CN110241834A - 一种海中裸岩紊流急流条件下深基坑围堰的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种海中裸岩紊流急流条件下深基坑围堰的施工方法，通过钢管与活性粉末砼板的连接解决了海中裸岩紊流急流条件下深基坑围堰设计的技术难题，满足了海中深基坑开挖施工，采用从岸边向水中钓鱼法栽桩施工的方法，进行围堰钢管桩的打设及活性粉末砼板的施工，减少了海中平台的搭设，解决了海中钻孔平台在裸岩紊流急流条件下钢管桩无法生根的技术难题，节约了施工成本，避免了海中施工栈桥的投入。围堰采用从岸边向水中钓鱼法栽桩施工，形成流水作业，一进场便可进行施工，省去了准备及加工时间，节约施工工期提高了施工工效，最大化的节约了成本，确保了施工安全高效为项目和企业创造了良好的施工经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明属于桥梁施工领域，具体涉及一种海中裸岩紊流急流条件下深基坑围堰的施工方法。
背景技术
近年来随着我国经济的飞速发展，沿海各城市群岛间连岛工程逐渐增多，随之海上大跨径桥梁建设不断增加。在桥梁基础施工中，需要先修建出用于防止水进入建筑物修建位置的临时性围护结构，即围堰，从而达到在围堰内排水，开挖基坑，并最终修筑成建筑物的目的。
目前，常规的桥梁基础施工围水结构一般采用土围堰、土工袋围堰、石笼围堰、钢板桩围堰、锁扣管桩围堰等。
然而，由于大跨径悬索桥海中重力式锚碇结构尺寸较大，常规的桥梁基础围水结构及施工工艺无法满足此类条件下基坑围堰的需要，且海床基岩裸露无覆盖层、钢管桩无法生根，围堰范围内施工平台施工难度较大，施工成本高。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种海中裸岩紊流急流条件下深基坑围堰的施工方法，以克服上述技术缺陷。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种海中裸岩紊流急流条件下深基坑围堰的施工方法，包括以下步骤：
S1.施工准备：平整施工场地，测量放样出围堰钢管桩的位置并标记；
S2.钻机成孔：在标记位置处埋设钢护筒，利用钻机冲击成孔；
S3.围堰钢管桩施工：吊车吊装钢管下放至孔内，然后下放钢筋笼并灌注水下砼，拆除钢护筒，形成围堰钢管桩；
S4.重复步骤S2和步骤S3，直至完成所有围堰钢管桩的施工，施工完成后呈内、外两圈的双层围挡结构，内圈围挡和外圈围挡均是由若干个围堰钢管桩均匀间隔组成；
S5.活性粉末砼板施工：所述内圈围挡的任意相邻的两个围堰钢管桩之间和所述外圈围挡的任意相邻的两个围堰钢管桩之间固定安装至少一片活性粉末砼板，最下层活性粉末砼板的板底置于海床面；
安装活性粉末砼板后，所述的内圈围挡和所述的外圈围挡分别呈两道密不透风的墙体状；
S6.围堰封底施工：向双层围挡结构与活性粉末砼板、海床面形成的空腔内灌注混凝土，完成海中深基坑围堰的施工。
进一步地，所述步骤S3具体包括：
S301.岸边围堰钢管桩施工：移动钻机至已平整的岸边场地，埋设第一钢护筒，利用钻机冲击成孔，吊装第一钢管下放至孔内并固定，再下放第一钢筋笼，然后灌注水下混凝土，灌注完成后拆除第一钢护筒，完成岸边围堰钢管桩的施工；
S302.海中围堰钢管桩施工：在岸边围堰钢管桩的桩顶安装承重梁，吊装钻孔平台至所述承重梁上，并在钻孔平台的前端连接悬臂导向架，所述悬臂导向架悬空于海面上方；
移动钻机至钻孔平台，下放第二钢护筒垂直穿过悬臂导向架中心，固定第二钢护，利用钻机冲击成孔，吊装第二钢管下放至孔内，再下放第二钢筋笼，然后灌注水下混凝土，灌注完成后拆除第二钢护筒，拆除悬臂导向架，完成海中围堰钢管桩的施工。
所述步骤S302中灌注水下混凝土后，第二钢管成为第二钢管桩，第二钢管桩的桩底置于中风化岩层顶面，下放的第二钢筋笼的顶面高于海床面。
优选地，所述第一钢管、所述第二钢管与所述钢管的结构相同，均在外壁对称设有两道用于插接活性粉末砼板的卡槽，相邻并相对且位于两个不同的钢管外壁的两个卡槽之间的宽度与活性粉末砼板的宽度一致。
进一步地，所述卡槽是由焊接在钢管外壁的两个平行相对的定位钢板组成，每一个定位钢板的外侧面与钢管外壁之间焊接有加劲钢板。
优选地，所述钢管的内壁和外壁均涂敷单层环氧粉末涂层，钢管内壁的单层环氧粉末涂层上还喷涂有一层耐磨防滑涂层。
进一步地，所述活性粉末砼板是活性粉末混凝土板，它是具有顶端侧壁凹陷部、底部侧壁凸出部的类矩形结构，所述顶端侧壁凹陷部与底端侧壁凸出部上下相对，且一块活性粉末砼板通过顶端侧壁凹陷部和/或底端侧壁凸出部可与其他活性粉末砼板插接拼装。
优选地，所述步骤S5内具有至少两种高度的活性粉末砼板。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明通过钢管与活性粉末砼板的连接解决了海中裸岩紊流急流条件下深基坑围堰设计的技术难题，海中裸岩紊流急流条件下深基坑围堰设计的围堰钢管桩的打设及活性粉末砼板的施工，减少了海中平台的搭设，解决了海中钻孔平台在裸岩紊流急流条件下钢管桩无法生根的技术难题，节约了施工成本，避免了海中施工栈桥的投入。
(2)围堰采用从岸边向水中“钓鱼法”栽桩施工，形成流水作业，一进场便可进行施工，省去了准备及加工时间，节约施工工期提高了施工工效，最大化的节约了成本，确保了施工安全高效为项目和企业创造了良好的施工经济效益和社会效益。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1是海中深基坑围堰沿垂直于围挡剖开的切面图。
图2是安装了活性粉末砼板的内圈围挡或外圈围挡的呈墙体状的示意图。
图3是海中深基坑围堰的俯视图。
图4是插接了活性粉末砼板的钢管的俯视图。
图5是活性粉末砼板的结构示意图。
图6是岸边围堰钢管桩和海中围堰钢管桩的示意图。
图7是围堰钢管桩的结构示意图。
附图标记说明：
1.围堰钢管桩；2.岸边围堰钢管桩；3.海中围堰钢管桩；4.钢管；5.钢筋笼；6.双层围挡结构；7.活性粉末砼板；8.海床面；9.中风化岩层顶面；10.施工便道；11.混凝土；
401.卡槽；402.定位钢板；403.加劲钢板；
601.内圈围挡；602.外圈围挡；
701.顶端侧壁凹陷部；702.底端侧壁凸出部。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
需说明的是，在本发明中，图中的上、下、左、右即视为本说明书中所述的海中深基坑围堰的上、下、左、右。
现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
第一实施方式
本发明的第一实施方式涉及一种海中裸岩紊流急流条件下深基坑围堰的施工方法，包括以下步骤：
S1.施工准备
平整施工场地，测量放样出围堰钢管桩1的位置并标记；
S2.钻机成孔
在标记位置处埋设钢护筒，利用钻机冲击成孔；
S3.围堰钢管桩施工
吊车吊装钢管4下放至孔内并固定，然后下放钢筋笼5并灌注水下砼，拆除钢护筒3，形成围堰钢管桩1；
S4.重复步骤S2和步骤S3，直至完成所有围堰钢管桩1的施工，施工完成后呈内、外两圈的双层围挡结构6，内圈围挡601和外圈围挡602均是由若干个围堰钢管桩1均匀间隔组成；
S5.活性粉末砼板施工
所述内圈围挡601的任意相邻的两个围堰钢管桩1之间和所述外圈围挡602的任意相邻的两个围堰钢管桩1之间均固定安装至少一片活性粉末砼板7，最下层活性粉末砼板7的板底置于海床面8；
安装活性粉末砼板7后，所述的内圈围挡601和所述的外圈围挡602分别呈两道密不透风的墙体状；
S6.围堰封底施工
向双层围挡结构6与活性粉末砼板7、海床面8形成的空腔内灌注混凝土11，完成海中深基坑围堰的施工。
参照图3，内圈为内圈围挡601，对应图1左侧的竖向结构，外圈为外圈围挡602，对应图1右侧的竖向结构，由图1可以看出，内圈围挡601和外圈围挡602的结构完全相同，都是由若干个围堰钢管桩均匀间隔组成，每一个围堰钢管桩的结构为：上半段的钢管桩+下半段的钻孔灌注桩，具体地，先下放钢护筒利用钻机钻孔并清孔，然后下放钢管4至钢护筒内，值得一提的是，钢管4的底部置于中风化岩层顶面9，中风化岩层顶面9以下为钻孔灌注桩，如图1、图2和图7所示(由于围堰钢管桩较高，因此在图7中分为两部分展示)，下放的钢筋笼顶面高于海床面8，例如，钢筋笼顶面位于海床面8的1m处，配筋形式参考图7，主要是由竖向主筋、螺旋箍筋和定位筋组合而成。
需要特别说明的是，内圈围挡601和外圈围挡602分别具有两个端部，位于同一侧端部安装有活性粉末砼板7，如图3所示，内圈围挡601左侧端部的围堰钢管桩1与外圈围挡602左侧端部的围堰钢管桩1之间插接有活性粉末砼板7，右侧端部与左侧端部一样，也插接着活性粉末砼板7，这样，所有的活性粉末砼板7、所有的围堰钢管桩1与下方的海床面8形成空腔，在该空腔内灌注混凝土11以封底阻水，混凝土层的标高与围堰钢管桩1桩顶平齐，方便其作为施工便道10使用。
另外，施工完成后的围堰形状呈多样性，可以如本实施例图3所示的形状，也可以为其他形状，具体地，施工单位可以根据实测地形地质情况做合理的调整。
第二实施方式
本发明的第二实施方式涉及一种海中裸岩紊流急流条件下深基坑围堰的施工方法，包括以下步骤：
S1.施工准备
平整施工场地，测量放样出围堰钢管桩1的位置并标记；
S2.钻机成孔
在标记位置处埋设钢护筒，利用钻机冲击成孔；
S3.围堰钢管桩施工
吊车吊装钢管4下放至孔内，然后下放钢筋笼5并灌注水下砼，拆除钢护筒3，形成围堰钢管桩1；
参照图6，具体包括：
S301.岸边围堰钢管桩施工
移动钻机至已平整的岸边场地，埋设第一钢护筒，利用钻机冲击成孔，吊装第一钢管下放至孔内并固定，再下放第一钢筋笼，然后灌注水下混凝土，灌注完成后拆除第一钢护筒，完成岸边围堰钢管桩2的施工，如图6所示；
S302.海中围堰钢管桩施工
在岸边围堰钢管桩2的桩顶安装承重梁，吊装钻孔平台至所述承重梁上，并在钻孔平台的前端连接悬臂导向架，所述悬臂导向架悬空于海面上方；
移动钻机至钻孔平台，下放第二钢护筒垂直穿过悬臂导向架中心，固定第二钢护筒，利用钻机冲击成孔，先吊装第二钢管下放至孔内，再下放第二钢筋笼，然后灌注混凝土，灌注完成后拆除第二钢护筒，拆除悬臂导向架，完成海中围堰钢管桩3的施工，如图6所示。
S4.重复步骤S2和步骤S3，直至完成所有围堰钢管桩1的施工，施工完成后呈内、外两圈的双层围挡结构6，内圈围挡601和外圈围挡602均是由若干个围堰钢管桩1均匀间隔组成；
S5.活性粉末砼板施工
所述内圈围挡601的任意相邻的两个围堰钢管桩1之间和所述外圈围挡602的任意相邻的两个围堰钢管桩1之间均固定安装至少一片活性粉末砼板7，最下层活性粉末砼板7的板底置于海床面8；
安装活性粉末砼板7后，所述的内圈围挡601和所述的外圈围挡602分别呈两道密不透风的墙体状；
S6.围堰封底施工
向双层围挡结构6与活性粉末砼板7、海床面8形成的空腔内灌注混凝土11，完成海中深基坑围堰的施工。
进一步地，钻孔平台及悬臂导向架均采用321型标准贝雷为主梁，贝雷梁上部设置I25a及I14分配梁，面板采用10mm厚钢板。先将装配式钻孔平台安装在已施工好的钢管砼桩顶承重梁上，然后再将悬臂导向架连接在装配式钻孔平台上。
海中深基坑围堰采取钓鱼法冲击钻成孔、吊装钢管的方法进行施工。首先将围堰范围内距围堰内边线5m区域开挖整平至标高+2.5m作为围堰施工场地，然后采用钓鱼法从岸上或已平整场地向水中逐根施工围堰钢管桩1，逐片吊装活性粉末砼板7的方法进行施工。围堰钢管桩1采取搭设装配式钻孔平台-安装悬臂导向架-下放钢护筒-利用冲击钻成孔-吊装围堰钢管-下放钢筋笼并灌注水下砼的方法进行施工。
需要说明的是，内圈围挡601和外圈围挡602的结构完全相同，也就是说都是由岸边围堰钢管桩2和海边围堰钢管桩3组成，其中，岸边围堰钢管桩2设于岸边，如图6所示，海边围堰钢管桩3位于海水内，解决了裸岩、水深流急海域条件下钢管混凝土围堰难施工的问题，特别适用于海床基岩裸露无覆盖层和台风、季风频繁地区的围堰施工。
第三实施方式
在第二实施方式的基础上，由于海床基岩裸露无覆盖层，海边台风、季风频繁，导致钢管桩无法生根，为了解决该问题并提高钢管桩的强度，所述步骤S302中灌注水下混凝土后，第二钢管成为第二钢管桩，第二钢管桩的桩底置于中风化岩层顶面9，下放的第二钢筋笼的顶面高于海床面8。
第四实施方式
在第二实施方式的基础上，参照图4，所述第一钢管、所述第二钢管与所述钢管4的结构相同，均在外壁对称设有两道用于插接活性粉末砼板7的卡槽401，两个相邻的钢管4的相对的两个卡槽401之间的宽度与活性粉末砼板7的宽度一致。
具体地，如图4所示，每一个钢管4的外壁对称设有两道卡槽401，这两个卡槽401相对(关于钢管4的中心轴线对称)，活性粉末砼板7的两个相对的侧边沿着卡槽401插入，内圈围挡601所有的钢管4连接活性粉末砼板7后(同时外圈围挡602所有的钢管4也连接活性粉末砼板7)，如图2和图6所示，内圈围挡601和外圈围挡602呈密不透风的墙体状，方便浇筑混凝土。
另外，考虑到受力分布和承受强度，所述卡槽401是由焊接在钢管4外壁的两个平行相对的定位钢板402组成，每一个定位钢板402的外侧面与钢管4外壁之间焊接有加劲钢板403，加劲钢板403的具体结构参照图4。
由于钢管与水接触，必然会有腐蚀的问题存在，为了防腐，所述钢管4的内壁和外壁均涂敷单层环氧粉末涂层，为了提高内壁防腐涂层与钢管4内部混凝土的相对粘结强度，钢管4内壁的单层环氧粉末涂层上还喷涂有一层耐磨防滑涂层。优选地，外壁的单层环氧粉末涂层的厚度≥800μm，内壁的单层环氧粉末涂层的厚度≥200μm，耐磨防滑涂层的厚度≥50μm。
需要说明的是，单层环氧粉末涂层和耐磨防滑涂层均是管道防腐领域常用的材料，属于现有技术，可以市购，因此在本发明不作详细的说明。
第五实施方式
本实施方式与上述实施方式不同的是，本实施方式中的活性粉末砼板7是活性粉末混凝土板，如图5所示，它是具有顶端侧壁凹陷部701、底部侧壁凸出部702的类矩形结构，所述顶端侧壁凹陷部701与底端侧壁凸出部702上下正相对，且一块活性粉末砼板7通过顶端侧壁凹陷部701和/或底端侧壁凸出部702可与其他活性粉末砼板7插接拼装。
另外，所述步骤S5内具有至少两种高度的活性粉末砼板7。
具体地，为了清楚直观的说明活性粉末砼板7的结构和具体使用方式，本实施方式以图2和图6为例，可以看出，活性粉末砼板7有两种规格，分别是高一点的活性粉末砼板7和低一点的活性粉末砼板7，具体地，分别是高度为3米的活性粉末砼板7和高度为1米的活性粉末砼板7，在安装活性粉末砼板7时，先下放高度为3米的活性粉末砼板7，在距离围堰钢管桩1顶部3米范围内，再下放高度1米的围堰钢管桩1进行调节，直至满足顶标高不低于+2m，以有效防水。
需要说明的是，活性粉末砼板7通过顶端侧壁凹陷部701与底端侧壁凸出部702上下叠加，以满足不同需求，活性粉末砼板7的高度也不仅限于本实施方式所例举的3米和1米，可以根据现场实际情况，选择活性粉末砼板7的高度。
为了方便施工，提高施工效率，可以提前制好各个尺寸的活性粉末砼板7，即模块化生产，使用时，运输至现场即可。
活性粉末砼板即用活性粉末混凝土制成的侧板，具有很高的抗压强度和抗剪强度，在结构设计中可以采用更薄的截面或具有创新性的截面形状，从而使结构自重比普通混凝土结构轻得多；减小了界面过渡区的厚度与范围。骨料粒径的减小，其自身存在缺陷的几率减小，整个基体的缺陷也减少；十分密实，孔隙率极低，它不但能够阻止放射性物质从内部泄漏，而且能够抵御外部侵蚀性介质的腐蚀，从整体上提高了体系均匀性、强度和耐久性。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (8)
1.一种海中裸岩紊流急流条件下深基坑围堰的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.施工准备：平整施工场地，测量放样出围堰钢管桩(1)的位置并标记；
S2.钻机成孔：在标记位置处埋设钢护筒，利用钻机冲击成孔；
S3.围堰钢管桩施工：吊车吊装钢管(4)下放至孔内并固定，然后下放钢筋笼(5)并灌注水下砼，拆除钢护筒(3)，形成围堰钢管桩(1)；
S4.重复步骤S2和步骤S3，直至完成所有围堰钢管桩(1)的施工，施工完成后呈内、外两圈的双层围挡结构(6)，内圈围挡(601)和外圈围挡(602)均是由若干个围堰钢管桩(1)均匀间隔组成；
S5.活性粉末砼板施工：所述内圈围挡(601)的任意相邻的两个围堰钢管桩(1)之间和所述外圈围挡(602)的任意相邻的两个围堰钢管桩(1)之间均固定安装至少一片活性粉末砼板(7)，最下层活性粉末砼板(7)的板底置于海床面(8)；
安装活性粉末砼板(7)后，所述的内圈围挡(601)和所述的外圈围挡(602)分别呈两道密不透风的墙体状；
S6.围堰封底施工：向双层围挡结构(6)与活性粉末砼板(7)、海床面(8)形成的空腔内灌注混凝土(11)，完成海中深基坑围堰的施工。
2.如权利要求1所述的海中裸岩紊流急流条件下深基坑围堰的施工方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
S301.岸边围堰钢管桩施工：移动钻机至已平整的岸边场地，埋设第一钢护筒，利用钻机冲击成孔，吊装第一钢管下放至孔内并固定，再下放第一钢筋笼，然后灌注水下混凝土，灌注完成后拆除第一钢护筒，完成岸边围堰钢管桩(2)的施工；
S302.海中围堰钢管桩施工：在岸边围堰钢管桩(2)的桩顶安装承重梁，吊装钻孔平台至所述承重梁上，并在钻孔平台的前端连接悬臂导向架，所述悬臂导向架悬空于海面上方；
移动钻机至钻孔平台，下放第二钢护筒垂直穿过悬臂导向架中心，固定第二钢护筒，利用钻机冲击成孔，先吊装第二钢管下放至孔内，再下放第二钢筋笼，然后灌注水下混凝土，灌注完成后拆除第二钢护筒，拆除悬臂导向架，完成海中围堰钢管桩(3)的施工。
3.如权利要求2所述的海中裸岩紊流急流条件下深基坑围堰的施工方法，其特征在于，所述步骤S302中灌注水下混凝土后，第二钢管成为第二钢管桩，第二钢管桩的桩底置于中风化岩层顶面(9)，下放的第二钢筋笼的顶面高于海床面(8)。
4.如权利要求2所述的海中裸岩紊流急流条件下深基坑围堰的施工方法，其特征在于，所述第一钢管、所述第二钢管与所述钢管(4)的结构相同，均在外壁对称设有两道用于插接活性粉末砼板(7)的卡槽(401)，两个相邻的钢管(4)的相对的两个卡槽(401)之间的宽度与活性粉末砼板(7)的宽度一致。
5.如权利要求4所述的海中裸岩紊流急流条件下深基坑围堰的施工方法，其特征在于，所述卡槽(401)是由焊接在钢管(4)外壁的两个平行相对的定位钢板(402)组成，每一个定位钢板(402)的外侧面与钢管(4)外壁之间焊接有加劲钢板(403)。
6.如权利要求4或5所述的海中裸岩紊流急流条件下深基坑围堰的施工方法，其特征在于，所述钢管(4)的内壁和外壁均涂敷单层环氧粉末涂层，钢管(4)内壁的单层环氧粉末涂层上还喷涂有一层耐磨防滑涂层。
7.如权利要求1所述的海中裸岩紊流急流条件下深基坑围堰的施工方法，其特征在于，所述活性粉末砼板(7)是活性粉末混凝土板，它是具有顶端侧壁凹陷部(701)、底部侧壁凸出部(702)的类矩形结构，所述顶端侧壁凹陷部(701)与底端侧壁凸出部(702)上下正相对，且一块活性粉末砼板(7)通过顶端侧壁凹陷部(701)和/或底端侧壁凸出部(702)可与其他活性粉末砼板(7)插接拼装。
8.如权利要求7所述的海中裸岩紊流急流条件下深基坑围堰的施工方法，其特征在于，所述步骤S5内具有至少两种高度的活性粉末砼板(7)。
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- 2019-06-20 CN CN201910536521.1A patent/CN110241834A/zh active Pending
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