CN116905385B - 基于钻孔法的桥墩预埋施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于钻孔法的桥墩预埋施工工艺，属于桥墩钻孔法技术领域。包括包括：步骤一，利用钢套筒伸入水底，使钢套筒底部与水底形成密封且钢套筒固定在水中，钢套筒采用间歇式错位装配法实现快速装配；步骤二，往钢套筒内加入密度大于水且不溶于水的浆料，利用浆料将钢套筒内部的水挤出；步骤三，利用钻孔设备通过沿钢套筒内部空间往下钻取，从而将部分浆料挤出，当钻取到目标深度后，从而形成基孔通道；步骤四，沿基孔通道放入龙骨，使龙骨固定在基孔通道内；本发明提供一种基于钻孔法的桥墩预埋施工工艺，在钻孔法的基础上提出改进，对于大项目来说，施工人员的方法转移难度低，适应性更高，预算成本可控。

Description

基于钻孔法的桥墩预埋施工工艺

技术领域

本发明涉及一种基于钻孔法的桥墩预埋施工工艺，属于桥墩钻孔法技术领域。

背景技术

跨海大桥，又称为海峡大桥或海湾大桥，是指连接两个不同陆地的海洋大桥。跨海大桥的建设通常需要克服复杂的海洋环境、深水条件、恶劣气候等挑战，因此在设计和施工方面具有较高的技术要求。

跨海大桥的主要功能是连接被水域分隔的地区，促进地区间的经济、文化和人员交流。此外，跨海大桥还可以作为重要的交通基础设施，缓解陆地交通压力，提高运输效率。

跨海大桥的桥墩建设方法取决于多种因素，包括当地的水文、地质、气候条件以及桥梁设计要求等。目前常见的跨海大桥桥墩建设方法：

围堰法：在浅水区域，可以在桥墩位置修建围堰，将施工区域与海水隔离。在围堰内进行桥墩施工，包括打桩、浇筑混凝土等。待桥墩建成后，拆除围堰，恢复海域原貌。

钻孔法：在深水区域，通常采用钻孔法建造桥墩。首先，使用专用的钻孔设备在水中钻孔，直至达到设计深度。然后，在钻孔中放置钢筋笼，并浇筑混凝土，形成桥墩基础。最后，在基础上建造桥墩，目前最具代表大桥有长江武汉大桥。

沉箱法：在深水区域，还可以采用沉箱法建造桥墩。首先，在岸上预制钢筋混凝土沉箱，然后将其沉入水中，将其固定在设计位置。接着，在沉箱内浇筑混凝土，形成桥墩基础。最后，在基础上建造桥墩。

浮式平台法：在深水区域，可以采用浮式平台法建造桥墩。首先，使用浮式平台将施工设备运至水中的指定位置。然后，在平台上进行桥墩的建造，包括打桩、浇筑混凝土等。最后，完成桥墩建造后，将浮式平台移至下一个施工位置。

现领域有公开号为CN116104113A中国发明专利，挡水结构和内支撑结构；所述挡水结构包括多个挡水桩，所述多个挡水桩相互并排布置，所述多个挡水桩围绕形成供用于容纳多个桥墩的施工空间，相邻的所述挡水桩之间；所述内支撑结构包括多个围檩，所述多个围檩从下到上依序布置在所述施工空间内，所述围檩与所述挡水桩连接；其中，所述围檩包括支撑框体和多个第一撑杆，所述支撑框体的外侧与所述挡水桩连接，其环绕所述施工空间布置，所述第一撑杆设置在所述支撑框体内。相对于现有技术，本发明的墩围堰结构的整体结构稳定，挡水桩不易变形偏移，能够有利于保障施工的进行，提高施工环境的安全性，避免延误工期的情况发生。还有公开号为CN110644510A中国发明专利，步骤S1，在桥墩承台上沿周向浇筑多个基座；步骤S2，在相邻两个基座之间设置横杆形成一围绕桥墩的环形结构；步骤S3，沿环形结构间隔设置多个挂架；步骤S4，在挂架上安装拼装平台；步骤S5，在拼装平台上拼装预制的钢围堰单元形成钢围堰。本发明的桥墩钢围堰的施工方法，无需大型的浮运船舶和起吊装置，施工成本低且安全。从而在钻孔法的基础上研发一种基于钻孔法的施工工艺。

发明人在实现本发明实施例的过程中，发现背景技术中至少存在如下技术问题：

无论是公开号为CN116104113A中国发明专利还是公开号为CN110644510A中国发明专利，需要在施工人员多次使用后，才能具体的把握技术要点，但是在试用过程中，成本很高，不是能够轻易尝试，对于现有的技术人员想要真正使用还是存在着一定的难度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于钻孔法的桥墩预埋施工工艺，在钻孔法的基础上提出改进，对于大项目来说，施工人员的方法转移难度低，适应性更高，预算成本可控。

本发明所述的基于钻孔法的桥墩预埋施工工艺，包括：

步骤一，利用钢套筒伸入水底，使钢套筒底部与水底形成密封且钢套筒固定在水中；

步骤二，往钢套筒内加入密度大于水且不溶于水的浆料，利用浆料将钢套筒内部的水挤出；

步骤三，利用钻孔设备通过沿钢套筒内部空间往下钻取，从而将部分浆料挤出，当钻取到目标深度后，从而形成基孔通道；

步骤四，沿基孔通道放入龙骨，使龙骨固定在基孔通道内；

步骤五，通过混凝土注入管伸入到基孔通道最低端，注入混凝土，将浆料全部挤出，从而形成混凝土基柱；

步骤六，形成混凝土基柱后，将钢套筒拔出；

步骤七，放入壁仓，壁仓套装所有形成的混凝土基柱，壁仓底部为可拆卸式壁仓；

步骤八，在壁仓底部建立基座，使同一壁仓内的所有混凝土基柱形成整体；

步骤九，将壁仓内部的水抽出，预先在每一根混凝土基柱上套装防冲击柔性套筒，将柔性套筒底部固定在基座上；

步骤十，在壁仓内部搭建承重平台；

步骤十一，利用承重平台建设上端承台基座。

进一步地，步骤一中所述钢套筒伸入到海床或河床中，利用海床或河床使钢套筒内部与钢套筒外部形成隔离。

进一步地，步骤二中所述浆料密度大于水且密度小于混凝土。

进一步地，步骤三和步骤五中所述钢套筒中挤出的浆料进行收集，用作另外的混凝土基柱使用。

进一步地，步骤六中在拔出钢套筒的过程中，采用反向用力，先将钢套筒向下，移动后，再向上拔起。

进一步地，步骤七中，将壁仓放入水底后，需要将海床或者河床上的淤泥吸出，直到露出硬海床或河床。

进一步地，步骤八，在建造基座的过程中，需要环绕混凝土基柱底部固定加强筋，加强筋直接通过连接筋进行连接固定，从而形成加强机构。

进一步地，步骤九中柔性套筒为双层半密封结构，使用内部填充海水。

进一步地，步骤九中在安装柔性套筒的过程中对混凝土基柱表面刷涂防水涂层。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明在钻孔法的基础上提出改进，对于大项目来说，施工人员的施工难度低，施工人员对于项目的适应性更高，在钻孔法的基础上预算成本可控；本发明还设有柔性套筒，减少混凝土基柱的冲击，从而形成柔性保护，减少混凝土基柱的损伤；本发明还通过钢套筒实现快速装配，大大提高了生产效率，还降低了施工人员的工作强度。

附图说明

图1是本发明实施例的施工过程结构示意图；

图2是本发明实施例的拼装后钢套筒结构示意图；

图3是本发明实施例的拼装后钢套筒主视图；

图4是本发明实施例的锁紧套结构示意图；

图5是本发明实施例的钢套筒结构示意图；

图6是本发明实施例的收集罩结构示意图；

图7是本发明实施例的间歇式错位装配法的施工状态示意图；

图8是本发明实施例的柔性套筒结构示意图；

图9是本发明实施例的柔性套筒内部结构示意图；

图中：

1、牵引船； 2、钢套筒； 21、圆筒； 22、加强筋； 23、牵拉环； 24、上锁合板； 241、下拼接板； 25、下锁合板； 251、上拼接板； 26、锁紧套； 261、间隙； 27、卡槽； 28、夹持部；29、密封圈； 3、钢丝； 4、收集罩； 5、纵向机械手臂； 51、纵向锁紧套机械手臂； 6、横向机械手臂； 61、横向锁紧套机械手臂； 7、混凝土基柱； 8、柔性套筒。

具体实施方式

实施例1

本发明所述的基于钻孔法的桥墩预埋施工工艺，包括：

现场勘察与规划：在开始钻孔之前，需要进行现场勘察，收集水文、地质、地形等数据，以确定最佳的钻孔位置和施工方案。

平台搭建：在钻孔位置搭建一个稳固的平台，以便放置钻孔设备，平台需要能够承受钻孔设备的重量和施工过程中的振动。

步骤一，利用钢套筒2伸入水底，使钢套筒2底部与水底形成密封且钢套筒2固定在水中；步骤一中所述钢套筒2伸入到海床或河床中，利用海床或河床使钢套筒2内部与钢套筒2外部形成隔离。

准备钢套筒2：根据设计要求，选择合适尺寸和材料的钢套筒2，通常使其直径和壁厚应满足承载能力和防水要求。

钢套筒2包括两端开放式布置的圆筒21，圆筒21外部分布有加强筋22，加强筋22上固定有夹持部28，夹持部28为固定在加强筋22上的夹持板，夹持板设置为四块，环形均匀的分布在圆筒21的外表面的加强筋22上。

圆筒21的上下设置有锁合部，锁合部的目的在于实现自动化装配，使两个钢套筒2节进行对接。

圆筒21上下端分别设有环形的上拼接板251和下拼接板241，上拼接板251的上端面安装有密封圈29，使用时将另一个圆筒21的下拼接板241压到上拼接板251的密封圈29上。

锁合部包括锁合板，上拼接板251和下拼接板241外圆表面分别固定有锁合板，锁合板对应夹持板设为四组，锁合板上套装有锁紧套26，锁合板一端为倾斜布置，上拼接板251上的下锁合板25和下拼接板241上的上锁合板24的倾斜面对应形成截面为三角形的外斜面，作用在于方便锁紧套26的推入，在锁紧套26推入的过程中，能够进一步使下锁合板25和上锁合板24进行贴合，从而对密封圈29进行压紧，斜面的设置在拼合过程中，上拼接板251和下拼接板241在上下位置安装时可适应一定的缝隙，减少了用于装配结构的精度要求。

锁紧套26内部设有与锁合板相适配的平面，平面的一端布置有内斜面，内斜面与锁合板之间预留间隙261，当锁紧套26与锁紧板配合后，当锁紧套26与锁紧板进入水中后，斜面内的气体不容易排出，当随着水底压强变大时，会往间隙261内压缩，从而形成二次锁紧。

上拼接板251对应设置下锁合板25处开设有与锁紧套26外部相适配的卡槽27，卡槽27在于将锁紧套26能与缩合板接触面积更多，锁紧更牢固。

钢套筒2连接：将钢套筒2连接成所需的长度，确保连接处的密封性，以防止漏水和泥沙进入。

导向装置：在钢套筒2底部安装导向装置，以便在钻孔过程中保持钢套筒2的垂直度，正确安装导向装置，在管柱底部安装导向装置，以确保其在钻孔过程中保持直线方向。

导向装置为钢套筒2下端安装的牵拉环23，利用牵引船1通过绞轮配合钢丝3连接牵拉环23，牵拉环23处安装有陀螺仪或磁导向工具，通过实时监测反馈到牵引船1中，从而保证钢套筒2的垂直度。

在钢套筒2下潜过程中，会在钢套筒2两端对称布置牵拉点，在整个钢套筒2的一侧上会设置不少于3个牵拉点，最下端设置一组牵拉点，中部设置一组牵拉点，实际根据具体的钢套筒2的节数确定，钢套筒2中部容易出现偏移，会整体呈现为维弧形钢套筒2，此时需要对应牵引船1中的绞轮进行收紧，从而根据陀螺仪或磁导向工具的反馈进行调整。

钢套筒2就位：调整其垂直位置，使其与钻孔中心线一致。

固定钢套筒2：在钢套筒2达到设计深度后，需要进行固定，以防止钢套筒2上浮或偏移，使用锚固装置、锚碇板或锚杆将钢套筒2固定在海底。

如图7所示，钢套筒2采用间歇式错位装配法，具体是通过横向和纵向布置的机械手臂实现装配，首先将钢套筒2运输到需要装配的下潜区，钢套筒2统一为竖向放置，减少机械手臂的工作量，竖直放置在运输平板车上，放置在平板车的水平面上，利用平板车将钢套筒2运输到位后，利用纵向机械手臂5抓取第一个钢套筒2，放置到平台上设置的入海口后，横向机械手臂6抓取第二个钢套筒2，从第一个钢套筒2的侧面移动上去后，再将第二个钢套筒2移动到第一个钢套筒2的上方，使两个套筒同轴，通过机械手壁上的红外传感器实现对中同轴，然后利用纵向机械手臂5上端的纵向锁紧套机械手臂51和横向机械手臂6下端的横向锁紧套机械手臂61同时将锁紧套26套装到锁合板上，此时完成对接，完成对接后，纵向机械手臂5收回，横向机械手臂6抓取这第二个钢套筒2下放，此时第一个钢套筒2下落到水中，然后纵向机械手臂5再抓取第三个钢套筒2，重复上述步骤，配合纵向或者横向机械手臂6上下方设置的纵向锁紧套机械手臂51或横向锁紧套机械手臂61完成组装，整体装配效率极高。

步骤二，往钢套筒2内加入密度大于水且不溶于水的浆料，利用浆料将钢套筒2内部的水挤出；步骤二中所述浆料密度大于水且密度小于混凝土，浆料通常选用泥浆。

步骤三，利用钻孔设备通过沿钢套筒2内部空间往下钻取，从而将部分浆料挤出，当钻取到目标深度后，从而形成基孔通道；在钻孔过程中，通过实时监测工具，如测斜仪、磁力仪等，监测钢套筒2的垂直度，如果发现钢套筒2偏离垂直方向，通过牵引船1可以及时钢套筒2的角度，同时调整钻机角度或钻进速度，以保持钢套筒2的垂直度。

在钻孔过程中，控制钻进速度是非常重要的，太快的速度可能导致钢套筒2偏离垂直方向，而太慢的速度可能会导致钻孔效率降低。

下放钢套筒2：在钻孔过程中，随着钻头的深入，逐步将钢套筒2放入海底。在下放过程中，要确保钢套筒2的垂直度，避免发生倾斜或弯曲。

步骤四，沿基孔通道放入龙骨，使龙骨固定在基孔通道内；

步骤五，通过混凝土注入管伸入到基孔通道最低端，注入混凝土，将浆料全部挤出，从而形成混凝土基柱7；

步骤六，形成混凝土基柱7后，将钢套筒2拔出；

步骤七，放入壁仓，壁仓套装所有形成的混凝土基柱7，壁仓底部为可拆卸式壁仓；

步骤八，在壁仓底部建立基座，使同一壁仓内的所有混凝土基柱7底端通过混凝土连接起来形成整体；

步骤九，将壁仓内部的水抽出，预先在每一根混凝土基柱7上套装防冲击柔性套筒8，将柔性套筒8底部固定在基座上；

步骤十，在壁仓内部搭建承重平台；

步骤十一，利用承重平台建设上端承台基座。

步骤三和步骤五中所述钢套筒2中挤出的浆料进行收集，用作另外的混凝土基柱7使用，对应在钢套筒2最上端设有收集罩4，收集罩4中的泥浆回收到船内储存仓中。

步骤六中在拔出钢套筒2的过程中，采用反向用力，先将钢套筒2向下，移动后，再向上拔起；通过下压装置将钢套筒2向下用力后，使钢套筒2与内部的混凝土分离，避免直接向上拔的过程中，让混凝土基柱7直接向上受力，破坏其整体的稳定结构。

步骤七中，将壁仓放入水底后，需要将海床或者河床上的淤泥吸出，直到露出硬海床或河床。

步骤八，在建造基座的过程中，需要环绕混凝土基柱7底部固定钢筋，钢筋直接通过连接筋进行连接固定，从而形成加强机构。

步骤九中柔性套筒8为双层半密封结构，使用内部填充海水，柔性套筒8为防海水腐蚀的材料，可以低密度聚乙烯树脂、高密度聚乙烯树脂、双酚 A 环 氧乙烯基树脂或EVA树脂等，也可为最新研发的防海水腐蚀材料，本申请以前的防海水材料都应改包含在本申请中；

柔性套筒8内外层上设有过水孔，过水孔很小，使水流不能一次全部进入，在使用过程中，当水流冲击到柔性套筒8上时，由于海水或河水不能全部一次性进入到柔性套筒8中，柔性套筒8在冲到混凝土基柱7上时，从而形成缓冲，基座完成后，将柔性套筒8上端挂到基座上即可。

步骤九中在安装柔性套筒8的过程中对混凝土基柱7表面刷涂防水涂层。

本发明中对结构的方向以及相对位置关系的描述，如前后左右上下的描述，不构成对本发明的限制，仅为描述方便。

Claims (9)

1.一种基于钻孔法的桥墩预埋施工工艺，其特征在于，包括：

步骤一，利用钢套筒（2）伸入水底，使钢套筒（2）底部与水底形成密封且钢套筒（2）固定在水中，钢套筒（2）采用间歇式错位装配法实现快速装配；

钢套筒（2）包括两端开放式布置的圆筒（21），圆筒（21）外部分布有加强筋（22），加强筋（22）上固定有夹持部（28），夹持部（28）为固定在加强筋（22）上的夹持板，夹持板设置为四块，环形均匀的分布在圆筒（21）的外表面的加强筋（22）上；

圆筒（21）的上下设置有锁合部，锁合部的目的在于实现自动化装配，使两个钢套筒（2）节进行对接；

圆筒（21）上下端分别设有环形的上拼接板（251）和下拼接板（241），上拼接板（251）的上端面安装有密封圈（29），使用时将另一个圆筒（21）的下拼接板（241）压到上拼接板（251）的密封圈（29）上；

锁合部包括锁合板，上拼接板（251）和下拼接板（241）外圆表面分别固定有锁合板，锁合板对应夹持板设为四组，锁合板上套装有锁紧套（26），锁合板一端为倾斜布置，上拼接板（251）上的下锁合板（25）和下拼接板（241）上的上锁合板（24）的倾斜面对应形成截面为三角形的外斜面，作用在于方便锁紧套（26）的推入，在锁紧套（26）推入的过程中，能够进一步使下锁合板（25）和上锁合板（24）进行贴合，从而对密封圈（29）进行压紧，斜面的设置在拼合过程中，上拼接板（251）和下拼接板（241）在上下位置安装时可适应一定的缝隙，减少了用于装配结构的精度要求；

锁紧套（26）内部设有与锁合板相适配的平面，平面的一端布置有内斜面，内斜面与锁合板之间预留间隙（261），当锁紧套（26）与锁紧板配合后，当锁紧套（26）与锁紧板进入水中后，斜面内的气体不容易排出，当随着水底压强变大时，会往间隙（261）内压缩，从而形成二次锁紧；

钢套筒（2）采用间歇式错位装配法，具体是通过横向和纵向布置的机械手臂实现装配，首先将钢套筒（2）运输到需要装配的下潜区，钢套筒（2）统一为竖向放置，减少机械手臂的工作量，竖直放置在运输平板车上，放置在平板车的水平面上，利用平板车将钢套筒（2）运输到位后，利用纵向机械手臂（5）抓取第一个钢套筒（2），放置到平台上设置的入海口后，横向机械手臂（6）抓取第二个钢套筒（2），从第一个钢套筒（2）的侧面移动上去后，再将第二个钢套筒（2）移动到第一个钢套筒（2）的上方，使两个套筒同轴，通过机械手壁上的红外传感器实现对中同轴，然后利用纵向机械手臂（5）上端的纵向锁紧套机械手臂（51）和横向机械手臂（6）下端的横向锁紧套机械手臂（61）同时将锁紧套（26）套装到锁合板上，此时完成对接，完成对接后，纵向机械手臂（5）收回，横向机械手臂（6）抓取这第二个钢套筒（2）下放，此时第一个钢套筒（2）下落到水中，然后纵向机械手臂（5）再抓取第三个钢套筒（2），重复上述步骤，配合纵向或者横向机械手臂（6）上下方设置的纵向锁紧套机械手臂（51）或横向锁紧套机械手臂（61）完成组装，整体装配效率极高；

步骤二，往钢套筒（2）内加入密度大于水且不溶于水的浆料，利用浆料将钢套筒（2）内部的水挤出；

步骤三，利用钻孔设备通过沿钢套筒（2）内部空间往下钻取，从而将部分浆料挤出，当钻取到目标深度后，从而形成基孔通道；

步骤四，沿基孔通道放入龙骨，使龙骨固定在基孔通道内；

步骤五，通过混凝土注入管伸入到基孔通道最低端，注入混凝土，将浆料全部挤出，从而形成混凝土基柱（7）；

步骤六，形成混凝土基柱（7）后，将钢套筒（2）拔出；

步骤七，放入壁仓，壁仓套装所有形成的混凝土基柱（7），壁仓底部为可拆卸式壁仓；

步骤八，在壁仓底部建立基座，使同一壁仓内的所有混凝土基柱（7）形成整体；

步骤九，将壁仓内部的水抽出，预先在每一根混凝土基柱（7）上套装防冲击柔性套筒（8），将柔性套筒（8）底部固定在基座上；

步骤十，在壁仓内部搭建承重平台；

步骤十一，利用承重平台建设上端承台基座。

2.根据权利要求1所述的基于钻孔法的桥墩预埋施工工艺，其特征在于，步骤一中所述钢套筒（2）伸入到海床或河床中，利用海床或河床使钢套筒（2）内部与钢套筒（2）外部形成隔离。

3.根据权利要求1所述的基于钻孔法的桥墩预埋施工工艺，其特征在于，步骤二中所述浆料密度大于水且密度小于混凝土。

4.根据权利要求1所述的基于钻孔法的桥墩预埋施工工艺，其特征在于，步骤三和步骤五中所述钢套筒（2）中挤出的浆料进行收集，用作另外的混凝土基柱（7）使用。

5.根据权利要求1所述的基于钻孔法的桥墩预埋施工工艺，其特征在于，步骤六中在拔出钢套筒（2）的过程中，采用反向用力，先将钢套筒（2）向下，移动后，再向上拔起。

6.根据权利要求1所述的基于钻孔法的桥墩预埋施工工艺，其特征在于，步骤七中，将壁仓放入水底后，需要将海床或者河床上的淤泥吸出，直到露出硬海床或河床。

7.根据权利要求1所述的基于钻孔法的桥墩预埋施工工艺，其特征在于，步骤八，在建造基座的过程中，需要环绕混凝土基柱（7）底部固定加强筋（22），加强筋（22）直接通过连接筋进行连接固定，从而形成加强机构。

8.根据权利要求1所述的基于钻孔法的桥墩预埋施工工艺，其特征在于，步骤九中柔性套筒（8）为双层半密封结构，使用内部填充海水。

9.根据权利要求1所述的基于钻孔法的桥墩预埋施工工艺，其特征在于，步骤九中在安装柔性套筒（8）的过程中对混凝土基柱（7）表面刷涂防水涂层。