CN112709252A - 一种半水淹陡峻岩质边坡内的承台施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半水淹陡峻岩质边坡内的承台施工方法，主要包括由以下步骤组成：防护桩施工、防护桩整体连接施工、注浆止水施工、承台基础施工。该半水淹陡峻岩质边坡内的承台施工方法，在陡峭岩质边坡上采用跳插法插打钢管防护桩，防护桩之间采用素混凝土方桩，连接成整体，同时施作内支撑，形成稳定围堰挡水结构。随后将水下封底和注浆止水技术结合使用，形成封闭隔水的承台作业平台。该半水淹陡峻岩质边坡内的承台施工方法能够形成稳定的施工平台，且防护筑岛面积小、工程量小。利用组合式的水中半圈围堰，减少钢结构用量、因地制宜、工序简单且安全可控。

Description

一种半水淹陡峻岩质边坡内的承台施工方法

技术领域

本发明涉及深水承台施工领域，特别涉及一种半水淹陡峻岩质边坡内的承台施工方法。

背景技术

近年来，随着我国铁路快速路网的大规模建设，桥梁建设的飞速发展，大量跨江河、跨既有线路大桥纷纷兴建，拱桥作为跨越能力较大、耐久性好且养护和维修费用少的桥梁，在各路网中越来越频繁的采用。

对于一种半水淹的陡峭岩质边坡的深水承台施工，国内外较为少见，一般采用：1)通过抛填石笼，填石筑岛，止水后开挖承台基础；2)将承台所处区域内土石水下爆破清理干净，然后下钢围堰施工承台基础。

两种施工方法都存在缺点，填石筑岛需向江中倾填大量土石方，受水深陡峭边坡影响，施工难度大，抛填边坡不稳定，且不适合于在电站库区使用。而水下爆破难度极大，不适用于有裂隙破碎带；基地处理难度大，钢围堰在水流较急的地方定位困难，钢围堰底部与水下地形契合度不易控制，止水困难，危险性大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半水淹陡峻岩质边坡内的承台施工方法，便于实现一种操作简单、安全可靠的承台施工方法。

本发明所采用的技术方案是：一种半水淹陡峻岩质边坡内的承台施工方法，包括以下步骤：

S10、防护桩施工：在边坡的两处位置插打钢管桩，将导向架固定于两处钢管桩上，两个导向架的延伸方向相交于边坡外的一点，将新的钢管桩沿导向架沉入边坡里，对应边坡位置进行冲孔，将管桩钢筋笼下放至钢管桩内，浇注混凝土使防护桩底端植入基岩中，重复以上工序，直至多个防护桩围合形成围堰的基础支柱；

S20、防护桩整体连接施工：防护桩施工完成后，冲击防护桩之间的部分形成基槽，沿钢管桩上的导向架安装连接构件和模板，灌注模板间混凝土，随后在防护桩顶部施工冠梁，最后灌注围堰内的封底混凝土；

S30、注浆止水施工：围堰施工完毕后在围堰与岸上两端注浆密实；

S40、承台基础施工：分层开挖承台基础，同时施工钢内支撑。

有益效果：本申请中的半水淹陡峻岩质边坡内的承台施工方法，在陡峭岩质边坡上采用跳插法插打钢管防护桩，防护桩之间采用素混凝土方桩且施工冠梁，连接成整体，同时施作钢内支撑，形成稳定围堰挡水结构。随后将水下封底和注浆止水技术结合使用，形成封闭隔水的承台作业平台。该半水淹陡峻岩质边坡内的承台施工方法能够形成稳定的施工平台，且防护筑岛面积小、工程量小。利用组合式的水中半圈围堰，减少钢结构用量、因地制宜、工序简单且安全可控。

进一步地，所述步骤S10之前还包括：步骤S1、水下地形测绘：施工前完成水下地形测绘工作，分析出承台的施工位置。

进一步地，所述步骤S10中防护桩施工采用导向沉放施工方法，沉放前先计算出每条钢管桩的坐标，在两岸大堤上针对各桩分别布置一条基线，基线上的每一个观测点用全站仪精确测量其坐标位置，并用水准仪测出其高程，计算出每一根桩上观测点的坐标及交会角，并汇总成表供观测钢管桩使用。

进一步地，所述步骤S10中通过水下灌注桩的方法施工防护桩，将钻机的钻头中心对准钢管桩中心，钻进成孔，将管桩钢筋笼对准钻孔中心下放，最后采用导管法灌注水下混凝土。

进一步地，所述步骤S10中浇注混凝土前，在管桩钢筋笼顶部与钢管桩之间焊接多根主筋。

进一步地，所述步骤S20中冠梁施工时，在防护桩顶端焊接多根钢筋，并将多根钢筋与冠梁钢筋笼固定连接。

进一步地，所述步骤S20中的所述连接构件与钢管桩贴紧，并通过焊接密封连接。

进一步地，所述步骤S20中冲击防护桩之间的部分形成基槽与所述步骤S10中的防护桩施工同时进行，所述步骤S20中采用方形钻头，保持高频低幅的缓慢冲击。

进一步地，所述步骤S20中基槽形成后进行清底与模板安装，内外侧模板与模板间桁架整体吊装下放；模板和桁架的连接一侧通过卡口卡接，在钢轨内插入一侧模板和桁架，然后再沿着桁架的槽钢轨道打插入另一侧模板。

进一步地，所述步骤S30中采用水泥-水玻璃双液浆作为注浆材料，地质钻机垂直钻孔，袖阀管后退式分段注浆方法进行处理，注浆孔在竖向群桩外侧呈梅花状布置三排。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明：

图1为本发明实施例的施工流程图；

图2为本发明实施例的七字形钢管桩示意图；

图3为本发明实施例的铣刨施工立面图；

图4为本发明实施例的钢管桩连接构件平面图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1至图4,本发明提供一种半水淹陡峻岩质边坡内的承台施工方法，包括以下步骤：

S10、防护桩1施工：在边坡的两处位置插打钢管桩，将导向架固定于两处钢管桩上，两个导向架的延伸方向相交于边坡外的一点，将新的钢管桩沿导向架沉入边坡里，对应边坡位置进行冲孔，将管桩钢筋笼下放至钢管桩内，浇注混凝土使防护桩1底端植入基岩中，重复以上工序，直至多个防护桩1围合形成围堰的基础支柱；

S20、防护桩1整体连接施工：防护桩1施工完成后，冲击防护桩1之间的部分形成基槽，沿钢管桩上的导向架安装连接构件2和模板4，灌注模板4间混凝土，随后在防护桩1顶部施工冠梁，最后灌注围堰内的封底混凝土；

S30、注浆止水施工：围堰施工完毕后在围堰与岸上两端注浆密实；

S40、承台基础施工：分层开挖承台基础，同时施工钢内支撑。

该半水淹陡峻岩质边坡内的承台施工方法，在陡峭岩质边坡上采用跳插法插打钢管防护桩1，防护桩1之间采用素混凝土方桩且施工冠梁，连接成整体，同时施作钢内支撑，形成稳定围堰挡水结构。随后将水下封底和注浆止水技术结合使用，形成封闭隔水的承台作业平台。该半水淹陡峻岩质边坡内的承台施工方法能够形成稳定的施工平台，且防护筑岛面积小、工程量小。利用组合式的水中半圈围堰，减少钢结构用量、因地制宜、工序简单且安全可控。

具体的，该步骤S10中防护桩1设置有十六根，施工的位置分别命名为1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#、10#、11#、12#、13#、14#、15#、16#。从1#、2#、3#一直到16#，再从16#直接回到1#之间的连线形成一相对边坡外伸的三角形，防护桩1是通过钻机从上下游同时施工的。先施工好1#和16#位置的防护桩1后，将导向架固定于1#和16#位置的钢管桩上，通过导向架的导向进行2#和15#钢管桩的插入，最后进行钻孔、浇注和封顶，最终形成2#和15#位置的防护桩1，重复以上工序直至围合形成围堰的基础支柱，后钢管桩沿导向架的插入与前钢管转进行钻孔、浇注和封顶等施工可以同步进行，提高了施工效率。

优选的，步骤S10之前还包括：步骤S1、水下地形测绘：施工前完成水下地形测绘工作，分析出承台的施工位置。根据水下地形测绘结果，切割护筒底部与地形大致相当，使钢管桩底部能与河床贴合，保证受力均衡。

优选的，步骤S10中防护桩1施工采用导向沉放施工方法，沉放前先计算出每条钢管桩的坐标，在两岸大堤上针对各桩分别布置一条基线，基线上的每一个观测点用全站仪精确测量其坐标位置，并用水准仪测出其高程，计算出每一根桩上观测点的坐标及交会角，并汇总成表供观测钢管桩使用。钢管桩沉放时，在正面布置一台全站仪观测定位，侧面设置两台经纬仪校核，通过经纬仪配合能够精确的沉放钢管桩。钢管桩沉放时振动锤中心和钢管桩中心轴应尽量保持在同一直线上；每一根钢管桩的下沉应连续，不可中途停顿过久，以免土的摩阻力恢复，继续下沉困难。沉放过程加强观测，钢管桩偏位不得大于10厘米，垂直度不得低于0.1％。

优选的，步骤S10中通过水下灌注桩的方法施工防护桩1，将钻机的钻头中心对准钢管桩中心，钻进成孔，施工作业分班连续进行，施工过程需一次完成，不在中途停顿，如因故须停止钻进时，将钻头提升放至孔外，以免被泥浆埋住钻头。随后将管桩钢筋笼对准钻孔中心下放，应对准孔位中心，采用正、反旋转慢慢地逐步下放，放至设计标高后立即固定。最后采用导管法灌注水下混凝土，导管吊装前进行试拼，检查接口连接是否严密牢固，导管吊放完毕后再次检查孔底沉渣厚度，如不满足要求即进行第二次清孔。

具体的，在步骤S10中遇斜岩时，钻孔前，在钢管桩内灌注部分混凝土，混凝土沿斜面流出，逐渐堆积后将间隙堵死，再将护筒填充一定高度的混凝土然后冲桩。避免遇到陡坡斜岩时，护筒与岩面之间的间隙影响钢管桩内的混凝土浇灌。

优选的，在步骤S10中浇注混凝土前，在管桩钢筋笼顶部与钢管桩之间焊接多根主筋。避免管桩钢筋笼在浇注混凝土时上浮，增加整体的固结力。

优选的，在步骤S20中冠梁施工时，在防护桩1顶端焊接多根钢筋，并将多根钢筋与冠梁钢筋笼固定连接，安装冠梁将防护桩1与防护桩1之间的混凝土桩连接，增大了围堰的整体稳定性，该防护桩1顶部焊接有多根钢筋，通过钢筋与冠梁钢筋笼固定连接，提高了连接紧固性。

优选的，步骤S20中的连接构件2与钢管桩贴紧，并通过焊接密封连接。通过焊接提高连接构件2与钢管桩之间的密封性，从而满足设计及规范要求。

优选的，步骤S20中冲击防护桩1之间的部分形成基槽的施工与步骤S10中的防护桩1施工同时进行，节省了施工时间。步骤S20中采用方形钻头，保持高频低幅的缓慢冲击。该方形钻头沿预先焊接好的连接构件2与模板4之间形成的导向槽下放至河床底部，保持高频低幅的缓慢冲击能够保持钻头振动，不对两侧钢管桩造成影响。

优选的，步骤S20中基槽形成后进行清底与模板4安装，内外侧模板4与模板4间桁架3整体吊装下放；模板4和桁架3通过卡口卡接，在连接构件2内插入一侧模板4和桁架3，然后再沿着桁架3的槽钢轨道打插入另一侧模板4。对于基槽内外侧有高差的情况，可通过捶打外侧模板4使外侧模板4尽可能与河床面密贴。

优选的，步骤S30中采用水泥-水玻璃双液浆作为注浆材料，地质钻机垂直钻孔，袖阀管后退式分段注浆方法进行处理，注浆孔在竖向群桩外侧呈梅花状布置三排。防止拱座基坑开挖过程中不断渗水，提高了注浆效率。

本发明提供一种具体实施例，一种半水淹陡峻岩质边坡内施工深水埋置式承台的新方法，位于藏木雅鲁藏布江双线特大桥，小里程左侧拱座基础采用埋置式承台基础，结构异形，承台底长18m，宽11m，底面标高3300.03m；承台靠江侧壁从底部垂直向上6.5m，然后向跨中方向折414后延伸8m到达承台角点，此处标高3310.53m。下游的水电站水库最高水位3310m，拱座平台标高3312m，均高于承台底标高，需进行承台开挖施工。由于承台部分位于水中，需在承台开挖施工前进行处理，形成一闭合的施工平台。水库水深达60m，且小里程岸边坡自然坡度达704角度，不易筑岛；边坡为岩质，不易插打钢管桩，需要逐个钻孔施工桩基，形成一个闭合的施工平台。

施工时将承台水下的一角的外面插打一圈成七字形的钢管桩，钢管桩之间采用模板4通过咬合连接，用水下导管在咬合处内部填充水下砼封堵，施工冠梁，冠梁平面为三角形桁架3，三角形两边伸出端抵住山体微风化基岩上。在钢管桩与山体交界处注浆止水，分层开挖承台基坑，同时由上而下分层设置三角撑。施工顺序如下：

(1)水下地形测绘；

(2)防护桩1施工；

(3)防护桩1整体连接施工；

(4)注浆止水施工；

(5)承台基础施工。

具体的，在防护桩1施工步骤中，钢管桩上端用型钢导向架与岸边已钻孔稳固的钢管桩上端焊接固定，安装冲击钻机冲孔。钢管桩沉放用50t履带吊。履带吊就位后，先期依靠钢管桩重力插入覆盖层中。如遇斜岩时，则从钢管内向下端灌入水下混凝土，并使水下混凝土从斜基岩面上的空隙流去，将钢管桩下端固定住。一根桩冲孔灌注完成后，再利用型钢导向架将下一根钢管桩固定，循环进行下一根桩冲孔施工。

导向架施工步骤为：

①导向架与冲孔钻基采用履带吊整体调运至已浇筑钢护筒顶部；

②导向架上下抱箍与钢护筒紧密贴实，螺栓上紧。

③测量放样,桩中心偏距不得大于设计要求；钢护筒沿导向架沉放。

④钻机定位后视倾角安装配重。

水下灌注桩施工步骤为：

①钻机就位

a.钻机就位前，对主要机具进行检查、维修与安装，并进行检查全套设施的就位情况及水电供应是否接通。检查完毕后，钻机就位，就位后钻机底架应垫平，保持稳定，使其不产生偏移和沉陷。

b.调整钻机的钻头中心应对准钢管桩底中心，其偏差不得大于2cm，并应符合技术规范的要求。

②钻进成孔

a.钻进成孔过程中，及时在钻孔记录表中记录下钻机作业时间、入岩标高等数据。当达到设计要求的标高时，将岩样及岩样名称、入岩深度、终孔标高等数据整理归档，做终孔检查。

b.施工作业分班连续进行，施工过程一次完成，不在中途停顿，如确因故须停止钻进时，将钻头提升放至孔外，以免被泥浆埋住钻头。

c.及时详细填写钻孔施工记录，交接班时交代钻进情况及下一班应注意的事项。

d.遇上陡坡斜岩，护筒与岩面可能存在间隙，为保证施工顺利可在护筒内灌注部分混凝土，混凝土沿斜面流出，逐渐堆积后将间隙堵死，再将护筒填充一定高度的混凝土然后冲桩。

③管桩钢筋笼制作

管桩钢筋笼制作要符合《铁路混凝土工程施工质量验收标准》要求。钢筋制作在加工场进行，加工要符合图纸尺寸要求，笼体完整牢固。为使管桩钢筋笼有足够的刚度以保证在运输和吊放过程中不产生变形，每隔2m设置一道加强箍。

④管桩钢筋笼吊放

成孔检测合格后进行安放管桩钢筋笼工作。管桩钢筋笼安放时需注意以下几点：

a.管桩钢筋笼安放标高，由钢管桩顶端处的标高来计算，安放时必须保证钢管桩顶部的设计标高，允许误差为±100mm。

b.管桩钢筋笼下放时，应对准孔位中心，采用正、反旋转慢慢地逐步下放，放至设计标高后立即固定。

c.为防止管桩钢筋笼在浇注混凝土时上浮，在管桩钢筋笼顶部焊几条主筋在钢管桩上，增加固结力。

⑤灌注混凝土

采用导管法灌注水下混凝土。

a.导管吊装前进行试拼，检查接口连接是否严密牢固，若接口胶垫有破损，更换后使用。

b.导管吊放完毕后再次检查孔底沉渣厚度，如不满足要求即进行第二次清孔。

c.在导管上端连接砼漏斗，其容量必须满足储存首批砼数量的要求。灌注砼时确保有足够的砼储备量，以保证桩基砼浇筑的连续性及桩基的施工质量。

d.灌注砼期间，保持井内水头，防止灌注过程中塌孔。灌注首批砼时导管下口至孔底的距离为25～40cm，导管埋入砼中的深度不小于1m。

e.砼的灌注连续进行，有短时间停歇时，经常小幅上下抽动导管，使混凝土保持足够的流动性。当导管底埋置于混凝土的深度较大时，开始将导管提升。提升速度不能过快，提升后导管的埋深不小于2m且不大于6m。

f.灌注的桩顶标高预加0.5～1m的桩头砼。

具体的，防护桩1整体连接施工的具体施工步骤：

①防护桩1施工完成后，用小锤子冲击防护桩1间部分形成基槽，冲击不到部位配以射水清基。

②沿着钢管桩上导向槽捶打型钢。

③安装模板4。

④采用水下导管法灌注模板4间混凝土。

⑤施工冠梁，将防护桩1与隔板连接成一个整体。

⑥灌注围堰内封底混凝土。

其中，型钢进场后需进行加工，要求与钢护筒进行密贴，并进行焊接连接，焊缝质量满足设计及规范要求。河床顶部铣刨时候紧跟着防护桩1施工进行，采用1*1*1m小方型钻头，钻机与防护桩1施工同等级；方桩沿预先焊接好的导向槽下放至河床顶部，铣刨过程中，钻机保持“高频低幅”缓慢冲击，保证钻头振动不对两侧护筒造成影响。方桩铣刨完毕后，换作小钻锤，对方桩未能铣刨的部位进行补钻，施工方法与方桩铣刨施工一致。

为保证岩层与混凝土之间的粘结，铣刨完毕后对冲击不到位的部位配以射水清底。清底完成后，沿着钢护筒上的∠50×6角钢导向槽捶打I16型钢，测量宽度和深度后再加工模板4。内外侧模板4与模板4间桁架3整体吊装下放；模板4和桁架3的连接一侧通过卡口卡接，在I16型钢轨内插入一侧模板4和桁架3，然后再沿着桁架3的槽钢轨道打插入另一侧模板4，对于基槽内外侧有高差的情况，可通过捶打外侧模板4使外侧模板4尽可能与河床面密贴。

具体的，注浆止水施工时，围堰施工完毕后在围堰与岸上两端注浆密实。为防止拱座基坑开挖过程中不断渗水，竖向群桩施工后需在其周围进行注浆止水。注浆止水采用普通水泥-水玻璃双液浆作为注浆材料，地质钻机垂直钻孔，袖阀管后退式分段注浆方法进行处理。注浆孔在竖向群桩外侧呈梅花状布置三排。

具体的，承台基础施工时，分层开挖拉萨岸左侧承台基础，同时施作内支撑加强防护桩1稳定性。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在该技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种半水淹陡峻岩质边坡内的承台施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10、防护桩施工：在边坡的两处位置插打钢管桩，将导向架固定于两处钢管桩上，两个导向架的延伸方向相交于边坡外的一点，将新的钢管桩沿导向架沉入边坡里，对应边坡位置进行冲孔，将管桩钢筋笼下放至钢管桩内，浇注混凝土使防护桩底端植入基岩中，重复以上工序，直至多个防护桩围合形成围堰的基础支柱；

S20、防护桩整体连接施工：防护桩施工完成后，冲击防护桩之间的部分形成基槽，沿钢管桩上的导向架安装连接构件和模板，灌注模板间混凝土，随后在防护桩顶部施工冠梁，最后灌注围堰内的封底混凝土；

S30、注浆止水施工：围堰施工完毕后在围堰与岸上两端注浆密实；

S40、承台基础施工：分层开挖承台基础，同时施工钢内支撑。

2.根据权利要求1所述的半水淹陡峻岩质边坡内的承台施工方法，其特征在于：所述步骤S10之前还包括：步骤S1、水下地形测绘：施工前完成水下地形测绘工作，分析出承台的施工位置。

3.根据权利要求1所述的半水淹陡峻岩质边坡内的承台施工方法，其特征在于：所述步骤S10中防护桩施工采用导向沉放施工方法，沉放前先计算出每条钢管桩的坐标，在两岸大堤上针对各桩分别布置一条基线，基线上的每一个观测点用全站仪精确测量其坐标位置，并用水准仪测出其高程，计算出每一根桩上观测点的坐标及交会角，并汇总成表供观测钢管桩使用。

4.根据权利要求3所述的半水淹陡峻岩质边坡内的承台施工方法，其特征在于：所述步骤S10中通过水下灌注桩的方法施工防护桩，将钻机的钻头中心对准钢管桩中心，钻进成孔，将管桩钢筋笼对准钻孔中心下放，最后采用导管法灌注水下混凝土。

5.根据权利要求4所述的半水淹陡峻岩质边坡内的承台施工方法，其特征在于：所述步骤S10中浇注混凝土前，在管桩钢筋笼顶部与钢管桩之间焊接多根主筋。

6.根据权利要求1所述的半水淹陡峻岩质边坡内的承台施工方法，其特征在于：所述步骤S20中冠梁施工时，在防护桩顶端焊接多根钢筋，并将多根钢筋与冠梁钢筋笼固定连接。

7.根据权利要求1所述的半水淹陡峻岩质边坡内的承台施工方法，其特征在于：所述步骤S20中的所述连接构件与钢管桩贴紧，并通过焊接密封连接。

8.根据权利要求1所述的半水淹陡峻岩质边坡内的承台施工方法，其特征在于：所述步骤S20中冲击防护桩之间的部分形成基槽与所述步骤S10中的防护桩施工同时进行，所述步骤S20中采用方形钻头，保持高频低幅的缓慢冲击。

9.根据权利要求1所述的半水淹陡峻岩质边坡内的承台施工方法，其特征在于：所述步骤S20中基槽形成后进行清底与模板安装，内外侧模板与模板间桁架整体吊装下放；模板和桁架的连接一侧通过卡口卡接，在钢轨内插入一侧模板和桁架，然后再沿着桁架的槽钢轨道打插入另一侧模板。

10.根据权利要求1所述的半水淹陡峻岩质边坡内的承台施工方法，其特征在于：所述步骤S30中采用水泥-水玻璃双液浆作为注浆材料，地质钻机垂直钻孔，袖阀管后退式分段注浆方法进行处理，注浆孔在竖向群桩外侧呈梅花状布置三排。

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