CN115450249A - 一种繁忙河道裸岩地质条件下的变桩径组合桩的施工方法 - Google Patents

一种繁忙河道裸岩地质条件下的变桩径组合桩的施工方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种繁忙河道裸岩地质条件下的变桩径组合桩的施工方法，涉及河道桩基施工领域，其包括以下步骤：S1、施工定位驳船就位并固定，插打钢护筒；S2、于钢护筒内冲孔，同时钢护筒跟进；S3、桩基清空并下放组合件，组合件包括钢筋笼和固定于钢筋笼顶端的钢管桩，组合件下放到位时，钢筋笼顶端平齐于河床标高；S4、灌注桩基至河床标高；S5、钢管桩作为临时支撑，施工桥梁上部结构；S6、桥梁上部结构施工完成后，水下切割钢管桩。本申请具有降低施工成本以及施工风险的效果。

Description

一种繁忙河道裸岩地质条件下的变桩径组合桩的施工方法
技术领域
本发明涉及河道桩基施工领域，尤其是涉及一种繁忙河道裸岩地质条件下的变桩径组合桩的施工方法。
背景技术
采用桩基础作为临时支撑结构在桥梁支架法施工中应用十分广泛，一般桥梁支架的桩基形式有钢管桩基础、预制管桩基础及灌注桩基础。
但繁忙河道裸岩无覆盖层的特殊地质条件下，钢管桩插打施工困难，在裸岩无覆盖层的特殊地质条件下，钢管桩遇到坚硬岩层时在锤击作用下会在桩底卷口，造成钢桩无法入岩成桩，因此在这一地质条件下通常采用钻孔灌注桩。
钻孔灌注桩施工时的工序如下：
结合图1至图3，通过施工定位驳船1固定钢护筒2，在钢护筒2内冲孔，并护筒跟进，清孔并下放钢筋笼，灌注桩基完成桩基施工，安装支架施工上部结构，桩基拆除时，先河道封航，在桩基预留孔内安装炸药管3，水下爆破清除灌注桩，最后清扫河床。
钻孔灌注桩虽然具有冲孔成桩条件，但在繁忙河道施工时，后期河道清除困难、河床清扫时后期需对灌注桩采用爆破法清除，施工成本高，且在繁忙河道条件下，安全风险大，封航时间长，存在改进空间。
发明内容
为了降低施工成本以及施工风险，本申请提供一种繁忙河道裸岩地质条件下的变桩径组合桩的施工方法。
本申请提供的一种繁忙河道裸岩地质条件下的变桩径组合桩的施工方法采用如下的技术方案：
一种繁忙河道裸岩地质条件下的变桩径组合桩的施工方法，包括以下步骤：
S1、施工定位驳船就位并固定，插打钢护筒；
S2、于钢护筒内冲孔，同时钢护筒跟进；
S3、桩基清空并下放组合件，组合件包括钢筋笼和固定于钢筋笼顶端的钢管桩，组合件下放到位时，钢筋笼顶端平齐于河床标高；
S4、灌注桩基至河床标高；
S5、钢管桩作为临时支撑，施工桥梁上部结构；
S6、桥梁上部结构施工完成后，水下切割钢管桩。
通过采用上述技术方案，将钢管桩与钢筋笼结构结合，既满足桩基受力，同时钢管桩水下割除方便，无需封航及爆破作业，在通航繁忙河道裸岩无覆盖层的特殊地质条件下，优化了施工工序，减少了施工风险，在项目减少施工风险、节约施工成本、加快施工进度上具有显著优势；钢护筒在成桩后可立刻拔除周转利用，相较于普通灌注桩节约了施工成本；解决了混凝土灌注桩和钢管桩的连接问题，无需预埋件过渡，钢管桩的实际大小可根据受力调整，施工方便快捷。
优选的，所述钢管桩底端插套固定于钢筋笼外侧，所述钢筋笼与钢管桩连接部分的直径小于其未与钢管桩连接部分的直径。
通过采用上述技术方案，钢筋笼的直径较大的部分用以保证桩基的稳定性；钢筋笼直径较小的部分的设置为便于实现钢管桩与钢筋笼之间的连接。
优选的，所述钢管桩与钢筋笼点焊固定。
通过采用上述技术方案，实现钢管桩与钢筋笼之间的连接，施工方便，连接稳定性高。
优选的，所述钢筋笼包括上笼体和固定于上笼体底端的下笼体，所述上笼体包括若干呈圆周排布的上纵筋和用于将上纵筋固定的上箍筋，所述下笼体包括若干呈圆周排布的下纵筋和用于将下纵筋固定的下箍筋，所述下纵筋的根数少于上纵筋的根数。
通过采用上述技术方案，将上笼体的上纵筋根数增加，以保证钢筋笼与钢管桩连接处的稳定性，进而确保桥梁施工时，变桩径组合桩作为临时桩基础的稳定性，使桥梁施工顺利进行，航道正常通航。
优选的，步骤S3中，组合件下放到位时，于桩顶设置定位架，保证组合件在混凝土浇筑时的垂度。
通过采用上述技术方案，定位架限制组合件的倾斜，使组合件始终保持竖直状态，进而使得成桩后的变桩径组合桩对桥梁保持最佳支撑效果。
优选的，所述定位架包括套设于钢管桩顶端外侧的定位管和固定于定位管的搭接板，所述搭接板搭接于定位驳船上，所述定位管的外壁与钢护筒的内壁接触。
通过采用上述技术方案，安装定位架时，于钢管桩的正上方竖直下放定位架，使定位管套设于钢管桩外侧，搭接板搭接于定位驳船上，限制定位架继续向下移动，实现对组合件的限位。
优选的，所述步骤S4中，通过高度监测机构监测混凝土的灌注高度，所述高度监测机构包括报警灯以及在到达所述灌注高度时驱动所述报警灯进行报警的超声波驱动电路。
通过采用上述技术方案，当混凝土达到目标灌注高度即河床高度时，超声波驱动电路驱动报警灯进行报警，将混凝土灌注桩部分的高度较为精确的控制在目标灌注高度，切割钢管桩时，切割面与河床标高平齐，方便水下切割时切割面的确定。
优选的，所述超声波驱动电路和所述报警灯设于同一块电路板上，所述电路板设于所述钢护筒上，且使得所述报警灯能够外露于所述钢护筒。
通过采用上述技术方案，将超声波驱动电路和所述报警灯设于同一块电路板上，集成度高，方便安装和拆卸，节省空间。
优选的，所述高度监测机构还包括用于与提升设备连接的连接部、固设于连接部的外垂直杆和固设于连接部的内垂直杆，所述超声波驱动电路单独设于一块电路板，所述电路板固定于内垂直杆底端，所述报警灯固定于内垂直杆的顶端，所述报警灯与超声波驱动电路电连接，所述内垂直杆的底端高度高于外垂直杆的底端高度。
通过采用上述技术方案，竖直下放高度检测机构，使内垂直杆插入于钢管桩内侧，外垂直杆于钢管桩外侧向下垂直插入，当外垂直杆底端抵接于河床时，停止高度检测机构的下放；灌注混凝土，当超声波传感器监测到混凝土灌注至河床面时，报警灯报警，停止灌注，实现对混凝土灌注高度的控制。
优选的，所述超声波驱动电路包括超声波传感器S、稳压管ZD1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一NPN型三极管Q1、第二NPN型三极管Q2、开关和电源VDD，所述超声波传感器S的供电端经所述开关与所述电源VDD电连接，所述超声波传感器S的信号输出端与所述第一电阻R1的一端、所述稳压管ZD1的负极电连接，所述第一电阻R1的另一端与所述第一NPN型三极管Q1的基极电连接，所述NPN型三极管Q1的集电极与所述第二电阻R2的一端、所述第三电阻R3的一端电连接，所述第二电阻R2的另一端经所述开关与所述电源VDD电连接，所述第三电阻R3的另一端与所述NPN型三极管Q2的基极电连接，所述NPN型三极管Q2的集电极与所述第四电阻R4的一端、所述报警灯的一端电连接，所述第四电阻R4的另一端经所述开关与所述电源VDD电连接，所述超声波传感器S的接地端、所述稳压管ZD1的正极、所述NPN型三极管Q1的发射极、NPN型三极管Q2的发射极和所述报警灯的另一端均接地。
通过采用上述技术方案，超声波传感器的超声波波长可根据实际需要进行选择，超声波传感器的安装位置也根据实际情况进行选择，以达到当灌注的桩基到达目标灌注高度时，超声波传感器发出的超声波被灌注的桩基的顶面反射后又被超声波传感器接收，进而能够驱动报警灯报警为目的，若灌注的桩基未到达目标灌注高度，则超声波传感器发出的超声波无法被接收，进而无法驱动报警灯报警，工作人员可根据报警灯是否报警来判断桩基是否灌注到目标灌注高度。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.将钢管桩与钢筋笼结构结合，既满足桩基受力，同时钢管桩水下割除方便，无需封航及爆破作业，在通航繁忙河道裸岩无覆盖层的特殊地质条件下，优化了施工工序，减少了施工风险，在项目减少施工风险、节约施工成本、加快施工进度上具有显著优势；
2.钢护筒在成桩后可立刻拔除周转利用，相较于普通灌注桩节约了施工成本；
3.解决了混凝土灌注桩和钢管桩的连接问题，无需预埋件过渡，钢管桩的实际大小可根据受力调整，施工方便快捷。
附图说明
图1是背景技术中向钢护筒中灌注混凝土的状态示意图。
图2是背景技术中于桩基中安放炸药管的状态示意图。
图3是背景技术中清除灌注桩上部后的状态示意图。
图4是实施例一中插打钢护筒的状态示意图。
图5是实施例一中冲孔的状态示意图。
图6是实施例一中下放组合件的状态示意图。
图7是实施例一中安放料斗并灌注桩基的状态示意图。
图8是实施例一中拔除钢护筒的状态示意图。
图9是实施例一中水下割除钢管桩的状态示意图。
图10是实施例一中的组合件结构的示意图。
图11是实施例二中的高度检测机构的结构及位置示意图。
图12是实施例二中的电路图。
图13是实施例三中的高度检测机构的结构及位置示意图。
附图标记说明：
1、定位驳船；11、缆绳；12、定位锚；13、定位桁架；14、冲孔钻机；141、钻头；15、定位架；151、定位管；152、搭接板；2、钢护筒；3、炸药管；4、组合件；41、钢筋笼；411、上笼体；4111、上纵筋；4112、上箍筋；412、下笼体；4121、下纵筋；4122、下箍筋；42、钢管桩；5、料斗；6、高度监测机构；61、连接部；611、横杆；612、连接块；62、外垂直杆；63、内垂直杆；64、超声波驱动电路；65、报警灯。
具体实施方式
以下结合附图4-12对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种繁忙河道裸岩地质条件下的变桩径组合桩的施工方法。
实施例一
结合图4-图10，一种繁忙河道裸岩地质条件下的变桩径组合桩的施工方法，包括以下步骤：
S1、施工定位驳船1就位并抛锚固定，将通过缆绳11连接的定位锚12固定于河床后，于定位驳船1上固定呈倒U型设置的定位桁架13，竖直插打钢护筒2，定位桁架13用于确保钢护筒2插打时的垂直度。
S2、在定位驳船1上安装冲孔钻机14，冲孔钻机14的钻头141于钢护筒2内冲孔，同时钢护筒2跟进一定深度防止漏浆。
S3、清空桩基中的碎石、淤泥等杂质，并竖直下放组合件4，组合件4下放到位时，钢筋笼41顶端平齐于河床标高，吊装下放组合件4时，于组合件4顶端设置分配梁，并对分配梁进行吊装；
其中，组合件4包括钢筋笼41和钢管桩42，钢管桩42固定于钢筋笼41顶端。
具体的，参照图10，钢筋笼41包括下笼体412和固定于下笼体412顶端的上笼体411，上笼体411底端与下笼体412套接固定。上笼体411包括若干呈圆周排布的上纵筋4111和套接固定于上纵筋4111外侧的上箍筋4112，下笼体412包括若干呈圆周排布的下纵筋4121和套接固定于下纵筋4121外侧的下箍筋4122，下箍筋4122的根数小于上箍筋4112的根数。本实施例中，上箍筋4112的根数等于下箍筋4122根数的两倍，以确保钢筋笼41与钢管桩42连接的位置的稳定性。
下笼体412自下而上直径保持直径不变，上笼体411与下笼体412连接的部分为下部，上笼体411未与下笼体412连接的部分为上部，上笼体411的下部直径大于上笼体411的上部直径，且上笼体411的下部直径与上笼体411的直径相同，以保证桩基稳定性的同时，便于实现钢筋笼41与钢管桩42之间的连接。
钢管桩42底端插套固定于钢筋笼41外侧，钢管桩42与钢筋笼41之间采用点焊固定。
S4、于桩顶设置用于防止组合件4倾斜的定位架15；
其中，参照图7，定位架15包括定位管151和固定于定位管151外壁的搭接板152，搭接板152于定位管151的两侧对称设置有两个；定位管151套设于钢管桩42外侧，定位管151的外壁与钢护筒2的内壁接触，竖直下放定位架15，直至搭接板152搭接于定位驳船1上。
S5、安放料斗5，并灌注混凝土直至达到河床标高。
S6、拔除钢护筒2，变桩径组合桩作为桥梁支架的临时支撑基础施工桥梁上部结构。
S7、桥梁上部结构施工完成后，沿河床标高水下切割钢管桩42。
通过将桩体设为包括钢管桩42和钢筋笼41结构的变桩径组合桩，针对灌注桩拆除困难的缺点，该方法将混凝土灌注桩施工到河床面，河床以上部分采用钢管桩42替代，满足了桩基受力，钢护筒2可以拔除周转使用，同时钢管桩42水下割除方便，无需封航及爆破作业，在项目减少施工风险、节约施工成本、加快施工进度上具有显著优势。
实施例二
结合图11和12，一种繁忙河道裸岩地质条件下的变桩径组合桩的施工方法，与实施例一不同之处在于，步骤S4中，通过高度监测机构6监测混凝土的灌注高度，将混凝土灌注桩部分的高度较为精确的控制在目标灌注高度即河床标高处，切割钢管桩42时，切割面与河床标高平齐，方便水下切割时切割面的确定。
高度监测机构6包括位于同一块电路板上的报警灯65以及超声波驱动电路64，超声波驱动电路64用于在混凝土到达目标灌注高度时驱动报警灯65进行报警。具体的，电路板设于钢护筒2的内壁，且报警灯65外露于钢护筒2，利于施工人员观察报警灯65是否报警。
实施例三
结合图12和图13，一种繁忙河道裸岩地质条件下的变桩径组合桩的施工方法，与实施例二不同之处在于，超声波驱动电路64单独设于一块电路板。
高度监测机构6还包括连接部61、外垂直杆62和内垂直杆63。
连接部61用于与提升设备连接，本实施例中，提升设备可以为液压提升机，连接部61包括水平设置的横杆611和用于与液压提升机的输出端连接的连接块612，连接块612固定于横杆611。
外垂直杆62位于钢护筒2外侧，内垂直杆63位于钢管桩42内侧，外垂直杆62和内垂直杆63分别固定于横杆611的两端。内垂直杆63的长度小于外垂直杆62的长度。
电路板固定于内垂直杆63底端，报警灯65固定于内垂直杆63的顶端，报警灯65与超声波驱动电路64电连接。
为便于线路连接，内垂直杆63设为内腔中空的杆体。
超声波驱动电路64包括超声波传感器S、稳压管ZD1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一NPN型三极管Q1、第二NPN型三极管Q2、开关和电源VDD，超声波传感器S的供电端经开关与电源VDD电连接，超声波传感器S的信号输出端与第一电阻R1的一端、稳压管ZD1的负极电连接，第一电阻R1的另一端与第一NPN型三极管Q1的基极电连接，NPN型三极管Q1的集电极与第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端电连接，第二电阻R2的另一端经开关与电源VDD电连接，第三电阻R3的另一端与NPN型三极管Q2的基极电连接，NPN型三极管Q2的集电极与第四电阻R4的一端、报警灯65的一端电连接，第四电阻R4的另一端经开关与电源VDD电连接，超声波传感器S的接地端、稳压管ZD1的正极、NPN型三极管Q1的发射极、NPN型三极管Q2的发射极和报警灯65的另一端均接地。
其中，为了避免接线，电源VDD可以采用电池。
需要监测混凝土的灌注高度时，通过液压提升机竖直下放高度监测机构6，使内垂直杆63插入于钢管桩42内侧，外垂直杆62于钢管桩42外侧向下垂直插入，当外垂直杆62底端抵接于河床时，停止高度检测机构的下放；灌注混凝土，一旦混凝土的灌注高度进入超声波传感器64的监测范围时，超声波驱动电路64驱动报警灯65实现报警，能有效的对混凝土的灌注高度起到报警作用，从而提醒施工人员混凝土已灌注至河床面，可以停止灌注。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种繁忙河道裸岩地质条件下的变桩径组合桩的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、施工定位驳船(1)就位并固定，插打钢护筒(2)；
S2、于钢护筒(2)内冲孔，同时钢护筒(2)跟进；
S3、桩基清空并下放组合件(4)，组合件(4)包括钢筋笼(41)和固定于钢筋笼(41)顶端的钢管桩(42)，组合件(4)下放到位时，钢筋笼(41)顶端平齐于河床标高；
S4、灌注桩基至河床标高；
S5、钢管桩(42)作为临时支撑，施工桥梁上部结构；
S6、桥梁上部结构施工完成后，水下切割钢管桩(42)。
2.根据权利要求1所述的一种繁忙河道裸岩地质条件下的变桩径组合桩的施工方法，其特征在于：所述钢管桩(42)底端插套固定于钢筋笼(41)外侧，所述钢筋笼(41)与钢管桩(42)连接部(61)分的直径小于其未与钢管桩(42)连接部(61)分的直径。
3.根据权利要求2所述的一种繁忙河道裸岩地质条件下的变桩径组合桩的施工方法，其特征在于：所述钢管桩(42)与钢筋笼(41)点焊固定。
4.根据权利要求1所述的一种繁忙河道裸岩地质条件下的变桩径组合桩的施工方法，其特征在于：所述钢筋笼(41)包括上笼体(411)和固定于上笼体(411)底端的下笼体(412)，所述上笼体(411)包括若干呈圆周排布的上纵筋(4111)和用于将上纵筋(4111)固定的上箍筋(4112)，所述下笼体(412)包括若干呈圆周排布的下纵筋(4121)和用于将下纵筋(4121)固定的下箍筋(4122)，所述下纵筋(4121)的根数少于上纵筋(4111)的根数。
5.根据权利要求1所述的一种繁忙河道裸岩地质条件下的变桩径组合桩的施工方法，其特征在于：步骤S3中，组合件(4)下放到位时，于桩顶设置定位架(15)，保证组合件(4)在混凝土浇筑时的垂度。
6.根据权利要求5所述的一种繁忙河道裸岩地质条件下的变桩径组合桩的施工方法，其特征在于：所述定位架(15)包括套设于钢管桩(42)顶端外侧的定位管(151)和固定于定位管(151)的搭接板(152)，所述搭接板(152)搭接于定位驳船(1)上，所述定位管(151)的外壁与钢护筒(2)的内壁接触。
7.根据权利要求1所述的一种繁忙河道裸岩地质条件下的变桩径组合桩的施工方法，其特征在于：所述步骤S4中，通过高度监测机构(6)监测混凝土的灌注高度，所述高度监测机构(6)包括报警灯(65)以及在到达所述灌注高度时驱动所述报警灯(65)进行报警的超声波驱动电路(64)。
8.根据权利要求7所述的一种繁忙河道裸岩地质条件下的变桩径组合桩的施工方法，其特征在于：所述超声波驱动电路(64)和所述报警灯(65)设于同一块电路板上，所述电路板设于所述钢护筒(2)上，且使得所述报警灯(65)能够外露于所述钢护筒(2)。
9.根据权利要求7所述的一种繁忙河道裸岩地质条件下的变桩径组合桩的施工方法，其特征在于：所述高度监测机构(6)还包括用于与提升设备连接的连接部(61)、固设于连接部(61)的外垂直杆(62)和固设于连接部(61)的内垂直杆(63)，所述超声波驱动电路(64)单独设于一块电路板，所述电路板固定于内垂直杆(63)的底端，所述报警灯(65)固定于内垂直杆(63)的顶端，所述报警灯(65)与超声波驱动电路(64)电连接，所述内垂直杆(63)的底端高度高于外垂直杆(62)的底端高度。
10.根据权利要求7或8或9所述的一种繁忙河道裸岩地质条件下的变桩径组合桩的施工方法，其特征在于：所述超声波驱动电路(64)包括超声波传感器S、稳压管ZD1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一NPN型三极管Q1、第二NPN型三极管Q2、开关和电源VDD，所述超声波传感器S的供电端经所述开关与所述电源VDD电连接，所述超声波传感器S的信号输出端与所述第一电阻R1的一端、所述稳压管ZD1的负极电连接，所述第一电阻R1的另一端与所述第一NPN型三极管Q1的基极电连接，所述NPN型三极管Q1的集电极与所述第二电阻R2的一端、所述第三电阻R3的一端电连接，所述第二电阻R2的另一端经所述开关与所述电源VDD电连接，所述第三电阻R3的另一端与所述NPN型三极管Q2的基极电连接，所述NPN型三极管Q2的集电极与所述第四电阻R4的一端、所述报警灯(65)的一端电连接，所述第四电阻R4的另一端经所述开关与所述电源VDD电连接，所述超声波传感器S的接地端、所述稳压管ZD1的正极、所述NPN型三极管Q1的发射极、NPN型三极管Q2的发射极和所述报警灯(65)的另一端均接地。
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