CN117027027A - 一种嵌岩锚固的锁口钢管桩围堰施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种嵌岩锚固的锁口钢管桩围堰施工方法，包括以下步骤：沿围堰设计位置插打钢护筒至岩层顶面，在引孔钢护筒内进行钻进引孔，并进行灌砂，灌砂至与岩层顶面齐平，拔出引孔钢护筒；往灌砂处插打锁口钢管桩，C‑T型锁口内塞填粘土麻绳混合物止水；在锁口钢管桩外的灌砂处通过二重管法高压旋喷注浆，以进行注浆固化；布置挖斗机和渣箱挖除围堰内覆盖砂土地层并进行抽水，然后凿除岩层，破除桩头，浇筑混凝土垫层；进行承台施工，承台施工完成后，承台与围堰锁扣管桩间隙采用砂土回填，施工主塔结构，并在枯水期进行围堰拆除。本发明具有优秀的承载力以及止水效果的优点。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁施工技术领域，尤其涉及一种嵌岩锚固的锁口钢管桩围堰施工方法。
背景技术
南昌扬子洲赣江公铁大桥的西支斜拉桥为钢箱桁组合梁斜拉桥，主墩的承台表面覆盖层为细砂、淤泥质粉质粘土以及粉质粘土等；承台基岩为弱风化钙质砂岩、弱风化泥质砂岩、弱风化砂砾岩，根据实测情况，基岩强度不小于30Mpa。承台高度5m，局部区域5m全部嵌入基岩中，围堰和承台施工难度大。
目前国内常规的嵌岩围堰施工方法为水下爆破和引孔施工，水下爆破申请手续复杂，且项目地处赣江西支江豚保护区，爆破施工所造成的破坏对自然环境影响较大；常规的引孔施工具有较好的施工效果，但其引孔后清孔、反循环吸渣等工序转变繁琐且工效较低，同时在清孔吸渣过程中会造成泥浆渣体排放，污染水域，不符合绿色环保建造理念。
因此，需要在原有嵌岩围堰施工技术基础上上进行改进创新，发明一种绿色型嵌岩锚固的锁口钢管桩围堰施工工法。
发明内容
针对扬子洲赣江的地质和水文环境，本发明的目的是提出一种嵌岩锚固的锁口钢管桩围堰施工方法，它通过绿色创新技术，安全、高效、优质的解决嵌岩围堰难下放、难止水的问题，避免了常规爆破施工、引孔施工对生态环境造成的破坏污染以及施工效率低下的弊端，实现绿色建设理念。
本发明的目的是实样实现的：
一种嵌岩锚固的锁口钢管桩围堰施工方法，特征是：包括以下步骤，
S10.沿围堰的锁扣钢管桩设计位置插打引孔钢护筒至岩层顶面，在引孔钢护筒内的采用旋挖钻进行钻进引孔，形成引孔孔位。
S20.钻进引孔结束后，在引孔孔位内灌砂直至与岩层顶面齐平，再拔出引孔钢护筒；
S30.在围堰内呈方阵状间隔布置的桩基钢护筒上焊接钢护筒支撑牛腿，在钢护筒支撑牛腿上拼装围堰顶层及第二层围檩来充当精确定位导向框，并插打锁扣钢管桩；锁扣钢管桩与栈桥净间距不足时，冲击锤会与栈桥碰撞，则采用替打设备继续进行插打；锁扣钢管桩长度不足时，需对锁扣钢管桩进行接长施焊；
S40.沿着每根锁口钢管桩四周的灌砂处布置注浆孔位，通过二重管法高压旋喷注浆，以进行注浆固化；
S50.拆除钻孔平台，割除桩基钢护筒至水面以上1m，在桩基钢护筒上设置操作平台，在操作平台上布置挖斗机和渣箱，挖除围堰内覆盖的砂土地层；
S60.在C-T型锁口内塞填粘土麻绳混合物，用以堵漏，并采用水泵进行抽水；同时在锁口钢管桩上焊接钢管桩支撑牛腿，履带吊机吊装拼装剩余内支撑；
S70.然后凿除岩层，破除承台底桩基的桩头，浇筑承台混凝土垫层；
S80.进行承台施工，承台施工完成后，承台与锁扣钢管桩之间的间隙采用砂土回填，施工主塔结构，并选择枯水期进行围堰拆除。
作为对本发明的进一步说明，优选地，步骤S10中，引孔钢护筒插打时采用ABB，或是BAA顺序交替隔孔插打和灌砂以形成咬合孔槽。
作为对本发明的进一步说明，优选地，步骤S30中，锁口钢管桩从围堰每边的中心向两侧插打，在围堰四角处进行合龙，插打完成后采用冲击锤逐根复打，以使锁口钢管桩的桩底与桩底所接触的岩层面抵紧。
作为对本发明的进一步说明，优选地，步骤S30中，锁口钢管桩与栈桥净间距不够导致冲击锤会与栈桥碰撞时，采用替打设备接高冲击锤位置，继续完成插打；替打设备的上部为替打钢管桩，下部为四块垂直钢板组焊的十字形钢板，替打钢管桩与十字形钢板通过法兰连接成整体，同时在法兰顶部的四个正点方向设有水平千斤顶及牛腿作为限位；采用替打设备时，将替打设备插入已打入的锁扣钢管桩中，冲击连接替打设备顶部的替打钢管桩，并与替打设备的吊耳采用钢丝绳连接，方便冲击移动替打设备；替打设备法兰顶部的所有水平千斤顶通过与冲击锤的油管连接实现水平顶推功能，水平千斤顶回缩即可将牛腿向锁扣钢管桩方向推动，顶紧锁扣钢管桩，水平千斤顶伸出即可将牛腿向锁扣钢管桩反方向推动，解除对锁扣钢管桩的顶紧效果，防止锁扣钢管桩在插打过程中发生移动偏位；根据所插打的锁扣钢管桩的直径不同，水平千斤顶能任意调节牛腿水的平移动来顶住不同尺寸锁扣钢管桩。
作为对本发明的进一步说明，优选地，步骤S30中，在单根锁口钢管桩的长度不足时，通过将多根锁口钢管桩放置在台座上以使锁口钢管桩的轴线重合，然后对锁口钢管桩的两侧同时施焊，并在对接焊缝外间隔焊接若干块加强板；若不满足锁口钢管桩的两侧同时施焊，则在单侧焊接的焊缝达到20cm后变换至另一侧施焊，另一侧焊缝达到20cm后再换回原一侧，依次直至完全焊接。
作为对本发明的进一步说明，优选地，步骤S60中，抽水时通过吊机在围堰上从上至下拼装第一层围檩，再安装内支撑。
作为对本发明的进一步说明，优选地，步骤S60中，抽水过程中若发现C-T型锁口漏水，在漏水处采用防水布或止水带进行贴补，或注浆修补。
作为对本发明的进一步说明，优选地，步骤S60中，将粘土麻绳混合物中的麻绳先切成小段，散开成棉絮状，再用滚筒搅拌机与粘土均匀拌合形成。粘土麻绳混合物填充至锁口内，通过将多根钢筋焊接成捣实柱，用绳子通过滑轮来回上下拉放捣实柱，利用捣实柱下坠的重力捣实粘土麻绳混合物，达到嵌岩锚固的目的。
本发明的上述技术方案具有如下优点：
本发明能使得施工时期缩短，围堰整体刚度大，材料回收利用率高，能很好地适应软弱覆盖层，而且相比传统的锁口钢管桩围堰，止水效果更好，支撑更为稳定，所施工承台的承载力能达到国家、行业质量验收标准。本发明适用于扬子江、赣江流域的地质环境，确保后续承台的安全施工，工程质量达到国家、行业质量验收标准，符合设计文件和有关技术规范要求，工程一次验收合格率达到100％。
附图说明
图1是本发明的施工流程图；
图2是本发明的插打锁钢护筒以及灌砂效果图；
图3是本发明的高压旋喷位置图；
图4是本发明的锁扣钢管桩插打所采用的替打设备立面图；
图5是本发明的锁扣钢管桩插打所采用的替打设备平面图；
图6是本发明的锁扣钢管桩插打所采用的替打设备水平千斤顶与牛腿细部图；
图7是本发明锁扣钢管桩替打设备使用时与栈桥位置关系图。
图中标号：1、锁口钢管桩；2、C-T型锁口；3、引孔孔位；4、灌砂；5、注浆孔位；51、注浆半径；6、替打设备；61、替打钢管桩；62；吊耳；621、圆形孔洞；622、钢丝绳；63、法兰；64、牛腿；65、水平千斤顶；66、十字形钢板；7、栈桥。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种嵌岩锚固的锁口钢管桩围堰施工方法，如图1所示，本发明设计的围堰平面呈矩形形状布置，横桥向宽度54.56m，纵桥向宽度28.52m，锁口钢管桩1为φ1020×14mm的螺旋钢管，材质为Q345B，相邻锁口钢管桩之间采用C-T型锁口2连接。具体施工方法如下：
Ⅰ.结合图1、图2，测量放样每处锁口钢管桩1的位置，在栈桥7的平台顶口，在桩基钢护筒(水面以上1m位置)上设置定位导向，沿围堰设计位置采用履带吊+振动锤插打引孔钢护筒至岩层顶面，在引孔钢护筒内进行钻进引孔，引孔钢护筒与锁口钢管桩1同心；
Ⅱ.当第一处引孔钢护筒插打到位后开始旋挖钻引孔施工，在第一处引孔孔位3完成后，对第一处引孔钢护筒内进行灌砂4，灌砂4深度与第一处引孔钢护筒外侧的土体一致，即灌注至河床顶面；当灌砂4完成后，拔出第一处引孔钢护筒，隔点跳至第三处引孔钢护筒施工，依次旋挖钻引孔并灌砂4、拔出第三处引孔钢护筒，最后跳回第一处引孔孔位3与第三处引孔孔位3中间进行第二处引孔钢护筒、引孔、灌砂4施工，从而完成一个AAB或BBA循环；循环以上步骤，直至围堰的锁口钢管桩1的引孔孔位3底部区域全部灌砂4填充完成，桩位底部基岩被替换成连续咬合的砂层；
通过灌砂4这一措施，一方面可以保持覆盖层的高度，避免孔位两侧砂土塌入孔，避免附近栈桥7的覆盖层厚度发生变化，保证了栈桥7的承载力不发生变化；另一方面可有利于围堰底口的锚固，提升后续注浆的固结效果；通过重复上述步骤，完成锁口钢管桩插打区域内引孔和灌砂4换填作业；
Ⅲ.在围堰内，呈方阵间隔设有若干桩基钢护筒，在桩基钢护筒上焊接钢护筒支撑牛腿，在钢护筒支撑牛腿上拼装围堰顶层及第二层围檩，并施做精确定位导向框；采用履带吊辅助振动锤插打锁口钢管桩1，锁口钢管桩1从围堰每边的中心向两侧插打，在围堰四角处合龙，所有锁口钢管桩1插打完成后，采用冲击锤逐根复打，使锁口钢管桩1的桩底与桩底所接触的岩层面抵紧；
其中，锁口钢管桩1与栈桥7净间距不够导致冲击锤与栈桥7碰撞时，采用替打设备6继续完成插打；替打设备6的上部为替打钢管桩61，下部为四块垂直钢板组焊的十字形钢板66，替打钢管桩61与十字形钢板66通过法兰63连接成整体，同时在法兰63顶部的四个正点方向设有水平千斤顶65及牛腿64作为限位；将替打设备6插入已打入的锁扣钢管桩1中，冲击锤连接替打设备6顶部的替打钢管桩61，并与替打设备6的吊耳62采用钢丝绳622连接，方便冲击锤移动替打设备6；替打设备6的法兰63顶部的所有水平千斤顶64通过与冲击锤的油管连接实现水平顶推功能，水平千斤顶64回缩即可将牛腿65向锁扣钢管桩1方向推动，顶紧锁扣钢管桩1，防止锁扣钢管桩1在插打过程中发生移动偏位；当插打结束后，水平千斤顶65伸出即可将牛腿64向锁扣钢管桩1反方向推动，解除对锁扣钢管桩1的顶紧效果。
其中，若单根锁口钢管桩1的长度不足时，通过将多根锁口钢管桩1放置在台座上以使锁口钢管桩1的轴线重合，然后对锁口钢管桩1的两侧同时施焊，并在对接焊缝外间隔焊接若干块加强板；若不满足锁口钢管桩1的两侧同时施焊，则在单侧焊接的焊缝达到20cm后变换至另一侧施焊，另一侧焊缝达到20cm后再换回原一侧，依次直至完全焊接，以使锁口钢管桩1焊接时热应力基本平衡，配合加强板确保焊接后结构强度满足插打要求；
Ⅳ.如图3所示，在锁口钢管桩1外的灌砂4处的注浆孔位5通过二重管法高压旋喷注浆，注浆半径51相互覆盖，使锁口钢管桩1的外侧换填细砂进行注浆固化，注浆高度为围堰底至承台垫层底，提高换填细砂的承载力，并形成止水帷幕；
Ⅳ.拆除钻孔平台，割除桩基钢护筒至水面以上1m，在桩基钢护筒上设置操作平台，在操作平台上布置履带式伸缩臂挖斗机和渣箱，挖除围堰内覆盖的砂土地层；单个作业平台配置6台挖斗机，12个15方的渣箱，倒用施工；配置2台履带吊用于渣土箱倒出至支栈桥7上，再通过挖掘机装载，渣土车运输外弃；
Ⅵ.在锁口钢管桩1上焊接钢管桩支撑牛腿，履带吊机吊装拼装第一层围檩，再安装内支撑；第一层围檩与锁口钢管桩密切，其余围檩与锁口管桩间预留间隙，采用C30混凝土填充密实；围堰抽水选用扬程25m水泵，单个墩配置4台水泵，同时进行抽水；若出现漏水情况，潜水员水下进行封堵；
C-T型锁口2内填筑塞填粘土麻绳混合物，用以堵水；粘土麻绳混合物通过将麻绳切成小段，散开成棉絮状，再用滚筒搅拌机与粘土均匀拌合形成，拌合物的湿度要达到在手里攥压能够成块；
粘土麻绳混合物堵漏的位置是190mm×8mm与I20阴阳交合部位，即向190mm锁口钢管桩1内填筑，边填筑边捣实；捣实的具体方法是用3根中28钢筋焊在一起形成捣实柱，长度为4m～6m，用三角架吊一个滑轮架在锁口钢管桩1旁边，用绳子通过滑轮来回上下拉放捣实柱，利用捣实柱下坠的重力捣实粘土麻绳混合物，来完成捣实。通过利用粘土在水中形成半胶体悬浮液，增加孔隙中的阻力和粘滞力，防止水分渗透；同时利用麻绳增加粘土麻绳混合物的强度和韧性，防止粘土麻绳混合物被冲刷或破裂以提升止水效果，相比传统止水方式，该方式结合C-T型锁口2结构具有较强的结构稳定性，不仅能达到预期的止水效果，而且原料成本低，施工快捷方便；
Ⅶ.围堰内水抽干后，采用钻孔+绳锯切割方式凿除大块岩层，并采用挖掘机(带炮头)辅助凿除，凿除岩层至承台底50cm处，并破除承台底桩基的桩头，外运渣土；基坑底浇筑50cm厚C30混凝土垫层，并整平；在围堰内侧四周垫层上砖砌20cm深，20cm宽的环形排水槽，并在角落位置采用钢管桩长度设置汇水井，汇水井埋入垫层底，及时排除围堰内积水；
Ⅷ.承台分2层进行施工，承台施工完成后，承台与锁口钢管桩1之间的间隙采用砂土回填；施工主塔结构，并在枯水期进行围堰拆除，拆除为安装的逆工序。
综上所述，通过上述施工方案，可使围堰能够适用于扬子江赣江流域的地质环境，确保后续承台的安全施工，工程质量达到国家、行业质量验收标准，符合设计文件和有关技术规范要求，工程一次验收合格率达到100％。
最后应说明的是：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精神和范围。
Claims (10)
1.一种嵌岩锚固的锁口钢管桩围堰施工方法，其特征在于：包括以下步骤，
S10.沿围堰的锁扣钢管桩设计位置插打引孔钢护筒至岩层顶面，在引孔钢护筒内的采用旋挖钻进行钻进引孔，形成引孔孔位。
S20.钻进引孔结束后，在引孔孔位内灌砂直至与岩层顶面齐平，再拔出引孔钢护筒；
S30.在围堰内呈方阵状间隔布置的桩基钢护筒上焊接钢护筒支撑牛腿，在钢护筒支撑牛腿上拼装围堰顶层及第二层围檩来充当精确定位导向框，并插打锁扣钢管桩；锁扣钢管桩与栈桥净间距不足时，冲击锤会与栈桥碰撞，则采用替打设备继续进行插打；锁扣钢管桩长度不足时，需对锁扣钢管桩进行接长施焊；
S40.沿着每根锁口钢管桩四周的灌砂处布置注浆孔位，通过二重管法高压旋喷注浆，以进行注浆固化；
S50.拆除钻孔平台，割除桩基钢护筒至水面以上1m，在桩基钢护筒上设置操作平台，在操作平台上布置挖斗机和渣箱，挖除围堰内覆盖的砂土地层；
S60.在C-T型锁口内塞填粘土麻绳混合物，用以堵漏，并采用水泵进行抽水；同时在锁口钢管桩上焊接钢管桩支撑牛腿，履带吊机吊装拼装剩余内支撑；
S70.然后凿除岩层，破除承台底桩基的桩头，浇筑承台混凝土垫层；
S80.进行承台施工，承台施工完成后，承台与锁扣钢管桩之间的间隙采用砂土回填，施工主塔结构，并选择枯水期进行围堰拆除。
2.根据权利要求1所述的嵌岩锚固的锁口钢管桩围堰施工方法，其特征在于：步骤S10中，当第一处引孔钢护筒插打到位后开始旋挖钻引孔施工，在第一处引孔孔位完成后，对第一处引孔钢护筒内进行灌砂，灌砂深度与第一处引孔钢护筒外侧的土体一致，即灌注至河床顶面；当灌砂完成后，拔出第一处引孔钢护筒，隔点跳至第三处引孔钢护筒施工，依次旋挖钻引孔并灌砂、拔出第三处引孔钢护筒，最后跳回第一处引孔孔位与第三处引孔孔位中间进行第二处引孔钢护筒、引孔灌砂施工，从而完成一个AAB或BBA循环；循环以上步骤，直至围堰的锁口钢管桩的引孔孔位底部区域全部灌砂填充完成，桩位底部基岩被替换成连续咬合的砂层。
3.根据权利要求1所述的嵌岩锚固的锁口钢管桩围堰施工方法，其特征在于：步骤S10中，引孔钢护筒插打时采用ABB，或是BAA顺序交替隔孔插打和灌砂以形成咬合孔槽。
4.根据权利要求1所述的嵌岩锚固的锁口钢管桩围堰施工方法，其特征在于：步骤S30中，锁口钢管桩从围堰每边的中心向两侧插打，在围堰四角处进行合龙，插打完成后采用冲击锤逐根复打，以使锁口钢管桩的桩底与桩底所接触的岩层面抵紧。
5.根据权利要求1所述的嵌岩锚固的锁口钢管桩围堰施工方法，其特征在于：步骤S30中，锁口钢管桩与栈桥净间距不够导致冲击锤会与栈桥碰撞时，采用替打设备接高冲击锤位置，继续完成插打；替打设备的上部为替打钢管桩，下部为四块垂直钢板组焊的十字形钢板，替打钢管桩与十字形钢板通过法兰连接成整体，同时在法兰顶部的四个正点方向设有水平千斤顶及牛腿作为限位；采用替打设备时，将替打设备插入已打入的锁扣钢管桩中，冲击连接替打设备顶部的替打钢管桩，并与替打设备的吊耳采用钢丝绳连接，方便冲击移动替打设备；替打设备法兰顶部的所有水平千斤顶通过与冲击锤的油管连接实现水平顶推功能，水平千斤顶回缩即可将牛腿向锁扣钢管桩方向推动，顶紧锁扣钢管桩，水平千斤顶伸出即可将牛腿向锁扣钢管桩反方向推动，解除对锁扣钢管桩的顶紧效果，防止锁扣钢管桩在插打过程中发生移动偏位；根据所插打的锁扣钢管桩的直径不同，水平千斤顶能任意调节牛腿水的平移动来顶住不同尺寸锁扣钢管桩。
6.根据权利要求1所述的嵌岩锚固的锁口钢管桩围堰施工方法，其特征在于：步骤S30中，在单根锁口钢管桩的长度不足时，通过将多根锁口钢管桩放置在台座上以使锁口钢管桩的轴线重合，然后对锁口钢管桩的两侧同时施焊，并在对接焊缝外间隔焊接若干块加强板；若不满足锁口钢管桩的两侧同时施焊，则在单侧焊接的焊缝达到20cm后变换至另一侧施焊，另一侧焊缝达到20cm后再换回原一侧，依次直至完全焊接。
7.根据权利要求1所述的嵌岩锚固的锁口钢管桩围堰施工方法，其特征在于：步骤S60中，抽水时通过吊机在围堰上从上至下拼装第一层围檩，再安装内支撑。
8.根据权利要求1所述的嵌岩锚固的锁口钢管桩围堰施工方法，其特征在于：步骤S60中，抽水过程中若发现锁口漏水，在漏水处采用防水布或止水带进行贴补，或注浆修补。
9.根据权利要求1所述的嵌岩锚固的锁口钢管桩围堰施工方法，其特征在于：步骤S60中，将粘土麻绳混合物中的麻绳先切成小段，散开成棉絮状，再用滚筒搅拌机与粘土均匀拌合形成。
10.根据权利要求1所述的嵌岩锚固的锁口钢管桩围堰施工方法，其特征在于：步骤S60中，粘土麻绳混合物填充至锁口内，通过将多根钢筋焊接成捣实柱，用绳子通过滑轮来回上下拉放捣实柱，利用捣实柱下坠的重力捣实粘土麻绳混合物，达到嵌岩锚固的目的。
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2023
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| CN117266211A (zh) * | 2023-11-17 | 2023-12-22 | 中交第一航务工程局有限公司 | 一种地下连续墙圆形锁扣预埋件隔离保护结构及工艺 |
| CN117266211B (zh) * | 2023-11-17 | 2024-02-06 | 中交第一航务工程局有限公司 | 一种地下连续墙圆形锁扣预埋件隔离保护结构的安装工艺 |
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