CN215165747U - 适用于内河透水性河床的桥梁基础工程组合围堰 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及适用于内河透水性河床的桥梁基础工程组合围堰，包括承台区、围囹、拉森钢板桩、内砂卵石袋层、黏土层和外砂卵石袋层，围囹包围承台区，拉森钢板桩设置在围囹的外侧，内砂卵石袋层包围拉森钢板桩，所述内砂卵石袋层与外砂卵石袋层之间围成填筑区，所述黏土层填充于填筑区内部，且所述黏土层内设置有多根旋喷桩，多根旋喷桩组成封闭的止水帷幕圈。旋喷桩组成的止水帷幕可有效地阻水挡水，拉森钢板桩不仅能够支撑侧向土压力又能够进一步地阻水，两者组合使用，防渗水效果良好，可大幅减小围堰基坑内的封底混凝土数量，拉森钢板桩的插入长度得到相应减短；同时较好的止水帷幕效果也能够减少围堰基坑内的抽水机具数量，并提高围堰施工的安全性。

Description

适用于内河透水性河床的桥梁基础工程组合围堰

技术领域

本实用新型涉及围堰施工领域，尤其是一种适用于内河透水性河床的桥梁基础工程组合围堰。

背景技术

南方地区水系发达，桥梁工程的下部墩台存在广泛的深水(水深>5m)或浅水基础施工。大跨径桥梁基础常采用承台接群桩基础的构造，桥梁水下基础工程量巨大，承台开挖量往往超过上千方，围堰范围从上百至上千平方米不等。桥梁水中基础的围堰是下部墩台或塔柱施工的关键工序，特别是大跨径桥梁的水中基础的施工受地质、水文、气象及现场施工条件等的制约，往往成为影响施工进度、施工安全及工程造价的核心环节。

对于水中桥梁基础的围堰，常采用钢板桩围堰、单(双)壁钢套箱围堰、钢管桩围堰或复合咬合桩围堰等。由于受水流冲刷、库岸再造及水流搬运的影响，河床顶面一般覆盖着厚度不等的砂卵石层，砂卵石层黏土含量少，级配较差，且层间存在着一定数量的孤石；其钻孔效率低，透水性极强，围堰过程中容易产生涌水、透水及流沙现象，如渗水量超过了抽水量，围堰内部就会积水，不仅后续基础工程施工无法施工，而且会给围堰过程带来了较大的安全风险，或导致基础围堰失败，停工、延期等不利影响。

为减少基础阻水、减少水流冲刷及船撞风险，桥梁基础及承台往往采用低桩承台构造，即要求承台埋置于河床以下。钢套箱围堰存在着着床后围堰刃角下沉困难的问题，且钢套箱的运输、下沉均需要大型装备；钢管桩围堰由于钢管直径较大，砂卵石层引孔工作量较大，且钢管桩围堰其钢管间的渗水问题较为严重，后期止水处理困难；复合咬合桩围堰造价较高，工期较长，且后期围堰拆除困难；拉森钢板桩围堰施工方便，但对于透水性较强的砂卵石河床地层，应用受到了限制。虽然围堰内部(即承台底面范围)的渗水可以通过封底混凝土得以解决，但围堰侧面较大面积的透水、渗水却给钢板桩围堰带来了较大的不利。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种适用于内河透水性河床的桥梁基础工程组合围堰，防止围堰渗水，降低施工成本。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：适用于内河透水性河床的桥梁基础工程组合围堰，包括承台区、围囹、拉森钢板桩、内砂卵石袋层、黏土层和外砂卵石袋层，所述围囹包围承台区，拉森钢板桩设置在围囹的外侧，所述内砂卵石袋层包围拉森钢板桩，且拉森钢板桩与内砂卵石袋层之间具有间距，所述内砂卵石袋层与外砂卵石袋层之间围成填筑区，所述黏土层填充于填筑区内部，且所述黏土层内设置有多根旋喷桩，多根旋喷桩组成封闭的止水帷幕圈。

进一步地，所述旋喷桩为多层，每一层旋喷桩组成一封闭的止水帷幕圈。

进一步地，相邻两层旋喷桩之间相互咬合，同一层旋喷桩的相邻两个旋喷桩相互咬合。

进一步地，所述旋喷桩为由空气、高压水泥浆和水玻璃高压旋喷而成的桩体。

进一步地，所述旋喷桩的直径为80～120cm。

进一步地，所述黏土层的宽度大于或等于3m。

进一步地，所述内砂卵石袋层到承台区的距离大于2m。

进一步地，所述围囹的内侧壁设置有斜撑。

进一步地，所述旋喷桩的内部设置有加劲钢管桩。

本实用新型的有益效果是：旋喷桩组成的止水帷幕可有效地阻止渗水，拉森钢板桩起到围堰支护，两者组合使用，防渗水效果良好，可大幅减小围堰基坑内的封底混凝土数量，拉森钢板桩的插入长度得到相应减短；同时较好的止水帷幕效果也能够减少围堰基坑内的抽水机具数量，并提高围堰施工的安全性。

附图说明

图1是本实用新型的俯视示意图；

图2是旋喷桩的施工示意图；

附图标记：1—承台区；2—围囹；3—拉森钢板桩；4—内砂卵石袋层；5—黏土层；6—外砂卵石袋层；7—旋喷桩；8—斜撑；9—加劲钢管桩。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1、图2所示，本实用新型适用于内河透水性河床的桥梁基础工程组合围堰，包括承台区1、围囹2、拉森钢板桩3、内砂卵石袋层4、黏土层5和外砂卵石袋层6，承台区1一般为厂房形，根据施工要求确定承台区1的范围，围囹2、拉森钢板桩3、内砂卵石袋层4、黏土层5和外砂卵石袋层6均为封闭的矩环形。

所述围囹2包围承台区1，拉森钢板桩3设置在围囹2的外侧，拉森钢板桩3和围囹2采用现有的施工方式，形成内部阻水结构。为了提高围囹2的稳定性，围囹2的内侧壁设置有斜撑8，具体地，斜撑8水平设置，设置在围囹2的四个角处，斜撑8的两端分别与围囹2相邻的两个侧面相连。

所述内砂卵石袋层4包围拉森钢板桩3，且拉森钢板桩3与内砂卵石袋层4之间具有间距，所述内砂卵石袋层4与外砂卵石袋层6之间围成填筑区，所述黏土层5填充于填筑区内部。外砂卵石袋层6和内砂卵石袋层4起到阻水的作用，外砂卵石袋层6和内砂卵石袋层4投入水域中后，水流从外砂卵石袋层6外流动，在外砂卵石袋层6和内砂卵石袋层4之间形成比较平静的填筑区，以便于填筑黏土层5时黏土被水流冲走，黏土层5采用保水性好的重黏土，以提高防渗水效果。

所述黏土层5内设置有多根旋喷桩7，旋喷桩7的直径为80～120cm左右，多根旋喷桩7组成封闭的止水帷幕圈。旋喷桩7组成的止水帷幕可以有效地阻水挡水，减少渗水量，这样在承台区1进行基础施工时，可大幅减小基坑内的封底混凝土数量，拉森钢板桩3插入河床的深度与现有技术相比，也得到相应减短，从而降低了拉森钢板桩3的施工难度，节省了封底混凝土的施工成本和施工时间。

为了保证良好的防渗水效果，所述旋喷桩7为多层，每一层旋喷桩7组成一封闭的止水帷幕圈。具体地，旋喷桩7可以是两层，也可以是三层，且相邻两层旋喷桩7之间相互咬合，同一层旋喷桩7的相邻两个旋喷桩7相互咬合，咬合处的重叠尺寸大约为10cm，保证止水帷幕的密封性，且使得所有的旋喷桩7相互连接成为一个整体，提高旋喷桩7的抗水压能力。

常规的旋喷桩7为三重高压旋喷施工，即利用三重管道分别喷射空气、高压水泥浆和高压清水，由于高压清水会带走砂砾中的细颗粒，不利于止水帷幕的形成，因此，对于渗透性强的砂卵石河床，所述旋喷桩7为由空气、高压水泥浆和水玻璃高压旋喷而成的桩体，施工时，将高压清水换为水玻璃，水玻璃作为加速水泥浆凝固的胶凝材料，其作为注浆添加剂至关重要，其掺量约为水泥浆的4％左右，可以快速形成止水帷幕。

纯水泥旋喷桩7无侧向抗压强度较低，存在侧剪剪断的风险，因此，当围堰内外水头差较大(>2～3m)时，可以在旋喷桩7的内部(中间位置)设置有加劲钢管桩9，提高旋喷桩7的侧向抗剪强度。

为了保证具有足够的施工空间进行旋喷桩7施工，所述黏土层5的宽度大于或等于3m。

为了保证具有足够的施工空间进行拉森钢板桩3和围囹2的施工，所述内砂卵石袋层4到承台区1的距离大于2m。

本实用新型的组合围堰的施工过程为：

1、根据桥墩施工要求确定承台区1的位置以及大小，在承台区1平面范围2m以外水中抛砂卵石袋形成内砂卵石袋层4，在内砂卵石袋层4之外抛砂卵石袋形成外砂卵石袋层6，内砂卵石袋层4与外砂卵石袋层6之间形成填筑区。

2、将保水性好的重黏土填入填筑区形成黏土层5，黏土填筑宽度不小于3m，以满足防渗漏及后续作业面需要。如外部水流流速较大或水位较深，可每隔1m左右层高设置土工布包裹并压边，以防黏粒流失及水流冲刷。填筑完成后，采用小型压路机(或小型机具)对黏土层5进行初步压实，以减少水面上黏土围堰层的侧面透水。

3、在黏土层5上进行旋喷桩7的施工。

施工前先需进行试桩，以检验旋喷桩7的强度，并取芯以检验旋喷桩7的成桩质量及完整性，对于透水性较强的砂卵石河床，取芯完整性应不低于80％。通过取芯及强度试验，要求取芯体28d无侧限抗压强度不小于1.5Mpa。结合取芯体强度及取芯完整性，确定旋喷桩的水灰比、气压、提管速度及水玻璃添加剂等的用量。

对于透水性强的河床，应采用双排或三排旋喷桩7布桩方案，单个旋喷桩7直径80～120cm，每排桩之间进行咬合(重叠尺寸10cm)，旋喷桩7施工时，应隔桩施工(或跳桩施工)，以完成桩间的咬合。采用三重高压旋喷桩施工方法，即空气+高压水泥浆+水玻璃同时喷射。对于透水性强的砂卵石河床，高压旋喷钻孔会较为困难，因此需采用潜钻先进行引孔，同时较深的钻孔及砂卵石层较差的粘聚力易导致塌孔，因此应边引孔边插入PVC套管，为保证水泥浆从管中顺利散逸，PVC套管侧壁应进行钻孔，且在旋喷施工的喷嘴前应焊接上合金刀片，施工时合金刀片粉碎PVC套管，并对土体进行切割。高压旋喷桩7抗侧压强度较低，围堰内外水头差较大(>2～3m)时，旋喷桩7存在侧剪剪断的风险，因此可打入一定数量的加劲钢管桩9，以增强侧向抗剪强度。

旋喷桩7浆体养护7天后，即可进行基坑初步开挖，拉森钢板桩3插打围堰，围囹2安装，基坑开挖完成后进行封底混凝土作业。

本实用新型将高压旋喷桩止水帷幕与拉森钢板桩围堰支护相结合；通过改进的三重高压旋喷桩,变高压清水喷管为水玻璃速凝剂喷管，实现旋喷桩7与周围土体介质的快速、有效板结，使其能够阻断透水性河床的侧面及部分底面渗水问题，再配合拉森钢板桩围堰支护，有效解决内河水中基础的围堰难题。

设置高压旋喷桩7后有效抑制了渗水现象，可大幅减小围堰基坑内的封底混凝土数量，拉森钢板桩3的插入长度得到相应减短；同时较好的止水帷幕效果也能够减少围堰基坑内的抽水机具数量，并提高围堰施工的安全性。

本实用新型的基础围堰施工方法在某流域的两座大桥的多个桥墩基础围堰中得到应用及验证，围堰效果良好，与传统混凝土咬合桩造价相比较可节约工程费用约20％，与传统钢管桩围堰相比较可节约造价约15％，与传统钢套箱围堰相比较节约造价约35％。

本实用新型的双重组合围堰解决了透水性河床涌水、渗水及流沙问题，大幅改善了围堰内的施工环境，对加块围堰施工，减少水中施工风险具有重要意义。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.适用于内河透水性河床的桥梁基础工程组合围堰，其特征在于：包括承台区(1)、围囹(2)、拉森钢板桩(3)、内砂卵石袋层(4)、黏土层(5)和外砂卵石袋层(6)，所述围囹(2)包围承台区(1)，拉森钢板桩(3)设置在围囹(2)的外侧，所述内砂卵石袋层(4)包围拉森钢板桩(3)，且拉森钢板桩(3)与内砂卵石袋层(4)之间具有间距，所述内砂卵石袋层(4)与外砂卵石袋层(6)之间围成填筑区，所述黏土层(5)填充于围堰填筑区内部，且所述黏土层(5)内设置有多根旋喷桩(7)，多根旋喷桩(7)组成封闭的止水帷幕圈。

2.如权利要求1所述的适用于内河透水性河床的桥梁基础工程组合围堰，其特征在于：所述旋喷桩(7)为多层，每一层旋喷桩(7)组成一封闭的止水帷幕圈。

3.如权利要求2所述的适用于内河透水性河床的桥梁基础工程组合围堰，其特征在于：相邻两层旋喷桩(7)之间相互咬合，同一层旋喷桩(7)的相邻两个旋喷桩(7)相互咬合。

4.如权利要求1、2或3所述的适用于内河透水性河床的桥梁基础工程组合围堰，其特征在于：所述旋喷桩(7)为由空气、高压水泥浆和水玻璃高压旋喷而成的桩体。

5.如权利要求1、2或3所述的适用于内河透水性河床的桥梁基础工程组合围堰，其特征在于：所述旋喷桩(7)的直径为80～120cm。

6.如权利要求1所述的适用于内河透水性河床的桥梁基础工程组合围堰，其特征在于：所述黏土层(5)的宽度大于或等于3m。

7.如权利要求1所述的适用于内河透水性河床的桥梁基础工程组合围堰，其特征在于：所述内砂卵石袋层(4)到承台区(1)的距离大于2m。

8.如权利要求1所述的适用于内河透水性河床的桥梁基础工程组合围堰，其特征在于：所述围囹(2)的内侧壁设置有斜撑(8)。

9.如权利要求1所述的适用于内河透水性河床的桥梁基础工程组合围堰，其特征在于：所述旋喷桩(7)的内部设置有加劲钢管桩(9)。

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