CN112281895A - 用于砂卵石地层的承台结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于砂卵石地层的承台结构及施工方法，利用开挖船在水面挖掘河床，无须等待枯水期，减少围堰下放难度，缩短工程周期，开挖后的河床为倒梯形，开挖后的河床包括河床坡面和河床底面，河床底面上设有双壁围堰，双壁钢围堰壁体内腔靠近河床底面处设有封底混凝土，围堰内部抽水后能够形成承台施工所需要的干环境，双壁钢围堰壁体顶端设有施工操作平台，河床坡面设有防止砂卵石滚落的护网，河床坡面和双壁钢围堰壁体之间设有回填层，有效加强围堰外侧的强度。

Description

用于砂卵石地层的承台结构及施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁基础施工领域，尤其是涉及一种用于砂卵石地层的承台结构及施工方法。

背景技术

目前，桥梁深水基础一般采用辅助桩或钢护筒搭设水上钻孔施工平台进行钻孔灌注桩施工的方法，而埋入式承台施工干环境的形成目前主要有双壁钢围堰、钢板桩围堰、锁口钢管桩围堰等几种形式。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，对于桥址区域覆盖层为大粒径砂卵石地层的，形成水上施工平台支撑的辅助钢管桩及钢护筒、形成围护结构的钢板桩、锁口钢管桩等均难以通过常规的施工方法插打至要求的深度而保证结构的安全；双壁钢围堰结构亦难以通过常规的吸泥下沉方式下放至设计要求的标高，因此亟需设计一种用于砂卵石等特殊地层的承台结构及其施工方法，保证施工的安全顺利进行。现有技术参见 CN 108239919 B一种水下承台、构建水下承台的装置及施工方法中记载的结构，该结构比较复杂，且施工难度大、周期长。

发明内容

本发明的提供了一种用于砂卵石地层的承台结构及施工方法，解决了砂卵石地层钻孔平台支撑形成及钢围堰下放到位困难，水下承台施工难以形成干环境的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种用于砂卵石地层的承台结构，包括开挖后的河床，开挖后的河床为倒梯形，开挖后的河床包括河床坡面和河床底面，河床底面上设有双壁围堰，双壁围堰包括双壁钢围堰壁体，双壁钢围堰壁体为双层空腔结构，双壁钢围堰壁体内腔靠近河床底面处设有封底混凝土，封底混凝土上端设有承台，双壁钢围堰壁体顶端设有施工操作平台，河床坡面和双壁钢围堰壁体之间设有第二回填层。

优选的方案中，河床坡面上设有钢筋护网，钢筋护网和双壁钢围堰壁体之间设有三角支撑，三角支撑截面为三角形，三角支撑一端与钢筋护网固定，一端抵靠在双壁钢围堰夹壁混凝土上。

优选的方案中，还包括第一回填层，第一回填层设在钢筋护网、双壁钢围堰壁体和第二回填层之间的三角形区域内，第一回填层填埋三角支撑。

优选的方案中，双壁钢围堰壁体内腔中设有钢护筒，钢护筒为管状结构，钢护筒一端设在施工操作平台上，钢护筒另一端穿过河床底面延伸至砂卵石层中，钢护筒中设有桩基混凝土。

优选的方案中，双壁钢围堰壁体双层空腔结构下端封闭，双层空腔结构内设有双壁钢围堰夹壁混凝土。

优选的方案中，双壁钢围堰壁体双层空腔结构下端水平，双壁钢围堰壁体内壁与外壁的底标高度一致。

优选的方案中，双壁钢围堰壁体内壁和外壁为多个直立布置的板状结构首尾相接组成圆形结构，板状结构缝处密闭，内壁和外壁之间设有支撑杆。

优选的方案中，双壁钢围堰壁体上设有连通器，连通器贯穿双壁钢围堰壁体内壁和外壁。

优选的方案中，双壁钢围堰壁体内腔设有多个双壁钢围堰内支撑，双壁钢围堰内支撑两端抵靠在双壁钢围堰壁体上。

包括用于砂卵石地层的承台结构的施工方法，

S1、开挖船从水面向下开挖，在砂卵石层中挖出开挖后的河床并清理施工区域覆盖层至预定标高；

S2、河床坡面上铺设钢筋护网；

S3、工厂制作双壁围堰并运输至待安装位置附近，起重船吊装双壁围堰至安装在河床底面上；

S4、钢筋护网与双壁钢围堰壁体之间架设三角支撑；

S5、三角支撑位置填埋第一回填层；

S6、第一回填层上填埋第二回填层；

S7、双壁钢围堰壁体顶端安装施工操作平台；

S8、施工操作平台上安装钢护筒；

S9、在河床底面上钻孔并向下跟进钢护筒；

S10、浇筑桩基混凝土至河床底面上方；

S11、浇筑封底混凝土至封底混凝土高度与桩基混凝土接近平齐；

S12、双壁钢围堰壁体内腔抽水；

S13、割掉露出封底混凝土之上的钢护筒；

S14、在封底混凝土上方施工承台。

本发明的有益效果为：采用水面开挖河床的方式，无须等待枯水期或抽干水体，围堰直接下方到位，减少围堰下放难度，缩短工程周期；开挖后的河床坡面放置钢筋护网，防止砂卵石因水流冲击而滑坡；采用两次回填的方式，第一次回填围堰底角，稳定围堰位置，第二次回填回护围堰外壁，加强围堰的强度；围堰侧壁不透水，底部浇筑封底混凝土，保证水下承台施工的干环境。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的步骤一示意图。

图2是本发明的步骤二示意图。

图3是本发明的步骤三示意图。

图4是本发明的步骤四示意图。

图5是本发明的步骤五示意图。

图6是本发明的步骤六示意图。

图7是本发明的步骤七示意图。

图8是本发明的步骤八示意图。

图9是本发明的步骤九示意图。

图10是本发明的步骤十示意图。

图11是本发明的步骤十一示意图。

图12是本发明的步骤十二示意图。

图中：砂卵石层1；水体2；双壁钢围堰壁体3；双壁钢围堰内支撑4；双壁钢围堰夹壁混凝土5；第二回填层6；施工操作平台7；钢护筒8；桩基混凝土9；封底混凝土10；承台11；钢筋护网12；三角支撑13；第一回填层14；河床坡面15；河床底面16；开挖后的河床17；支撑杆18；连通器19；双壁围堰20。

具体实施方式

实施例1：

如图1-12中，一种用于砂卵石地层的承台结构，包括开挖后的河床17，开挖后的河床17为倒梯形，开挖后的河床17包括河床坡面15和河床底面16，河床底面16上设有双壁围堰20，双壁围堰20包括双壁钢围堰壁体3，双壁钢围堰壁体3为双层空腔结构，双壁钢围堰壁体3内腔靠近河床底面16处设有封底混凝土10，封底混凝土10与双壁钢围堰壁体3不透水，双壁围堰20内抽水后可形成干的施工环境，封底混凝土10上端设有承台11，双壁钢围堰壁体3顶端设有施工操作平台7，河床坡面15和双壁钢围堰壁体3之间设有第二回填层6，主要用于加强双壁围堰20外侧强度。

优选的方案中，河床坡面15上设有钢筋护网12，防止砂卵石滚落影响围堰下放，钢筋护网12和双壁钢围堰壁体3之间设有三角支撑13，三角支撑13截面为三角形，三角支撑13一端与钢筋护网12固定，一端抵靠在双壁钢围堰夹壁混凝土5上，固定住双壁围堰20下端。

优选的方案中，还包括第一回填层14，第一回填层14设在钢筋护网12、双壁钢围堰壁体3和第二回填层6之间的三角形区域内，第一回填层14填埋三角支撑13，第一回填层14的设置主要是为了稳定双壁围堰20下端，防止第二回填层6施工前水流冲击围堰造成移动，也可防止第二回填层6回填施工时围堰受到碰撞挤压而移动或倾斜。

优选的方案中，双壁钢围堰壁体3内腔中设有钢护筒8，钢护筒8为管状结构，钢护筒8一端设在施工操作平台7上，钢护筒8另一端穿过河床底面16延伸至砂卵石层1中，钢护筒8中设有桩基混凝土9。

优选的方案中，双壁钢围堰壁体3双层空腔结构下端封闭，双层空腔结构内设有双壁钢围堰夹壁混凝土5，增重围堰结构，便于水下下放。

优选的方案中，双壁钢围堰壁体3双层空腔结构下端水平，双壁钢围堰壁体3内壁与外壁的底标高度一致，保证围堰结构水平。

优选的方案中，双壁钢围堰壁体3内壁和外壁为多个直立布置的板状结构首尾相接组成圆形结构，板状结构缝处密闭，内壁和外壁之间设有支撑杆18，加强抗水压能力。

优选的方案中，双壁钢围堰壁体3上设有连通器19，连通器19贯穿双壁钢围堰壁体3内壁和外壁，平时常闭，需要时打开。

优选的方案中，双壁钢围堰壁体3内腔设有多个双壁钢围堰内支撑4，双壁钢围堰内支撑4两端抵靠在双壁钢围堰壁体3上，加强围堰内部强度。

实施例2：

如图1-12，一种用于砂卵石地层的承台结构的施工步骤如下。

S1、开挖船从水面向下开挖，在砂卵石层1中挖出开挖后的河床17并清理施工区域覆盖层至预定标高；

S2、河床坡面15上铺设钢筋护网12；

S3、工厂制作双壁围堰20并运输至待安装位置附近，起重船吊装双壁围堰20至安装在河床底面16上；

S4、钢筋护网12与双壁钢围堰壁体3之间架设三角支撑13；

S5、三角支撑13位置填埋第一回填层14；

S6、第一回填层14上填埋第二回填层6；

S7、双壁钢围堰壁体3顶端安装施工操作平台7；

S8、施工操作平台7上安装钢护筒8；

S9、在河床底面16上钻孔并向下跟进钢护筒8；

S10、浇筑桩基混凝土9至河床底面16上方；

S11、浇筑封底混凝土10至封底混凝土10高度与桩基混凝土9接近平齐；

S12、双壁钢围堰壁体3内腔抽水；

S13、割掉露出封底混凝土10之上的钢护筒8；

S14、在封底混凝土10上方施工承台11。

实施例3：

一种用于砂卵石地层的承台结构，包括双壁钢围堰壁体3，双壁钢围堰内支撑4，双壁钢围堰夹壁混凝土5，施工操作平台7，钢护筒8；

所述双壁钢围堰壁体3为双层空腔结构，竖直放置，双壁钢围堰壁体3顶端高于施工水位，双壁钢围堰壁体3底端放置于开挖过后的河床上；

所述双壁钢围堰内支撑4，水平放置，固定在双壁钢围堰壁体3内侧；

所述双壁钢围堰夹壁混凝土5灌注于双壁钢围堰壁体3的空腔中；

所述操作平台7水平放置于双壁钢围堰壁体3顶部，并于双壁钢围堰壁体3固定；

所述钢护筒8直立放置于灌注桩所在处，并于操作平台7或双壁钢围堰壁体3固定连接。

优选的方案中，还包括，第二回填料6；

所述第二回填料6填筑于双壁钢围堰壁体3与开挖后的河床中，以增强双壁钢围堰壁体3稳定性。

优选的方案中，进一步包括：

内壁，为板状结构，直立放置，围绕承台外轮廓封闭，结构密闭，保证围堰不透水，同时可作为承台浇筑的模板；

外壁，与内壁结构一致，位于内壁外侧；

竖向肋，竖向固定在内壁及外壁上，为杆件结构，增强竖向强度及刚度；

横向肋，横向固定在内壁及外壁上，为杆件结构，增强横向强度及刚度；

支撑杆18，杆件结构，一端于内壁固定连接，另一端与外壁固定连接，倾斜交错布置，形成稳定是三角形结构；

人行通道，可供施工人员进出围堰。

优选的方案中，双壁钢围堰壁体3设有连通器19，打开时可使围堰内外水位一致。

优选的方案中，双壁钢围堰壁体3底部水平，内壁与外壁的底标高均一致。

优选的方案中，支撑杆18为杆件结构，水平布置，两端与内壁固定连接；连接处与内壁的竖向肋及竖向肋对应；根据受力状态，可设置一层或多层。

优选的方案中，浇筑于双壁钢围堰壁体3的内壁及外壁所形成的空腔中。

优选的方案中，在钢护筒8所在处开孔，满足钢护筒下放要求；结构强度应满足要求，可供施工设备、人员行走。

优选的方案中，钢护筒8为管状结构，直立放置，顶端略高于施工平台7，底端插入到地层中，钻孔桩成孔时，随着孔深加大逐步接长并下放，以抵抗周围卵石层的土压力，防止塌孔。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于砂卵石地层的承台结构，其特征是：包括开挖后的河床（17），开挖后的河床（17）为倒梯形，开挖后的河床（17）包括河床坡面（15）和河床底面（16），河床底面（16）上设有双壁围堰（20），双壁围堰（20）包括双壁钢围堰壁体（3），双壁钢围堰壁体（3）为双层空腔结构，双壁钢围堰壁体（3）内腔靠近河床底面（16）处设有封底混凝土（10），封底混凝土（10）上端设有承台（11），双壁钢围堰壁体（3）顶端设有施工操作平台（7），河床坡面（15）和双壁钢围堰壁体（3）之间设有第二回填层（6）。

2.根据权利要求1所述一种用于砂卵石地层的承台结构，其特征是：河床坡面（15）上设有钢筋护网（12），钢筋护网（12）和双壁钢围堰壁体（3）之间设有三角支撑（13），三角支撑（13）截面为三角形，三角支撑（13）一端与钢筋护网（12）固定，一端抵靠在双壁钢围堰夹壁混凝土（5）上。

3.根据权利要求2所述一种用于砂卵石地层的承台结构，其特征是：还包括第一回填层（14），第一回填层（14）设在钢筋护网（12）、双壁钢围堰壁体（3）和第二回填层（6）之间的三角形区域内，第一回填层（14）填埋三角支撑（13）。

4.根据权利要求1所述一种用于砂卵石地层的承台结构，其特征是：双壁钢围堰壁体（3）内腔中设有钢护筒（8），钢护筒（8）为管状结构，钢护筒（8）一端设在施工操作平台（7）上，钢护筒（8）另一端穿过河床底面（16）延伸至砂卵石层（1）中，钢护筒（8）中设有桩基混凝土（9）。

5.根据权利要求1所述一种用于砂卵石地层的承台结构，其特征是：双壁钢围堰壁体（3）双层空腔结构下端封闭，双层空腔结构内设有双壁钢围堰夹壁混凝土（5）。

6.根据权利要求5所述一种用于砂卵石地层的承台结构，其特征是：双壁钢围堰壁体（3）双层空腔结构下端水平，双壁钢围堰壁体（3）内壁与外壁的底标高度一致。

7.根据权利要求1所述一种用于砂卵石地层的承台结构，其特征是：双壁钢围堰壁体（3）内壁和外壁为多个直立布置的板状结构首尾相接组成圆形结构，板状结构缝处密闭，内壁和外壁之间设有支撑杆（18）。

8.根据权利要求1所述一种用于砂卵石地层的承台结构，其特征是：双壁钢围堰壁体（3）上设有连通器（19），连通器（19）贯穿双壁钢围堰壁体（3）内壁和外壁。

9.根据权利要求1所述一种用于砂卵石地层的承台结构，其特征是：双壁钢围堰壁体（3）内腔设有多个双壁钢围堰内支撑（4），双壁钢围堰内支撑（4）两端抵靠在双壁钢围堰壁体（3）上。

10.根据权利要求1~9任意一项所述一种用于砂卵石地层的承台结构的施工方法，其特征是：

S1、开挖船从水面向下开挖，在砂卵石层（1）中挖出开挖后的河床（17）并清理施工区域覆盖层至预定标高；

S2、河床坡面（15）上铺设钢筋护网（12）；

S3、工厂制作双壁围堰（20）并运输至待安装位置附近，起重船吊装双壁围堰（20）至安装在河床底面（16）上；

S4、钢筋护网（12）与双壁钢围堰壁体（3）之间架设三角支撑（13）；

S5、三角支撑（13）位置填埋第一回填层（14）；

S6、第一回填层（14）上填埋第二回填层（6）；

S7、双壁钢围堰壁体（3）顶端安装施工操作平台（7）；

S8、施工操作平台（7）上安装钢护筒（8）；

S9、在河床底面（16）上钻孔并向下跟进钢护筒（8）；

S10、浇筑桩基混凝土（9）至河床底面（16）上方；

S11、浇筑封底混凝土（10）至封底混凝土（10）高度与桩基混凝土（9）接近平齐；

S12、双壁钢围堰壁体（3）内腔抽水；

S13、割掉露出封底混凝土（10）之上的钢护筒（8）；

S14、在封底混凝土（10）上方施工承台（11）。

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