2)、导向装置(3)，承托型钢(4)、支顶型钢(5)、拼装牛腿(6)、伸缩装置(7)及伸缩悬挂铰链(8)；

5)在钢板桩底部槽口内侧焊接注浆管，钢板桩底部打入开槽区域；

6)围堰形成后，将水泥浆注入注浆管内封闭围堰底部透水通道；

7)采用大功率抽水设备进行强制抽水并堵漏；

8)抽水过程中将内支撑自重由“Z”型托底牛腿转换至围堰侧壁，并将围楞与稳固桩连接；

9)抽水结束后进拆除“Z”型托底牛腿，并开始开挖作业；

10)安装最底层内支撑；

11)继续开挖至设计标高，铺设透水反滤层；

12)浇筑垫层；

13)施工承台。

2.根据权利要求1所述的深水硬岩无封底钢板桩围堰施工方法，其特征在于：步骤1)所述的稳固桩为带钢护筒的钢筋混凝土桩，位于围堰内部，进入岩层2-3m。

3.根据权利要求1所述的深水硬岩无封底钢板桩围堰施工方法，其特征在于：步骤2)所述的开槽作业采用旋挖钻间隔跳孔施工，最终形成槽口，利用护筒回填材料为砂性土。

4.根据权利要求1所述的深水硬岩无封底钢板桩围堰施工方法，其特征在于：步骤5)所述槽口注浆利用与钢板桩同步下放的注浆管进行，注浆管侧壁开孔，注浆采用水泥与水玻璃双液浆。

5.根据权利要求1所述的深水硬岩无封底钢板桩围堰施工方法，其特征在于：步骤8)所述围楞与稳固桩采用型钢焊接。

6.根据权利要求1所述的深水硬岩无封底钢板桩围堰施工方法，其特征在于：步骤11)所述导渗层铺设通过换填石粉材料，并由此收集底部水体，通过集水盲沟汇集至集水坑，并利用抽水装置排出。