CN111980039B - 一种海域潮汐区钢板桩围堰的施工方法及结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种海域潮汐区钢板桩围堰的施工方法及结构，利用低潮位安装内支撑体系，尽量降低内支撑体系的标高，使围堰结构设计更合理；施工前加工可周转的临时牛腿，悬挂于桩基钢护筒壁体上用于围堰内圈梁安放及固定，待固定牛腿安装完毕后，及时进行周转循环使用；围堰堵漏针对钢板桩锁口结构采用三种组合方法，确保了在海域潮汐变化影响下围堰的止水效果；围堰封底采用低水潮位抽水干封，同时在基底铺设一层竹胶板，防止封底时翻浆，有效地保证了封底厚度，确保了封底质量。

Description

一种海域潮汐区钢板桩围堰的施工方法及结构
技术领域
本发明涉及一种海域潮汐区钢板桩围堰的施工方法及结构，属于桥梁钢板桩围堰施工技术领域。
背景技术
随着我国高速铁路网建设的蓬勃发展，跨江跨海桥梁建设日益增多，而基础施工作为建设中的关键控制环节，直接关系着工程建设的进展。钢板桩围堰作为基础施工的一种方法，具有防水性能好、截面抗弯性能强、适用各类土层等优点，现场施工可以根据基础形式组成各种形状的围堰，同时材料可周转，成本相对较低，被广泛地用于水域施工中。
在海域滩涂区或浅海区采用钢板桩围堰结构进行深水基础施工，由于施工工况复杂，安全风险高，不可控因素多，传统施工中未对海域区钢板桩围堰进行总结和推广。目前施工中主要存在以下问题：设计中未考虑海域潮汐的影响，造成围堰结构设计相对不合理，施工成本高；海域围堰数量一般相对较多，常采用桩基钢护筒焊接牛腿，周转工效低；围堰受潮汐冲刷影响，锁口填充的细砂流失，止水效果差；围堰处于淤泥层，封底时存在翻浆，无法保证封底厚度等。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种海域潮汐区钢板桩围堰的施工方法及结构，利用低潮位安装内支撑体系，尽量降低内支撑体系的标高，使围堰结构设计更合理；施工前加工可周转的临时牛腿，悬挂于桩基钢护筒壁体上用于围堰内圈梁安放及固定，待固定牛腿安装完毕后，及时进行周转循环使用；围堰堵漏采用三重组合方法，确保了在海域潮汐变化影响下围堰的止水效果；围堰封底采用低水潮位抽水干封，同时在基底铺设一层竹胶板，可以防止封底时翻浆，有效地保证了封底厚度，确保了封底质量。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种海域潮汐区钢板桩围堰的施工方法，包括以下步骤：
(1)内支撑体系标高确定：根据钢板桩围堰所处的地层和水位情况，确定钢板桩围堰内支撑体系的标高；
(2)循环使用临时牛腿安装：在低潮水位状态下，将循环使用临时牛腿悬挂于桩基钢护筒的顶部，然后将第一层圈梁安装在循环使用临时牛腿的底部支撑梁的上表面，作为钢板桩插打时的导向架；
(3)钢板桩插打及合龙：在涨落潮期间设置临时限位工装，以保证钢板桩插打的垂直度；
(4)内支撑体系安装：钢板桩合拢形成围堰后，安装第一层圈梁底部的固定牛腿，使第一层圈梁通过固定牛腿稳固地固定在钢板桩的内壁，拆除循环使用临时牛腿，在低潮水位时割除桩基钢护筒至河床面，然后依次安装第一层内支撑、第二层圈梁以及第二层内支撑，以确保围堰开挖的整体稳定；
(5)围堰清基：采用潜水泵抽水，抽水完成后，利用长臂挖机进行开挖，进行清基作业；
(6)围堰堵漏：在相邻钢板桩相扣的锁口处布置三重组合式堵漏措施；
(7)封底作业：在低水潮位时抽水干封，并在基底铺设竹胶板和封底混凝土；
(8)围堰拆除：待承台及墩身第一节施工完成后，墩身施工高度高于最高潮水位时，进行钢板桩围堰的拆除。
步骤(2)所述循环使用临时牛腿包括立柱以及立柱上由上至下设置的上方环和下方环，下方环的前侧面设有第一横杆，上方环的前侧面设有下端与第一横杆连接的第一斜杆，第一横杆、第一斜杆和立柱形成三角形结构，下方环的下表面设有挡块，挡块和第一横杆之间设有第二斜杆，第二斜杆、第一横杆和挡块形成三角形结构，立柱的后侧面设有底部支撑梁，底部支撑梁和立杆之间设有第三斜杆，底部支撑梁、立杆和第三斜杆形成三角形结构。
上方环和下方环分别通过紧固螺栓固定在立柱上，立柱的侧壁设有标尺。
立柱的顶部设有端头挡板，端头挡板上开设有吊装孔。
步骤(6)所述的对于相邻钢板桩相扣的锁口处布置三重组合式堵漏措施，具体包括以下过程：退潮后，在相邻钢板桩锁口的外侧喷涂泡沫胶层，在相邻钢板桩锁口的内侧利用棉絮掺和植筋胶的混合物封堵，相邻钢板桩锁口之间的空隙填充细砂。
步骤(7)所述抽水干封并在基底铺设竹胶板，具体包括以下过程：在低潮位时抽水后干封，开挖平整后封底时，利用泵车在基底铺设一层竹胶板，然后在竹胶板上层浇筑封底混凝土层。
本发明同时提供了一种基于所述施工方法的海域潮汐区钢板桩围堰，包括四面所围的钢板桩，相邻两根钢板桩锁口相扣，钢板桩所围区域内设有施工完成的桩基钢护筒桩基钢护筒，桩基钢护筒成梅花式分布，基底由下至上包括黏土基层、竹胶板层以及封底混凝土层，钢板桩的内壁由上至下设有两层圈梁，分别为第一层圈梁和第二层圈梁，其中第一层圈梁由固定在第一层圈梁下部的与钢板桩内壁连接的第一层圈梁固定牛腿支撑，第二层圈梁由固定在第二层圈梁下部的与钢板桩内壁连接的第二层圈梁固定牛腿支撑，第一层圈梁上架设有第一层内支撑，第一层内支撑的两端分别连接在第一层内支撑的相邻边，第二层圈梁上架设有第二层内支撑，第二层内支撑的两端分别连接在第二层内支撑的相邻边，相邻钢板桩锁口的外侧喷涂有泡沫胶层，相邻钢板桩锁口的内侧填充有棉絮掺和植筋胶的混合物，相邻钢板桩锁口之间的空隙填充有细砂。
本发明基于其技术方案所具有的有益效果在于：
(1)本发明提供的一种海域潮汐区钢板桩围堰的施工方法通过利用低潮位安装内支撑体系，尽量降低内支撑体系的标高，使围堰结构设计更合理；
(2)本发明提供的一种海域潮汐区钢板桩围堰的施工方法在施工过程中采用可周转的临时牛腿，悬挂于桩基钢护筒壁体上用于围堰内圈梁安放及固定，待固定牛腿安装完毕后，及时进行临时牛腿的周转循环使用；
(3)本发明提供的一种海域潮汐区钢板桩围堰的施工方法围堰堵漏采用三种组合方法，确保了在海域潮汐变化影响下围堰的止水效果；
(4)本发明提供的一种海域潮汐区钢板桩围堰的施工方法围堰封底采用低水潮位抽水干封，同时在基底铺设一层竹胶板，防止封底时翻浆，有效地保证了封底厚度，确保了封底质量；
(5)本发明同时提供的海域潮汐区钢板桩围堰结构施工安全方便，能够有效防止翻浆，确保了施工质量。
附图说明
图1是施工过程中的钢板桩围堰正面结构示意图。
图2是施工过程中的钢板桩围堰侧面结构示意图。
图3是第一层内支撑体系平面结构示意图。
图4是第二层内支撑体系平面结构示意图。
图5是钢板桩圈梁固定牛腿大样图。
图6是相邻钢板桩锁口封堵示意图。
图7是循环使用临时牛腿的结构示意图。
图中：1-钢板桩，2-第一层圈梁，3-循环使用临时牛腿安装，4-第一层圈梁固定牛腿，5-第二层圈梁，6-第二层圈梁固定牛腿，7-承台，8-封底混凝土层，9-黏土基层，10- 桩基钢护筒，11-第一层内支撑，12-第二层内支撑，13-细砂，14-棉絮掺和植筋胶的混合物，15-泡沫胶层，16-竹胶板层，31、立柱，32、上方环，33、下方环，34、第一斜杆， 35、第一横杆，36、挡块，37、第二斜杆，38、底部支撑梁，39、第三斜杆，310、标尺，311、端头挡板，312、吊装孔，313、紧固螺栓。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明提供了一种海域潮汐区钢板桩围堰的施工方法，参照图1至图7，包括以下步骤：
(1)内支撑体系标高确定：根据钢板桩围堰所处的地层和水位情况，确定钢板桩围堰内支撑体系的标高；在本实施例中，根据地质及水文情况调查，最大潮水位标高为 +5.5m，在进行围堰内支撑体系标高设计时，第一层内支撑体系控制在最高潮水位以下 2m，标高为+3.5m；第二层内支撑体系标高控制在承台7顶面以上1m，标高为+1.0m；第一层与第二层内支撑体系间距为2.5m，控制在4m内，达到结构设计最合理；
(2)循环使用临时牛腿安装：在低潮水位状态下，将循环使用临时牛腿悬挂于桩基钢护筒的顶部，然后将第一层圈梁安装在循环使用临时牛腿的底部支撑梁的上表面，作为钢板桩1插打时的导向架；在本实施例中，墩台设计为8根桩，分别在外侧桩基钢护筒10上安装循环使用临时牛腿安装3，长边方向上安装3个，短边方向上安装2个，将循环使用临时牛腿安装3悬挂于桩基钢护筒10上，标高控制在+3.5m，然后在循环使用临时牛腿安装3安放第一层圈梁2的短边和长边双拼工40a，形成正方形的结构体系，作为钢板桩1插打时的导向架，并辅助现有的临时限位工装，以控制钢板桩的平面尺寸和垂直度；
(3)钢板桩插打及合龙：由于钢板桩1在插打过程中受潮汐水流影响容易发生位置偏移，在涨落潮期间设置临时限位措施，在大潮时尽量减少插打钢板桩1的施工工序，钢板桩1垂直度应严格控制在0.5％之内；
(4)内支撑体系安装：钢板桩合拢形成围堰后，安装第一层圈梁固定牛腿4，使第一层圈梁通过第一层圈梁固定牛腿稳固地固定在钢板桩的内壁，拆除循环使用临时牛腿，在低潮水位时割除桩基钢护筒至河床面，然后依次安装第一层内支撑11、第二层圈梁5以及第二层内支撑12，以确保围堰开挖的整体稳定；
(5)围堰清基：采用潜水泵抽水，抽水完成后，利用长臂挖机进行开挖，进行清基作业；
(6)围堰堵漏：在相邻钢板桩相扣的锁口处布置三重组合式堵漏措施；
(7)封底作业：在低水潮位时抽水干封，并在基底铺设竹胶板和封底混凝土；
(8)围堰拆除：待承台及墩身第一节施工完成后，墩身施工高度高于最高潮水位时，进行钢板桩围堰的拆除，为了保证围堰的拆除安全，先拔出一根钢板桩，保证内外贯通，水位标高一致，在低潮水水位时依次拆除内支撑体系和拔除钢板桩。
步骤(2)所述循环使用临时牛腿包括立柱31以及立柱上由上至下设置的上方环32和下方环33，下方环的前侧面设有第一横杆35，上方环的前侧面设有下端与第一横杆连接的第一斜杆34，第一横杆、第一斜杆和立柱形成三角形结构，下方环的下表面设有挡块36，挡块和第一横杆之间设有第二斜杆37，第二斜杆、第一横杆和挡块形成三角形结构，立柱的后侧面设有底部支撑梁38，底部支撑梁和立杆之间设有第三斜杆39，底部支撑梁、立杆和第三斜杆形成三角形结构。
挡板和立柱之间的空间a形成卡槽结构，能够将循环使用临时牛腿卡装在桩基钢护筒上。
上方环和下方环分别通过紧固螺栓313固定在立柱上，立柱的侧壁设有标尺310。
立柱的顶部设有端头挡板311，端头挡板上开设有吊装孔312。
步骤(6)所述的在相邻钢板桩相扣的锁口处布置三重组合式堵漏措施，具体包括以下过程：退潮后，在钢板桩的外侧(即面向潮汐的一侧)喷涂泡沫胶层，在相邻钢板桩锁口的内侧利用棉絮掺和植筋胶的混合物封堵，相邻钢板桩锁口之间的空隙填充细砂。
步骤(7)所述抽水干封并在基底铺设竹胶板，具体包括以下过程：围堰所处地质为黏土基层9不透水，清基完成后尽量缩短围堰暴露时间，以免对基底土体扰动，封底选择在低潮位时抽水后干封，厚度为50cm，为控制超挖对钢板桩1的影响，在挖机大臂上做标记以及派专人盯控开挖深度。开挖平整之后，底部铺一层竹胶板连成一个整体，防止翻浆现象出现。封底时使用泵车先大面积的薄薄的铺一层，使旧竹胶板均匀受力，防止局部受力竹胶板出现倾斜，导致淤泥翻涌上来，使淤泥和混凝土搅在一起，出现局部夹泥，影响封底效果。
本发明同时提供了一种基于所述施工方法的海域潮汐区钢板桩围堰，包括四面所围的钢板桩，相邻两根钢板桩锁口相扣，钢板桩所围区域内设有施工完成的桩基钢护筒桩基钢护筒，桩基钢护筒成梅花式分布，基底由下至上包括黏土基层9、竹胶板层16以及封底混凝土层8，钢板桩的内壁由上至下设有两层圈梁，分别为第一层圈梁2和第二层圈梁5，其中第一层圈梁由固定在第一层圈梁下部的与钢板桩内壁连接的第一层圈梁固定牛腿4支撑，第二层圈梁由固定在第二层圈梁下部的与钢板桩内壁连接的第二层圈梁固定牛腿6支撑，第一层圈梁上架设有第一层内支撑，第一层内支撑的两端分别连接在第一层内支撑的相邻边，第二层圈梁上架设有第二层内支撑，第二层内支撑的两端分别连接在第二层内支撑的相邻边，相邻钢板桩锁口的外侧喷涂有泡沫胶层15，相邻钢板桩锁口的内侧填充有棉絮掺和植筋胶的混合物14，相邻钢板桩锁口之间的空隙填充有细砂 13。
本发明一种海域潮汐区钢板桩围堰的施工方法及结构，利用低潮位安装内支撑体系，尽量降低内支撑体系的标高，使围堰结构设计更合理；施工前加工可周转的临时牛腿，悬挂于桩基钢护筒壁体上用于围堰内圈梁安放及固定，待固定牛腿安装完毕后，及时进行周转循环使用；围堰堵漏采用三种组合方法，确保了在海域潮汐变化影响下围堰的止水效果；围堰封底采用低水潮位抽水干封，同时在基底铺设一层竹胶板，防止封底时翻浆，有效地保证了封底厚度，确保了封底质量。
本发明对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所述权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种海域潮汐区钢板桩围堰的施工方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)内支撑体系标高确定：根据钢板桩围堰所处的地层和水位情况，确定钢板桩围堰内支撑体系的标高；
(2)循环使用临时牛腿安装：在低潮水位状态下，将循环使用临时牛腿悬挂于桩基钢护筒的顶部，然后将第一层圈梁安装在循环使用临时牛腿的底部支撑梁的上表面，作为钢板桩插打时的导向架；
(3)钢板桩插打及合龙：在涨落潮期间设置临时限位工装，以保证钢板桩插打的垂直度；
(4)内支撑体系安装：钢板桩合拢形成围堰后，安装第一层圈梁底部的固定牛腿，使第一层圈梁通过固定牛腿稳固地固定在钢板桩的内壁，拆除循环使用临时牛腿，在低潮水位时割除桩基钢护筒至河床面，然后依次安装第一层内支撑、第二层圈梁以及第二层内支撑，以确保围堰开挖的整体稳定；
(5)围堰清基：采用潜水泵抽水，抽水完成后，利用长臂挖机进行开挖，进行清基作业；
(6)围堰堵漏：在相邻钢板桩相扣的锁口处布置三重组合式堵漏措施；
(7)封底作业：在低水潮位时抽水干封，并在基底铺设竹胶板和封底混凝土，具体包括以下过程：在低潮位时抽水后干封，开挖平整后封底时，利用泵车在基底铺设一层竹胶板，然后在竹胶板上层浇筑封底混凝土层；
(8)围堰拆除：待承台及墩身第一节施工完成后，墩身施工高度高于最高潮水位时，进行钢板桩围堰的拆除。
2.根据权利要求1所述的海域潮汐区钢板桩围堰的施工方法，其特征在于：步骤(2)所述循环使用临时牛腿包括立柱以及立柱上由上至下设置的上方环和下方环，下方环的前侧面设有第一横杆，上方环的前侧面设有下端与第一横杆连接的第一斜杆，第一横杆、第一斜杆和立柱形成三角形结构，下方环的下表面设有挡块，挡块和第一横杆之间设有第二斜杆，第二斜杆、第一横杆和挡块形成三角形结构，立柱的后侧面设有底部支撑梁，底部支撑梁和立杆之间设有第三斜杆，底部支撑梁、立杆和第三斜杆形成三角形结构。
3.根据权利要求2所述的海域潮汐区钢板桩围堰的施工方法，其特征在于：上方环和下方环分别通过紧固螺栓固定在立柱上，立柱的侧壁设有标尺。
4.根据权利要求2所述的海域潮汐区钢板桩围堰的施工方法，其特征在于：立柱的顶部设有端头挡板，端头挡板上开设有吊装孔。
5.根据权利要求1所述的海域潮汐区钢板桩围堰的施工方法，其特征在于：步骤(6)所述的对于相邻钢板桩相扣的锁口处布置三重组合式堵漏措施，具体包括以下过程：退潮后，在相邻钢板桩锁口的外侧喷涂泡沫胶层，在相邻钢板桩锁口的内侧利用棉絮掺和植筋胶的混合物封堵，相邻钢板桩锁口之间的空隙填充细砂。
6.一种基于权利要求1所述施工方法的海域潮汐区钢板桩围堰，其特征在于：包括四面所围的钢板桩，相邻两根钢板桩锁口相扣，钢板桩所围区域内设有施工完成的桩基钢护筒桩基钢护筒，桩基钢护筒成梅花式分布，基底由下至上包括黏土基层、竹胶板层以及封底混凝土层，钢板桩的内壁由上至下设有两层圈梁，分别为第一层圈梁和第二层圈梁，其中第一层圈梁由固定在第一层圈梁下部的与钢板桩内壁连接的第一层圈梁固定牛腿支撑，第二层圈梁由固定在第二层圈梁下部的与钢板桩内壁连接的第二层圈梁固定牛腿支撑，第一层圈梁上架设有第一层内支撑，第一层内支撑的两端分别连接在第一层内支撑的相邻边，第二层圈梁上架设有第二层内支撑，第二层内支撑的两端分别连接在第二层内支撑的相邻边，相邻钢板桩锁口的外侧喷涂有泡沫胶层，相邻钢板桩锁口的内侧填充有棉絮掺和植筋胶的混合物，相邻钢板桩锁口之间的空隙填充有细砂。
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