CN116201161A - 复杂地质条件下钢栈桥基础施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种复杂地质条件下钢栈桥基础施工方法，包括以下的步骤：搭设板凳式矮栈桥；在矮栈桥的一侧搭建同类型钻孔平台，所述钻孔平台和矮栈桥相接；在钻孔平台上进行高栈桥的基桩施工，基桩采用旋挖钻引孔，浇筑握裹式钢管混凝土锚固桩，高栈桥的基桩施工完成后，拆除钻孔平台；搭设高栈桥，在高栈桥搭设完毕后，拆除矮栈桥。本发明通过枯水期先搭设矮栈桥，并利用矮栈桥进行高栈桥锚桩施工，枯水期形成高矮栈桥共存的局面，洪水期高栈桥具备足够的抗洪能力。

Description

复杂地质条件下钢栈桥基础施工方法

技术领域

本发明涉及栈桥施工技术领域，具体涉及复杂地质条件下钢栈桥基础施工方法。

背景技术

长江上游及其支流等山区河流修建桥梁搭设栈桥时，由于洪水期河流水位存在暴涨暴落特点，栈桥大都设计为高栈桥。近些年长江及其支流四川段在建桥梁栈桥的实际使用情况，栈桥被洪水冲垮的事件比比皆是。皆是由于现场地形较复杂，施工水域存在裸露礁石、砂卵石覆盖层及卵石，导致栈桥设计时其抗洪能力不足或没有很好的工艺去实现栈桥基础钢管桩锚固，血的教训历历在目。

因此，如何能够解决山区河流在大流速、高水头及大悬臂下的度洪安全问题，成为本领域人员有待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：复杂地质条件下钢栈桥基础施工方法，包括以下的步骤：

搭设板凳式矮栈桥；

在矮栈桥的一侧搭建钻孔平台，所述钻孔平台和矮栈桥相接；

在钻孔平台上进行高栈桥的基桩施工，基桩采用旋挖钻引孔，浇筑握裹式钢管混凝土锚固桩，高栈桥的基桩施工完成后，拆除钻孔平台；

搭设高栈桥，在高栈桥搭设完毕后，拆除矮栈桥。

作为优选，所述高栈桥的基桩根据不同的地质区域采用不同的施工方法：

岛上部分：为裸露岩石的陆地施工，岛上部分基础旋挖钻直接引孔入岩不小于3m，引孔直径90cm，引孔后将孔底及孔壁清理干净，然后立即插入钢管桩，引孔达到一定数量后在钢管内插入导管浇筑水下混凝土；浇筑混凝土后需用振动锤振动上提钢管桩至孔口位置，再将钢管桩振动下沉至孔底，确保钢管桩外壁与孔壁间混凝土填充饱满密实；

岸侧水中部分：此区域在水上，水深约2～3m，河床为无覆盖层的砂岩，旋挖桩在矮栈桥及钻孔平台上钻孔，混凝土浇筑方式与岛上相同；

2#墩水中部分：此区域栈桥基础位于水中，地质为深厚砂卵石覆盖层+岩石，砂卵石覆盖层厚度0.5m～11m。砂卵石层松散，易塌孔，无法直接引孔，故采用套管机引孔；选用Φ1200mm套管，Φ900mm旋挖钻头引孔，引孔入岩深度不小于3m；引孔完成后插入钢管桩，同样采用导管浇筑水下混凝土，用振动锤振动上提钢管再下沉至孔底，随后立即拔出套管。

作为优选，所述高栈桥、矮栈桥和钻孔平台均包括桩基础，承重横梁、纵梁，桥面板及附属结构，每跨桩基础采用两根钢管桩，两根钢管桩之间由平联及斜撑焊接固定；高栈桥的承重横梁为工字钢，高栈桥的纵梁为贝雷梁；矮栈桥的承重横梁和纵梁均为型钢；钻孔平台的承重横梁和纵梁均为型钢；其中，高栈桥、矮栈桥和钻孔平台的承重横梁皆设置在钢管桩的顶部。

作为优选，矮栈桥的搭设包括以下的步骤：

S1.首先将钢管桩在岛礁加工区做加工处理，然后通过履带吊起吊安装；

S2.使用履带吊吊起振动锤，通过振动锤将钢管桩震动下沉至硬质河床，并让潜水员水下探摸桩底支承情况，防止钢管桩卷边、脱空，确保桩底承载力；

S3.钢管桩沉设就位后，安装平联，将钢管桩连接成整体，形成桩基础；

S4.使用履带吊依次安装承重横梁、纵梁和桥面板；其中，桥面板每铺设一段，附属结构紧跟安装一段。

作为优选，在所述矮栈桥钢管桩的桩底设置40cm长的加强箍；用油漆在所述钢管桩的表面每隔1m设置1道明显的标示刻度线。

作为优选，所述纵梁上还设置有分配梁，分配梁与纵梁采用焊接固定。

作为优选，所述钻孔平台的承重横梁为H588×300，双拼型钢之间采用间断焊焊接，间断焊每段焊缝长度不小于20cm，间隔距离不超过50cm，桩顶位置区域满焊。

作为优选，所述高栈桥基桩的管内灌注有水下混凝土，钢管外壁与孔壁间混凝土填充密实。

与现有技术相比，本发明能达到的有益效果是：

1、高栈桥设计为大跨新型锚固桩结构，并通过枯水期先搭设矮栈桥，并利用矮栈桥进行高栈桥锚桩施工，枯水期形成高矮栈桥共存的局面，保障洪水期高栈桥具备足够的抗洪能力；

2、采用套管旋挖钻成功解决了深厚卵石覆盖层等易坍塌地质条件下的引孔难题。

3、成孔后在钢管桩内灌注水下混凝土，通过振动锤振动上提钢管桩至孔口再下沉至孔底可保证钢管外壁与孔壁有效连结，使钢管桩能达到很好的嵌固效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的栈桥的总体施工流程图；

图2为本发明的高栈桥、矮栈桥和钻孔平台的横断面示意图；

图3为本发明的岸侧水中部分钻孔平台平面图；

图4为本发明的岸侧水中部分钻孔桩位平面布置图；

图5为本发明的高栈桥的立面结构示意图；

图6为本发明的2#墩水中部分栈桥基础位于水中的示意图；

图7为本发明的高栈桥的施工区域的示意图。

附图标记：

1-矮栈桥，2-钻孔平台，3-高栈桥、4-岩层，5-砂卵石覆盖岩层；

11-桩基础，12-承重横梁，13-纵梁，14-桥面板，15-附属结构，16-钢管桩，17-平联，18-斜撑，19-分配梁。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例：如图1-图6所示，一种复杂地质条件下钢栈桥基础施工方法，复杂地质分以下三类：1、陆上裸岩；2、水下裸岩；3、水下深厚砂卵石覆盖岩层地质。施工方法包括以下的步骤：

步骤S110：搭设矮栈桥1；

步骤S120：在矮栈桥1的一侧搭建钻孔平台2，所述钻孔平台2和矮栈桥1相接；

步骤S130：在钻孔平台2上进行高栈桥3的基桩施工，高栈桥3的基桩施工完成后，拆除钻孔平台2；

步骤S140：搭设高栈桥3，在高栈桥3搭设完毕后，拆除矮栈桥1。

具体地，所述高栈桥3、矮栈桥1和钻孔平台2均包括桩基础11、承重横梁12、纵梁13，桥面板14及附属结构15，在具体实施时，高栈桥3和钻孔平台2可共用桩基础11，如图4中，共用钻孔平台2的两个桩基础11。每个桩基础11采用两根钢管桩16，两根钢管桩16之间由平联17及斜撑18焊接固定，这样，可以增强钢管桩之间的联系，以达到增强板凳桩的整体稳定性；高栈桥3和矮栈桥1的承重横梁12为工字钢，高栈桥3和矮栈桥1的纵梁13为贝雷梁；钻孔平台2的承重横梁12和纵梁13均为型钢；其中，高栈桥3、矮栈桥1和钻孔平台2的承重横梁12皆设置在钢管桩16的顶部。所述纵梁13上还设置有分配梁19，分配梁19与纵梁13采用焊接固定。

具体地，在上述步骤S110中，矮栈桥的搭设包括以下的步骤：

S1.首先将钢管桩16在岛礁加工区做加工处理，然后通过履带吊起吊安装；

S2.使用履带吊吊起振动锤，通过振动锤将钢管桩插打至设计标高；

S3.在一排钢管桩16沉设就位后，安装平联17，将钢管桩16连接成整体，形成桩基础11；

S4.使用履带吊依次安装承重横梁12、纵梁13和桥面板14；其中，桥面板14每铺设一段，附属结构15紧跟安装一段；具体而言，一跨施工完成后，履带吊移动至已施工栈桥的前端，按照相同的工序施工下一跨栈桥，最后再安装输水管、电缆、警示牌、救生设施等附属结构15。

具体地，所述桩基础11采用板凳桩结构形式，部分卵石层较厚区域采用旋挖钻引孔，引孔深度为入岩3m及其以上；在所述钢管桩16的整桩端头设置39～41cm长的加劲箍161；用油漆在所述钢管桩16的表面每隔1m设置1道明显的标示刻度线；在所述钢管桩16的每个管节上口距离端部7～9cm处对称设置2个直径4～6cm的吊孔。

在本申请中，为防止钢管桩施打时发生卷边、撕裂等现象，在钢管桩整桩端头设置40cm长的加劲箍。为便于打桩控制，用油漆在钢管桩表面每隔1m设置1道明显的标示刻度线，顶口3m范围内加密为10cm一道。为便于钢管桩吊装，在每个管节上口距离端部约8cm处对称设置2个直径5cm的吊孔。钢管桩吊装时，采用φ16mm钢丝绳(6×37S+FC)，卸扣采用GB/T25854-6-DW8D型卸扣。

实施时，钢管桩采用DZJ90振动锤振动下沉，下沉后由潜水员进行水下探模，确保桩底承载力。钢管桩平联采用双拼槽25型钢，斜撑采用单肢槽25背靠焊接；栈桥上部承重横梁为双拼工56，跨度6m；纵梁采用HN700型钢，间距1m；分配梁采用工25型钢，间距35cm；桥面板为1cm防滑花纹钢板。

实施时，栈桥及钻孔平台的钢管桩规格为

由于钢管桩地基为岩石或卵石层，钢管桩无法打入地基，栈桥及钻孔平台均采用板凳桩基础。为确保钢管桩的地基承载力需用DZJ90振动锤针对钢管桩对其校核。

由于钢管无法顺利打入河床，需设置导向架。安装就位后再用DZJ150或DZJ90振动锤振动打入，潜水员水下探模桩底全断面支撑情况，若桩底部分脱空需采用增设板凳桩或塞垫袋装混凝土，确保桩底承载力。

通过全站仪复核钢管桩平面位置，交会法控制钢管桩垂直度，钢管桩平面位置及垂直度调整完成后，起吊振动锤开始压锤，依靠钢管桩及振动锤的重量将其压入土层，测量复测桩位和垂直度，偏差满足要求后，开始施打。

首排钢管桩沉桩时，履带吊站在岸上，通过移动履带吊臂杆，缓慢调整钢管桩平面位置及垂直度合格后，启动振动锤开始沉桩。钢管桩沉桩过程中注意观测钢管桩的平面位置及垂直度，如钢管桩倾斜或偏位，应及时校正，必要时将钢管桩拔出重新插打。钢管桩沉设完成后桩位允许偏差50mm，垂直度偏差不大于L/1000。

钢管桩沉桩时，技术人员应实时观测，记录钢管桩入土深度及贯入度，以及桩底的支撑和处理情况，并做好相应的施工记录。

沉桩过程中，若遇到贯入度剧变，桩身突然发生倾斜、移位，桩顶出现严重裂缝、破碎，桩身开裂等情况时，应暂停沉桩，查明原因，采取有效措施后方可继续沉桩。

实施时，在钻孔平台2中，钢管桩16的平联采用双拼槽25型钢，斜撑18采用单肢槽25背靠焊接，承重横梁为双拼HN588型钢，跨度6m，纵梁采用HN700型钢，分配梁采用工40型钢，间距40cm，钢护筒位置采用交叉错头搭接，桥面板为1cm防滑花纹钢板。

在本申请中，为保障钢管桩对接焊缝质量，对接口处设置50°单边V形坡口。

具体地，所述钻孔平台的承重横梁为H588×300，双拼型钢之间采用间断焊焊接，间断焊每段焊缝长度不小于20cm，间隔距离不超过50cm，桩顶位置区域满焊。

具体地，所述钻孔平台2及矮栈桥1均采用履带吊逐跨从上到下，从前到后依次拆除，具体的拆除顺序为：

(1)拆除防护栏杆；

(2)使用履带吊拆除桥面板14；桥面板14的拆除方法具体为：拆除前将栈桥上堆放的杂物清理转移，并拆除配电柜、电缆线、输水管等附属结构；工人先解除组合面板间的连接，栏杆利用人工割除后移走，采用汽车吊分块吊装组合钢桥面板；

(3)先解除纵梁13的各种约束，再用履带吊拆除纵梁13；

(4)拆除承重横梁12、平联17；具体为：汽车吊起吊专用吊篮至纵梁13、承重横梁12、平联17、斜撑18位置，利用氧气乙炔对其进行割除，割除前先在吊点处安装好卸扣及钢丝绳，使钢丝绳处于待受力状态；

(5)拆除钢管桩16的立柱；具体为：履带吊站立于栈桥前一跨，起吊振动锤，待振动锤液压钳夹紧钢管桩16后，启动振动锤，钢管桩16周边土质在振动力作用下开始液化，土质对钢管桩16的摩阻力将大大减少，此时履带吊可缓慢将振动锤及钢管桩16往上提动，逐渐将整条钢管桩16拔除，通过平板车转运到岸上后集中存放；拔桩时先振动1-2min，使桩身周围土体液化后，再提升振动器。拔桩力应逐渐加大，切不可突然加大。前几次拔桩过程应不断调试振动锤或履带吊吊臂角度，以获取拔桩各项技术参数，为后续拔桩提供技术指导；拔桩过程中如遇个别钢管桩16无法拔出，应安排水下切割。履带吊需提前吊住待切割钢管桩16，防止切断后失稳。水下切割选择在低平潮时进行，此时河床标高最低，水流速度最小，沿低平潮河床标高对钢管桩16切割；

(6)用载重汽车将(1)至(5)的拆除材料运到指定位置堆放整齐。

具体地，所述高栈桥3还包括桥台；在桥台的桩基础施工时，首先利用挖机放坡开挖基坑，随后清理基底，待地基承载力检测合格后，依次进行垫层、钢筋制安、模板制安以及混凝土施工；接着，采用旋挖钻进行引孔，旋挖钻引孔完后及时进行钢管桩16施沉并进行混凝土浇筑作业，之后履带吊依次安装承重横梁12、纵梁13和桥面板14，桥面板14每铺设一段，附属结构15紧跟安装一段。

具体地，所述高栈桥在不同的区域施工方法不同，具体包括：

①岛上部分，为裸露岩石的陆地施工，岛上部分基础旋挖钻直接引孔入岩不小于3m，引孔直径90cm，引孔后将孔底及孔壁清理干净，然后立即插入钢管桩，引孔达到一定数量后在钢管内插入导管浇筑水下混凝土；浇筑混凝土后需用振动锤振动上提钢管桩至孔口位置，再将钢管桩振动下沉至孔底，确保钢管桩外壁与孔壁间混凝土填充饱满密实；

②岸侧水中部分，此区域在水上，水深约2～3m，河床为无覆盖层的砂岩，旋挖桩在矮栈桥及钻孔平台上钻孔，混凝土浇筑方式与岛上相同；

③2#墩水中部分，此区域栈桥基础位于水中，地质为深厚砂卵石覆盖层5+岩石4，砂卵石覆盖层厚度0.5m～11m。砂卵石层松散，易塌孔，无法直接引孔，故采用套管机引孔。选用Φ1200mm套管，Φ900mm旋挖钻头引孔，引孔入岩深度不小于3m。引孔完成后插入钢管桩，同样采用导管浇筑水下混凝土，用振动锤振动上提钢管再下沉至孔底，最后拔出套管。

在本申请中，岸侧水中部分与2#墩水中部分均设置有矮栈桥1，而岛上区域可以直接在地面施工，而无需矮栈桥1。

在本申请中，高栈桥1一端设桥台与施工便道顺接，高栈桥3上部采用型钢结构从上至下依次为：10mm厚钢面板，纵向分配梁采用I12，间距300mm；横向分配梁采用I25a，间距750mm；主纵梁选用321型单层贝雷片，承重横梁选用2I56a型钢。下部结构采用钢管排架，每排设置2根钢管桩，钢管桩型号为φ820×10mm，横桥向设2[25a平联、斜撑，纵桥向设φ426×6mm钢管平联。基础采用φ900mmC30灌注桩，桩基础入岩锚固不小于3m。

具体地，所述钢管桩16的管内灌注有水下砼填芯。

在本申请中，高栈桥、矮栈桥和钻孔平台皆可采用同种型号的钢管桩。

在本申请中，栈桥的总体施工流程为：施工准备→测量放点→钢管桩下沉→平联、斜撑安装→横梁安装→纵梁安装→分配梁安装→面板铺设→栏杆及附属安装→验收。其中，在平联、斜撑安装前需要对平联、斜撑进行加工，在对横梁安装前，需要对横梁进行加工，需要对纵梁安装前，需要对纵梁进行安装。

其中，若所设计的栈桥为多跨，在一个跨的栏杆及附属安装完成后，再进行如下施工流程：重复循环剩余跨→桩架安装→钢管桩吊装→钢管桩下沉→平联、斜撑安装→横梁安装→纵梁安装→分配梁安装→面板铺设→栏杆及附属安装。直至所有跨都施工完成，最后再进行验收工序。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种复杂地质条件下钢栈桥基础施工方法，其特征在于，包括以下的步骤：

搭设板凳式矮栈桥；

在矮栈桥的一侧搭建钻孔平台，所述钻孔平台和矮栈桥相接；

在钻孔平台上进行高栈桥的基桩施工，基桩采用旋挖钻引孔，浇筑握裹式钢管混凝土锚固桩，高栈桥的基桩施工完成后，拆除钻孔平台；

搭设高栈桥，在高栈桥搭设完毕后，拆除矮栈桥。

2.根据权利要求1所述的复杂地质条件下钢栈桥基础施工方法，其特征在于，所述高栈桥的基桩根据不同的地质区域采用不同的施工方法：

岛上部分：为裸露岩石的陆地施工，岛上部分基础旋挖钻直接引孔入岩不小于3m，引孔直径90cm，引孔后将孔底及孔壁清理干净，然后立即插入钢管桩，引孔达到一定数量后在钢管内插入导管浇筑水下混凝土；浇筑混凝土后需用振动锤振动上提钢管桩至孔口位置，再将钢管桩振动下沉至孔底，确保钢管桩外壁与孔壁间混凝土填充饱满密实；

岸侧水中部分：此区域在水上，水深约2～3m，河床为无覆盖层的砂岩，旋挖桩在矮栈桥及钻孔平台上钻孔，混凝土浇筑方式与岛上相同；

2#墩水中部分：此区域栈桥基础位于水中，地质为深厚砂卵石覆盖层+岩石，砂卵石覆盖层厚度0.5m～11m。砂卵石层松散，易塌孔，无法直接引孔，故采用套管机引孔；选用Φ1200mm套管，Φ900mm旋挖钻头引孔，引孔入岩深度不小于3m；引孔完成后插入钢管桩，同样采用导管浇筑水下混凝土，用振动锤振动上提钢管再下沉至孔底，随后立即拔出套管。

3.根据权利要求1所述的复杂地质条件下钢栈桥基础施工方法，其特征在于，所述高栈桥、矮栈桥和钻孔平台均包括桩基础，承重横梁、纵梁，桥面板及附属结构，每跨桩基础采用两根钢管桩，两根钢管桩之间由平联及斜撑焊接固定；高栈桥的承重横梁为工字钢，高栈桥的纵梁为贝雷梁；矮栈桥的承重横梁和纵梁均为型钢；钻孔平台的承重横梁和纵梁均为型钢；其中，高栈桥、矮栈桥和钻孔平台的承重横梁皆设置在钢管桩的顶部。

4.根据权利要求3所述的复杂地质条件下钢栈桥基础施工方法，其特征在于，矮栈桥的搭设包括以下的步骤：

S1.首先将钢管桩在岛礁加工区做加工处理，然后通过履带吊起吊安装；

S2.使用履带吊吊起振动锤，通过振动锤将钢管桩震动下沉至硬质河床，并让潜水员水下探摸桩底支承情况，防止钢管桩卷边、脱空，确保桩底承载力；

S3.钢管桩沉设就位后，安装平联，将钢管桩连接成整体，形成桩基础；

S4.使用履带吊依次安装承重横梁、纵梁和桥面板；其中，桥面板每铺设一段，附属结构紧跟安装一段。

5.根据权利要求4所述的复杂地质条件下钢栈桥基础施工方法，其特征在于，在所述矮栈桥钢管桩的桩底设置40cm长的加强箍；用油漆在所述钢管桩的表面每隔1m设置1道明显的标示刻度线。

6.根据权利要求3所述的复杂地质条件下钢栈桥基础施工方法，其特征在于，所述纵梁上还设置有分配梁，分配梁与纵梁采用焊接固定。

7.根据权利要求3所述的复杂地质条件下钢栈桥基础施工方法，其特征在于，所述钻孔平台的承重横梁为H588×300，双拼型钢之间采用间断焊焊接，间断焊每段焊缝长度不小于20cm，间隔距离不超过50cm，桩顶位置区域满焊。

8.根据权利要求2所述的复杂地质条件下钢栈桥基础施工方法，其特征在于，所述高栈桥基桩的管内灌注有水下混凝土，钢管外壁与孔壁间混凝土填充密实。

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