CN111350201A - 一种厚卵石层河床深水低桩承台钢板桩围堰施工方法 - Google Patents

一种厚卵石层河床深水低桩承台钢板桩围堰施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及桥梁施工技术领域，具体地指一种厚卵石层河床深水低桩承台钢板桩围堰施工方法。在围堰施工区域插打钢护筒，对围堰施工范围内的河床进行开挖，依托钢护筒插打钢板桩至第一阶段完成钢板桩围堰合拢，继续对围堰底部河床进行开挖，再次对钢板桩进行插打施工至第二阶段，依次进行，直至钢板桩达到设计标高，在围堰底部设置泄压泄水结构，安装内支撑，对围堰底部进行封底，抽水形成干环境后向围堰内浇筑钢筋混凝土形成承台，拔除钢板桩完成承台施工。本发明的围堰施工方法极为简单，工序少，施工难度低，能够在厚卵石层河床上完成围堰施工，且大大降低了施工成本，取得了较好的经济效益，具有极大的推广价值。

Description

一种厚卵石层河床深水低桩承台钢板桩围堰施工方法
技术领域
本发明涉及桥梁施工技术领域，具体地指一种厚卵石层河床深水低桩承台钢板桩围堰施工方法。
背景技术
大粒径厚卵石层河床是一种典型的力学不稳定地层，对施工作业存在较大的不良影响，河床为大粒径卵石层地质，钢板桩和锁口桩无法打入至设计深度，需采用冲孔换填植桩的方式施工。如专利号为“CN201711389633.6”的名为“在大粒径卵石层河床围堰施工的方法”的中国发明专利，该专利介绍了一种冲孔换填植桩的方式进行厚卵石层河床的围堰施工，施工方法是先打设钢护筒，使用钻机对钢护筒内的河床冲孔，打孔后往钢护筒内填充沙袋至河床；然后拔除钢护筒；在填充沙袋的河床打设定位桩；定位桩呈环形分布；然后依托定位桩进行围堰施工。这种方法虽然能够应对河床卵石层的插打施工，那是施工工序极为麻烦，需要耗费大量的人力物力，冲孔换填植桩的方法相当于对卵石层进行了改造，施工繁琐，施工量大。
另外，还有人提出了使用筑岛填筑便道的方式进行进行围堰施工，这种施工方法对于河道繁忙、且水深较大、汛期来临的河床显然是不可行的，再者，这种方案施工量太大，对河床环境影响较大，不利于推广使用。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术提到的技术问题，提供一种厚卵石层河床深水低桩承台钢板桩围堰施工方法。
本发明的技术方案为：一种厚卵石层河床深水低桩承台钢板桩围堰施工方法，其特征在于：在围堰施工区域插打钢护筒，对围堰施工范围内的河床进行开挖，依托钢护筒插打钢板桩至第一阶段完成钢板桩围堰合拢，继续对围堰底部河床进行开挖，再次对钢板桩进行插打施工至第二阶段，依次进行，直至钢板桩达到设计标高，在围堰底部设置泄压泄水结构，安装内支撑，对围堰底部进行封底，抽水形成干环境后向围堰内浇筑钢筋混凝土形成承台，拔除钢板桩完成承台施工。
进一步的在完成第一阶段的插打施工后，切除与钢板桩围堰内由上至下第一道围檩干涉的钢护筒部分，依托剩余的钢护筒搭建第一道围檩，第一道围檩与钢板桩不固定。
进一步的在钢板桩插打至设计标高后，于钢板桩围堰内安装由上至下的第一道内支撑，将第一道围檩与钢板桩进行固定。
进一步的所述在围堰底部设置泄压泄水结构的方法为：在钢板桩围堰内布置泄压泄水管，将泄压泄水管的下端预埋在设计封底砼底面以下的河床内，将上端布置在钢板桩围堰侧部的排水沟或是集水井设计处。
进一步的在钢板桩达到设计标高后，在封底砼设计标高范围内的钢护筒外侧焊接多个倒置型牛腿，待封底砼施工后将倒置型牛腿浇筑在封底砼内。
进一步的所述对围堰底部进行封底的方法为：待围堰底部完成泄压泄水结构布置后，采用水下自流平混凝土对围堰底部进行水下封底，完成围堰内支撑与围檩安装施工后，对围堰底部进行清底，再进行第二次封底，并于围堰内侧周边施工排水沟和集水井，将泄压泄水结构与排水沟和集水井连通，用抽水泵将水及时排至围堰范围外。
进一步的所述承台施工方法：钢板桩围堰内形成干环境后，浇筑钢筋混凝土形成承台，待承台拆模后向承台和钢板桩围堰之间的基坑内回填砂砾石至承台顶标高。
本发明的优点有：1、通过多次河床开挖和反复插打，能够有效避免河床底部厚卵石层对钢板桩围堰施工的影响，避免由于厚卵石层造成的钢板桩插打困难、围堰难以成型的问题，且施工方法极为简单，施工工序少，极大程度提高了施工效率，具有极大的推广价值；
2、在钢板桩围堰完成第一阶段的插打后，在钢护筒上搭建围檩，此时围檩不与钢板桩围堰固定，围檩可以作为钢板桩第二阶段插打的导向结构，第一道围檩不予钢板桩固定不会影响第二阶段的插打施工；
3、待钢板桩插打至设计标高后，将第一道围檩与钢板桩进行固连，此时围檩作为导向结构的作用已经完成，将围檩与钢板桩固定，完成对钢板桩的固定；
4、通过在围堰底部设置泄压泄水管，将封底砼底部的压力和透水引入到排水沟和集水井内，再通过排水泵抽至围堰范围外,避免围堰外部压了对围堰结构的破坏，保持围堰内外水压动态平衡，有效减小了钢板桩的锚固嵌固深度，减小钢板桩总体长度，降低钢板桩围堰施工难度，节约施工成本；
5、通过在钢护筒外侧端面上焊接多个倒置型牛腿，牛腿后期会直接浇筑在封底砼内，这样封底砼、牛腿和钢护筒以及钢板桩围堰形成完成的整体结构，增加了钢板桩围堰的结构稳定性和抗浮能力，减小了深水低桩承台钢板桩围堰封底混凝土厚度，封底混凝土厚度降低1/3～1/2和钢板桩长度也相应减小，降低了钢板桩围堰施工难度和节约施工成本；
6、对围堰底部进行二次封底(干封底)，并修筑排水沟和集水井，通过泄压泄水管将围堰内外两侧连通，确保围堰内外两侧的平衡，并通过排水沟、集水井和抽水泵将水及时排至围堰范围外，为后续施工提供了干施工环境；
7、向围堰和承台之间的基坑内回填砂砾石，砂砾石经密实后能形成良好的内支撑结构，便于第二层内支撑的拆除，实现围堰体系转换，便于进行围堰内的墩身施工。
本发明的围堰施工方法极为简单，工序少，施工难度低，能够在厚卵石层河床上完成围堰施工，且大大降低了施工成本，取得了较好的经济效益，具有极大的推广价值。
附图说明
图1：本发明的围堰施工结构俯视图；
图2：本发明围堰施工安装第一道围檩结构示意图；
图3：本发明围堰施工安装第二道围檩结构示意图；
图4：本发明围堰施工承台浇筑施工示意图；
图5：本发明围堰施工承台与围堰之间填筑结构示意图；
其中：1—钢护筒；2—钢板桩；3—第一道围檩；4—第一道内支撑；5—第二道围檩；6—第二道内支撑；7—倒置型牛腿；8—泄压泄水管；9—排水沟；10—封底砼；11—承台；12—圈梁。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
惠州芦洲至泰美大桥及其引道工程，起点位于芦洲镇、横沥镇交界处鹅塘洲中部，跨越东江河道，经盘陀、隔沥，终至博罗县泰美镇国道G205和政府大道交汇处。路线总长7.61km(其中：设特大桥1516.4m/1座、线内中桥111.2m/2座、线外中桥41.96m/1座，涵洞25道，其它路段均为路基)，采用双向四车道一级公路标准，路面宽度21.5m、桥梁宽度23.0m。
东江特大桥主桥位于东江主河道两侧，航道规划等级为III级，桥位处河段宽度400m～800m，河道顺直，潮差约0.5～0.8m，汛期常水位为14.50m～16.50m，五年一遇洪水位为22.53m。东江特大桥主墩27#、28#墩承台尺寸为22.75×10.25×4.0m，承台顶标高为10.8m、底标高为6.80m，桥墩处河床泥面约为13.50m，承台顶面位于泥面以下2.0～3.0m，水面以下5.0m以上。主墩27#、28#墩钢栈桥及钢平台采用通透式钢结构，平台顶标高设计为21.00m。桥墩处地质条件复杂，地层自上而下分为1～2m砂砾层、15～25m卵石层、15～20m强风化变质砂岩夹1～2m粉质粘土层、15～20m中风化变质砂岩夹1～2m粉质粘土层、微风化变质砂岩层。(卵石层:黄褐、灰褐色，局部红褐色，成分主要为砂岩，间隙填充砾砂夹粉质黏土，卵石层饱和、稍密、卵石含量60％～80％、呈亚圆形、粒径1.0～30.0cm)。主墩27#、28#承台埋置深度较深、卵石层较厚且卵石粒径较大、承台围堰施工正遇惠州地区雨季汛期施工。
为了进行主墩27#、28#的施工，本实施例的围堰是通过反复挖掘卵石层和反复插打钢板桩完成的。本实施例首先依托栈桥和钻孔平台对围堰施工范围内的河床进行小范围清理，将钢护筒1插打位置下方的卵石清理掉，然后插打钢护筒1，然后进行围堰施工。如图1～5所示，本实施例的围堰施工步骤如下：
1、拆除27#、28#墩钻孔平台，并在钢板桩围堰范围内，采用长臂挖机挖深1.5～2.0m，将钢板桩围堰范围内的卵石清理掉；
2、在桩基钢护筒上焊双层导向架牛腿，并安装双层导向架+限位卡板，依托导向架进行钢板桩2的插打施工；
3、沿双层导向架插打18.0m的钢板桩，由于卵石层较厚，钢板桩2下沉难度大，无法一次性打入到设计标高，因此分为多个阶段进行施工，钢板桩2完成第一阶段的插打，并合拢形成围堰合拢；
4、拆除双层导向架，切除与第一道围檩3及第一道内支撑4相冲突的部分钢护筒1，即位于由上至下第一道围檩3和第一道内支撑4以上的钢护筒1部分被切除掉；
5、安装第一道围檩3(标高为+15.4m)，围檩采供3HM588×300型钢，第一道围檩3由钢护筒1上的牛腿支撑，不与钢板桩2焊接，确保钢板桩2复打时能沿第一道围檩3下沉。
6、钢板桩围堰带水开挖3.0～3.5m，采用17m的长臂挖机进行围堰内开挖清基，并保持内外水位一致；
7、钢板桩2进行第二阶段的插打施工，如果第二阶段的插打不能达到设计标高，即带水开挖3.0～3.5m未到设计标高，再带水开挖3.0～3.5m，然后进行下一阶段的插打施工，直至钢板桩2插打至设计标高；
8、于钢板桩围堰内安装由上至下的第一道内支撑4Ф630×8mm钢管(角撑)，将第一道围檩3与钢板桩2固连；
9、钢板桩围堰带水开挖至基坑底+4.80m(气举反循环砂石泵)；
10、水下安装型钢倒置牛腿7和泄压泄水管8，在封底砼设计标高范围内的钢护筒1上焊接型钢倒置牛腿7，并用钢管预留预埋泄压泄水管8，把预埋钢管固定在第一层内支撑4上；
11、钢板桩围堰水下一次封底(C30混凝土)，采用水下自流平混凝土；
12、钢板桩围堰抽水至第二道围檩5以下50cm，并进行上部围堰止水黏缝；
13、切除与第二道围檩5及第二道内支撑6冲突的钢护筒1，安装第二道围檩5及第二道内支撑6，对第二道围檩5与钢板桩2进行焊牢；
14、钢板桩围堰抽水至基坑底，并进行下部围堰止水黏缝，完成后对钢板桩围堰进行清底，预留预埋泄压泄水管8接管(固定牢靠)引至排水沟9；
15、钢板桩围堰进行30cm混凝土二次封底(找平)，做好围堰周边排水沟9和集水井等排水系统，并将泄压泄水管8接入排水沟9，泄压泄水管8的下端伸入到封底砼10设计标高底面以下的河床内，上端连通至钢板桩围堰侧部的排水沟9和集水井内，在集水井内设置抽水泵和浮球阀自动控制向围堰外抽水速度。
16、钢板桩围堰内形成干环境后进行割钢护筒1、凿桩头并清渣施工，具备条件后进行桩基检测；
17、主墩承台钢筋、模板、预留预埋件及混凝土施工；
18、向承台11与钢板桩2之间的基坑内回填砂卵石或砂砾石，回填至离承台顶面以下40cm形成具有良好孔隙结构的填筑层(以便于底部的水能够通过孔隙结构进入到填筑层的上端，方便排出)，并平整、振捣密实；
19、浇筑20cmC30圈梁12混凝土，沿承台11周边设置排水沟9和集水井；
20、圈梁12混凝土达到强度后，拆除第一、二道内支撑中的对撑和角撑(避免与板式墩模板冲突)；
21、承台11上搭设墩身施工操作架进行板式墩墩身施工；
22、拆除第二道围檩5和第二道内支撑6，围堰回填砂砾或砂卵石至河床标高；
23、拆除第一道围檩3及第一道内支撑4后进行钢板桩2拔除(90型插板机)，完成钢板桩围堰施工。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种厚卵石层河床深水低桩承台钢板桩围堰施工方法，其特征在于：在围堰施工区域插打钢护筒(1)，对围堰施工范围内的河床进行开挖，依托钢护筒(1)插打钢板桩(2)至第一阶段完成钢板桩围堰合拢，继续对围堰底部河床进行开挖，再次对钢板桩(2)进行插打施工至第二阶段，依次进行，直至钢板桩(2)达到设计标高，在围堰底部设置泄压泄水结构，安装内支撑，对围堰底部进行封底，抽水形成干环境后向围堰内浇筑钢筋混凝土形成承台(11)，拔除钢板桩(2)完成承台施工。
2.如权利要求1所述的一种厚卵石层河床深水低桩承台钢板桩围堰施工方法，其特征在于：在完成第一阶段的插打施工后，切除与钢板桩围堰内由上至下第一道围檩(3)干涉的钢护筒部分，依托剩余的钢护筒(1)搭建第一道围檩(3)，第一道围檩(3)与钢板桩(2)不固定。
3.如权利要求2所述的一种厚卵石层河床深水低桩承台钢板桩围堰施工方法，其特征在于：在钢板桩(2)插打至设计标高后，于钢板桩围堰内安装由上至下的第一道内支撑(4)，将第一道围檩(3)与钢板桩(2)进行固定。
4.如权利要求1所述的一种厚卵石层河床深水低桩承台钢板桩围堰施工方法，其特征在于：所述在围堰底部设置泄压泄水结构的方法为：在钢板桩围堰内布置泄压泄水管(8)，将泄压泄水管(8)的下端预埋在设计封底砼(10)底面以下的河床内，将上端布置在钢板桩围堰侧部的排水沟(9)或是集水井设计处。
5.如权利要求1所述的一种厚卵石层河床深水低桩承台钢板桩围堰施工方法，其特征在于：在钢板桩(2)达到设计标高后，在位于封底砼(10)标高以内的钢护筒(1)外侧焊接多个倒置型牛腿(7)，待封底砼(10)施工后将倒置型牛腿(7)浇筑在封底砼(10)内。
6.如权利要求1所述的一种厚卵石层河床深水低桩承台钢板桩围堰施工方法，其特征在于：所述对围堰底部进行封底的方法为：待围堰底部完成泄压泄水结构布置后，采用水下自流平混凝土对围堰底部进行水下封底，完成围堰内支撑与围檩安装施工后，对围堰底部进行清底，再进行第二次封底，并于围堰内侧周边施工排水沟(9)和集水井，将泄压泄水结构与排水沟(9)和集水井连通，用抽水泵将水及时排至围堰范围外。
7.如权利要求1所述的一种厚卵石层河床深水低桩承台钢板桩围堰施工方法，其特征在于：所述承台施工方法：钢板桩围堰内形成干环境后，浇筑钢筋混凝土形成承台(11)，待承台(11)拆模后向承台(11)和钢板桩围堰之间的基坑内回填砂砾石至承台顶标高。
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