CN110158625A - 淤泥质粉砂地质条件下钢板桩围堰分层封底结构及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种淤泥质粉砂地质条件下钢板桩围堰分层封底结构及方法，结构包括依次铺设于由钢板桩围合而成的钢板桩围堰内的基底上方的碎石隔离层、竹排层、混凝土封闭层、混凝土封底层、混凝土调平层，竹排层包括搭接在一起的若干竹排，竹排上安装钢筋，每搭接在一起的两块竹排交界处均设有砂袋，钢板桩围堰内侧与混凝土调平层之间设有排水沟；方法包括钢板桩围堰施工、围堰吸泥到设计标高、填筑碎石隔离层、冲洗混凝土封闭层范围内的钢板桩及钢护筒、铺设竹排层、浇筑混凝土封闭层、冲洗混凝土封底层范围内的钢护筒及钢板桩、浇筑混凝土封底层、围堰抽水、浇筑混凝土调平层。本发明能够保证封底混凝土质量，保障钢板桩围堰施工进度和施工效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种淤泥质粉砂地质条件下钢板桩围堰分层封底结构及方法。
背景技术
随着铁路和公路等基础设施建设的快速发展，跨越大江大河和其他障碍物越来越多地采用桥梁工程。特别是以客运专线和高速铁路为代表的铁路建设发展，对于线下工程的沉降和刚度要求越来越高，桥梁以其刚度大、沉降小等特点在铁路建设中的比重越来越大。众多桥梁工程都需要修建深水基础，深水基础以其施工难度大、安全风险高、施工周期长等特点成为大跨度桥梁建设的关键环节，近年来，我国桥梁深水基础广泛采用的大型群桩基础，是桥梁深水基础的发展趋势，随之发展起来的必然有各种围堰的施工技术。
钢板桩围堰属于无底钢板桩围堰，其封底混凝土施工是保证围堰安全和围堰无水作业环境的重要环节，对于深水钢板桩围堰，其内外水头差极大，封底混凝土对基底冲击极大，尤其是在淤泥质粉砂等复杂地质条件下，基底泥沙极易在封底混凝土冲击下与封底混凝土混合在一起，现有水下封底技术，无论是铺设碎石或铺设钢筋网施工难度大，封底过程中容易造混凝土夹泥夹砂，存在较大安全隐患，更甚形成渗水通道，导致封底失败。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种淤泥质粉砂地质条件下钢板桩围堰分层封底结构。
本发明的技术方案是：一种淤泥质粉砂地质条件下钢板桩围堰分层封底结构，包括由下而上依次铺设的碎石隔离层、混凝土封闭层、混凝土封底层、混凝土调平层，所述碎石隔离层铺设于由钢板桩围合而成的钢板桩围堰内的基底上方，所述碎石隔离层与混凝土封闭层之间设有竹排层，所述竹排层包括搭接在一起的若干竹排，每块所述竹排上均安装钢筋，每搭接在一起的两块竹排的交界处均设有砂袋，所述混凝土封闭层与所述竹排和砂袋浇筑在一起，所述钢板桩围堰内侧与所述混凝土调平层之间还设有排水沟。
进一步的，本发明中所述碎石隔离层厚度为0.5-1m。
进一步的，本发明中所述混凝土封闭层厚度为0.5-1m。
进一步的，本发明中所述竹排的尺寸为1m×1m。
进一步的，本发明中每搭接在一起的两块竹排的交界处均搭接10cm。
进一步的，本发明中所述排水沟的宽度和高度分别为60cm和30cm。
本发明解决的另一技术问题是提供一种淤泥质粉砂地质条件下钢板桩围堰分层封底方法，包括以下步骤：
1）钢板桩围堰施工：利用钢护筒安装钢板桩导向架，使用履带吊悬吊振动锤将钢板桩插打到位，使用内支撑下放装置下放内支撑到设计位置并固定；
2）围堰吸泥到设计标高：清理基底到设计标高；
3）填筑碎石隔离层：在钢板桩围堰内的基底上方填筑碎石隔离层，碎石使用专用导管填筑以防堆积在一起，填筑过程中及时测量碎石顶面标高以保证碎石隔离层厚度均匀；
4）冲洗混凝土封闭层范围内的钢板桩及钢护筒：作业人员使用各种清理设备将混凝土封闭层范围内的钢板桩及钢护筒表面淤泥清理干净，并进行检查，以保证封闭层混凝土与钢板桩及钢护筒有效粘结；
5）铺设竹排层：在碎石隔离层上铺满相互搭接的竹排，每块竹排上都加有钢筋增加自重，每搭接在一起的两块竹排的交界处都放置砂袋压重；
6）浇筑混凝土封闭层：在碎石隔离层上浇筑混凝土封闭层，混凝土封闭层与竹排和砂袋浇筑在一起，浇筑前在导管下口安装一块缓冲钢板以避免混凝土直接冲击淤泥造成淤泥上翻，浇筑时利用测绳测量，保证平整度及导管埋设深度；
7）冲洗混凝土封底层范围内的钢护筒及钢板桩：混凝土封闭层初凝后，使用吸泥泵将混凝土面淤泥清理干净，然后清理混凝土封底层范围内的钢板桩和钢护筒表面淤泥，并进行检查；
8）浇筑混凝土封底层：采用导管法水下浇筑混凝土封底层，混凝土封底层一次浇筑完成，浇筑过程中，在导管周围布置多个测量点，随时监测封底混凝土顶面标高，保证封底混凝土厚度的同时，避免封底顶面过高影响后期承台施工；
9）围堰抽水：混凝土封底层达到强度后，围堰内分阶段抽水：由上往下依次为第一、二、三道内支撑，以次类推，第一道内支撑抄垫后开始抽水，抽水至第二道内支撑底部时暂停抽水并进行第二道内支撑抄垫，以此类推，完成剩余内支撑抄垫及围堰内抽水；
10）浇筑混凝土调平层：围堰抽水完成后，清理干净混凝土封底层表面淤泥，浇筑混凝土调平层，混凝土调平层与钢板桩围堰之间预留排水沟。
进一步的，本发明中，步骤4）中，所述清理设备包括高压射水装置、钢丝刷中的一种或两种，进行的检查包括自检和复检，自检合格后进行复检并进行水下摄影检查。
进一步的，本发明中，步骤6）中，所述缓冲钢板的尺寸为0.8m×0.8m。
进一步的，本发明中，步骤7）中，进行的检查包括对混凝土封底层范围内的钢板桩和钢护筒进行水下摄影检查、以及检查钢板桩锁扣在插打过程是否损坏，检查无误后方可浇筑混凝土封底层。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1）本发明中，通过填筑碎石隔离层，可以降低淤泥质粉砂地质条件对围堰封底的影响，形成较稳定基底环境，保证围堰封底质量。
2）本发明中，碎石隔离层上铺设的竹排能够减小围堰河床面浮泥上翻，竹排上安装的钢筋能够增加自重避免上浮，竹排与竹排相互搭接且交界处设置砂袋压重，从而进一步避免竹排上浮。
3）本发明中，通过在碎石隔离层上浇筑混凝土封闭层，混凝土封闭层与竹排和砂袋浇筑在一起，可以包裹残余浮泥，将基底淤泥与混凝土封底层隔离，使得混凝土封底层的质量得到可靠保障。
4）本发明中，混凝土封闭层采用导管浇筑，导管下安装的缓冲钢板能够避免混凝土直接冲击淤泥而造成淤泥上翻。
5）本发明中，由于在混凝土封闭层和混凝土封底层浇筑前都对范围内的钢护筒和钢板桩进行了冲洗并检查，因此可以保证混凝土能够与钢护筒及钢板桩有效粘结，提高围堰封底质量。
6）本发明中，通过在混凝土封底层上浇筑混凝土调平层，可以将可能出现的质量问题控制在混凝土调平层上，为整个围堰封底结构提供可靠保障。
7）本发明能够有效减弱封底混凝土对基底的冲击，并将封底混凝土与基底淤泥、粉砂有效隔离，保证封底混凝土质量，避免因封底混凝土出现质量缺陷而导致封底失败，保障钢板桩围堰的施工进度和施工效率。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明钢板桩围堰整体图（其中竹排层未画出）；
图2为本发明淤泥质粉砂地质条件下钢板桩围堰分层封底结构的结构示意图；
图3为本发明淤泥质粉砂地质条件下钢板桩围堰分层封底方法中竹排层及缓冲钢板的具体布置示意图；
图4为本发明淤泥质粉砂地质条件下钢板桩围堰分层封底方法流程图。
其中：1、钢护筒；2、钢板桩；3、碎石隔离层；4、竹排层；5、缓冲钢板；6、混凝土封闭层；7、混凝土封底层；8、混凝土调平层；9、承台；10、内支撑；11、排水沟；12、导管。
具体实施方式
实施例：
结合附图所示为本发明一种淤泥质粉砂地质条件下钢板桩围堰分层封底结构及方法的具体实施方式，首先，如图2所示，所述淤泥质粉砂地质条件下钢板桩围堰分层封底结构包括由下而上依次铺设的碎石隔离层3、混凝土封闭层6、混凝土封底层7、混凝土调平层8，碎石隔离层3铺设于由钢板桩2围合而成的钢板桩围堰内的基底上方。
本实施例中，碎石隔离层3的厚度为1m。
本实施例中，混凝土封闭层6的厚度为1m。
碎石隔离层3与混凝土封闭层6之间设有竹排层4，竹排层4包括搭接在一起的若干竹排。为避免竹排上浮，每块竹排上均安装钢筋，适当增加自重。竹排的尺寸为1m×1m，每搭接在一起的两块竹排的交界处均搭接10cm、且交界处均设有砂袋，以起到压重作用。混凝土封闭层6与竹排和砂袋浇筑在一起。
钢板桩围堰内侧与混凝土调平层8之间还设有排水沟11，排水沟11紧贴围堰，排水沟11的宽度和高度分别为60cm和30cm。
这种分层封底结构通过在基底上方首先填筑碎石隔离层3，可以降低淤泥质粉砂地质条件对围堰封底的影响，形成较稳定基底环境，保证围堰封底质量，碎石隔离层3上铺设的竹排层4能够减小围堰河床面浮泥上翻，浇筑的混凝土封闭层6可以包裹残余浮泥，同时将基底淤泥与混凝土封底层7隔离，使得混凝土封底层7的质量得到可靠保障，避免因封底混凝土出现质量缺陷而导致封底失败，通过在混凝土封底层7上浇筑混凝土调平层8，可以将可能出现的质量问题控制在混凝土调平层8上，为整个围堰封底结构提供可靠保障，从而使得钢板桩围堰的施工进度和施工效率大大提高。
其次，再结合图1、图3、图4所示，所述淤泥质粉砂地质条件下钢板桩围堰分层封底方法包括以下步骤：
步骤1）、钢板桩围堰施工：利用钢护筒1安装钢板桩导向架，使用履带吊悬吊振动锤将钢板桩2插打到位，使用内支撑下放装置下放内支撑10到设计位置并固定。
步骤2）、围堰吸泥到设计标高：清理基底到设计标高。
步骤3）、填筑碎石隔离层：在钢板桩围堰内的基底上方填筑一层1m厚的碎石隔离层3，碎石使用专用导管12填筑以防堆积在一起，填筑过程中及时测量碎石顶面标高以保证碎石隔离层3厚度均匀。
步骤4）、冲洗混凝土封闭层范围内的钢板桩及钢护筒：
为保证封闭层混凝土与钢板桩2及钢护筒1有效粘结，由作业人员使用高压射水装置、钢丝刷、钢护筒清洗装置等设备将混凝土封闭层6范围内的钢板桩2及钢护筒1表面淤泥清理干净；
为确保钢板桩2及钢护筒1清洗干净，需进行自检和复检，自检合格后进行复检并进行水下摄影检查，并将水下作业得到的全部影像资料进行备份。
步骤5）、铺设竹排层：为减小围堰河床面浮泥上翻，在碎石隔离层3上铺设竹排层4，竹排与竹排相互搭接，单块竹排尺寸为1m×1m，每搭接在一起的两块竹排的交界处都搭接10cm，为避免竹排上浮，每块竹排上都加有钢筋增加自重，竹排安装完成后，每搭接在一起的两块竹排的交界处都放置砂袋压重。
步骤6）、浇筑混凝土封闭层：
在碎石隔离层3上浇筑一层1m厚的混凝土封闭层6，用于包裹残余浮泥，并进一步隔离基底淤泥和混凝土封底层7；
混凝土封闭层6与竹排和砂袋浇筑在一起，具体结合图3所示，浇筑前在导管12下口安装一块0.8m×0.8m的缓冲钢板5以避免混凝土直接冲击淤泥造成淤泥上翻，在保证混凝土和易性的条件下，混凝土塌落度尽可能大一些，同时，浇筑时利用测绳测量，保证平整度及导管12埋设深度。
步骤7）、冲洗混凝土封底层范围内的钢护筒及钢板桩：
混凝土封闭层6初凝后，使用吸泥泵将混凝土面淤泥清理干净，然后清理混凝土封底层7范围内的钢板桩2和钢护筒1表面淤泥；
水下摄影检查混凝土封底层7范围内的钢板桩2及钢护筒1是否清理干净，并检查钢板桩锁扣在插打过程是否损坏，检查无误后方可浇筑混凝土封底层7。
步骤8）、浇筑混凝土封底层：采用导管法水下浇筑混凝土封底层7，混凝土封底层7一次浇筑完成，浇筑过程中，在导管12周围布置多个测量点，随时监测封底混凝土顶面标高，保证封底混凝土厚度的同时，避免封底顶面过高影响后期承台9施工。
步骤9）、围堰抽水：混凝土封底层7达到强度后，围堰内分阶段抽水：由上往下依次为第一、二、三道内支撑，以次类推，第一道内支撑抄垫后开始抽水，抽水至第二道内支撑底部时暂停抽水并进行第二道内支撑抄垫，以此类推，完成剩余内支撑抄垫及围堰内抽水。
步骤10）、浇筑混凝土调平层：围堰抽水完成后，清理干净混凝土封底层7表面淤泥，浇筑混凝土调平层8，并预留宽60cm、高30cm的排水沟11，排水沟11紧贴围堰，其长度与围堰尺寸相同。
这种封层封底方法由于在基底铺设了碎石隔离层3、竹排层4、混凝土封闭层6，从而能够有效减弱封底混凝土对基底的冲击，并将封底混凝土与基底淤泥、粉砂有效隔离，保证封底混凝土质量，避免因封底混凝土出现质量缺陷而导致封底失败，保障钢板桩围堰的施工进度和施工效率；并且在混凝土封闭层6和混凝土封底层7浇筑前都对范围内的钢护筒1和钢板桩2进行了冲洗并检查，因此可以保证混凝土能够与钢护筒1及钢板桩2有效粘结，进一步提高围堰封底质量。
当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种淤泥质粉砂地质条件下钢板桩围堰分层封底结构，其特征在于：包括由下而上依次铺设的碎石隔离层（3）、混凝土封闭层（6）、混凝土封底层（7）、混凝土调平层（8），所述碎石隔离层（3）铺设于由钢板桩（2）围合而成的钢板桩围堰内的基底上方，所述碎石隔离层（3）与混凝土封闭层（6）之间设有竹排层（4），所述竹排层（4）包括搭接在一起的若干竹排，每块所述竹排上均安装钢筋，每搭接在一起的两块竹排的交界处均设有砂袋，所述混凝土封闭层（6）与所述竹排和砂袋浇筑在一起，所述钢板桩围堰内侧与所述混凝土调平层（8）之间还设有排水沟（11）。
2.根据权利要求1所述的淤泥质粉砂地质条件下钢板桩围堰分层封底结构，其特征在于：所述碎石隔离层（3）厚度为0.5-1m。
3.根据权利要求1所述的淤泥质粉砂地质条件下钢板桩围堰分层封底结构，其特征在于：所述混凝土封闭层（6）厚度为0.5-1m。
4.根据权利要求1所述的淤泥质粉砂地质条件下钢板桩围堰分层封底结构，其特征在于：所述竹排的尺寸为1m×1m。
5.根据权利要求1所述的淤泥质粉砂地质条件下钢板桩围堰分层封底结构，其特征在于：每搭接在一起的两块竹排的交界处均搭接10cm。
6.根据权利要求1所述的淤泥质粉砂地质条件下钢板桩围堰分层封底结构，其特征在于：所述排水沟（11）的宽度和高度分别为60cm和30cm。
7.一种淤泥质粉砂地质条件下钢板桩围堰分层封底方法，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的淤泥质粉砂地质条件下钢板桩围堰分层封底结构，包括以下步骤：
1）钢板桩围堰施工：利用钢护筒（1）安装钢板桩导向架，使用履带吊悬吊振动锤将钢板桩（2）插打到位，使用内支撑下放装置下放内支撑（10）到设计位置并固定；
2）围堰吸泥到设计标高：清理基底到设计标高；
3）填筑碎石隔离层：在钢板桩围堰内的基底上方填筑碎石隔离层（3），碎石使用专用导管（12）填筑以防堆积在一起，填筑过程中及时测量碎石顶面标高以保证碎石隔离层（3）厚度均匀；
4）冲洗混凝土封闭层范围内的钢板桩及钢护筒：作业人员使用各种清理设备将混凝土封闭层（6）范围内的钢板桩（2）及钢护筒（1）表面淤泥清理干净，并进行检查，以保证封闭层混凝土与钢板桩（2）及钢护筒（1）有效粘结；
5）铺设竹排层：在碎石隔离层（3）上铺满相互搭接的竹排，每块竹排上都加有钢筋增加自重，每搭接在一起的两块竹排的交界处都放置砂袋压重；
6）浇筑混凝土封闭层：在碎石隔离层（3）上浇筑混凝土封闭层（6），混凝土封闭层（6）与竹排和砂袋浇筑在一起，浇筑前在导管（12）下口安装一块缓冲钢板（5）以避免混凝土直接冲击淤泥造成淤泥上翻，浇筑时利用测绳测量，保证平整度及导管（12）埋设深度；
7）冲洗混凝土封底层范围内的钢护筒及钢板桩：混凝土封闭层（6）初凝后，使用吸泥泵将混凝土面淤泥清理干净，然后清理混凝土封底层（7）范围内的钢板桩（2）和钢护筒（1）表面淤泥，并进行检查；
8）浇筑混凝土封底层：采用导管法水下浇筑混凝土封底层（7），混凝土封底层（7）一次浇筑完成，浇筑过程中，在导管（12）周围布置多个测量点，随时监测封底混凝土顶面标高，保证封底混凝土厚度的同时，避免封底顶面过高影响后期承台（9）施工；
9）围堰抽水：混凝土封底层（7）达到强度后，围堰内分阶段抽水：由上往下依次为第一、二、三道内支撑，以次类推，第一道内支撑抄垫后开始抽水，抽水至第二道内支撑底部时暂停抽水并进行第二道内支撑抄垫，以此类推，完成剩余内支撑抄垫及围堰内抽水；
10）浇筑混凝土调平层：围堰抽水完成后，清理干净混凝土封底层（7）表面淤泥，浇筑混凝土调平层（8），混凝土调平层（8）与钢板桩围堰之间预留排水沟（11）。
8.根据权利要求7所述的淤泥质粉砂地质条件下钢板桩围堰分层封底方法，其特征在于：步骤4）中，所述清理设备包括高压射水装置、钢丝刷中的一种或两种，进行的检查包括自检和复检，自检合格后进行复检并进行水下摄影检查。
9.根据权利要求7所述的淤泥质粉砂地质条件下钢板桩围堰分层封底方法，其特征在于：步骤6）中，所述缓冲钢板（5）的尺寸为0.8m×0.8m。
10.根据权利要求7所述的淤泥质粉砂地质条件下钢板桩围堰分层封底方法，其特征在于：步骤7）中，进行的检查包括对混凝土封底层（7）范围内的钢板桩（2）和钢护筒（1）进行水下摄影检查、以及检查钢板桩锁扣在插打过程是否损坏，检查无误后方可浇筑混凝土封底层（7）。
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