深水浅覆盖条件下无封底混凝土锁口钢管桩围堰施工方法与流程

1.本发明涉及无封底混凝土锁口钢管桩围堰施工领域。更具体地说，本发明涉及一种深水浅覆盖条件下无封底混凝土锁口钢管桩围堰施工方法。


背景技术：

2.在深水浅覆盖层桥梁基础施工过程中，当遇到临近河堤及既有建筑物基础，承台埋入岩层较深时，为保证河堤及既有建筑物的安全，尽可能降低施工成本，采用锁口钢管桩围堰具有较强的受力性能、尺寸优势和低成本优势。传统锁口钢管桩围堰施工方法为：先进行钢管桩锁口加工焊接及导向架加工；再安装导向架并用振动锤逐根施打锁口钢管桩下沉到位，形成封闭止水围堰；然后浇注水下封底混凝土，安装水平支撑；最后进行承台施工及水下部分墩身施工；水下结构施工完成后再拔除锁口钢管桩。但是当遇到承台埋入岩层较深、岩石强度高且覆盖层较浅时，采用传统钢管桩围堰施工方法，钢管桩很难打入岩层设计锚固深度，会导致围堰整体结构不稳定，结构不满足受力要求。
3.如果先对承台基础岩层进行水下爆破、清渣，再采用钢围堰施工，会对临近河堤及既有建筑物安全造成威胁，会对水资源和环境造成污染，同时投入的施工成本较高。


技术实现要素：

4.为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，本发明的一优选实施方案提供了一种深水浅覆盖条件下无封底混凝土锁口钢管桩围堰施工方法，水下从上往下依次设有覆盖层、强风化岩层以及中风化岩层，其特征在于，包括：
5.步骤s1、下放引孔钢护筒，施打所述引孔钢护筒穿过所述覆盖层进入所述强风化岩层；
6.步骤s2、在所述引孔钢护筒内冲孔，直至冲孔钻进至所述中风化岩层的设计桩底标高后终终止冲孔，清理孔内沉渣，得到引孔槽，重复上述步骤，直至得到预设数量的引孔槽；
7.步骤s3、制作安装围囹内支撑系统，整体下放到位；
8.步骤s4、在引孔槽外围安装锁扣钢管桩导向架，逐步在已开好的引孔槽内插打锁口钢管桩，直至锁口钢管桩全部插打完毕围堰合龙，形成锁口钢管桩围堰；
9.步骤s5、在锁口钢管桩围堰的内侧槽段浇筑水下混凝土至承台底标高处；锁口钢管桩围堰的外侧槽段同步回填砂至河床底。
10.优选地，所述的深水浅覆盖条件下无封底混凝土锁口钢管桩围堰施工方法中，在所述步骤s5之后，还包括以下步骤：
11.步骤s6、锁口钢管桩围堰的内侧槽段混凝土达到设计强度后，抽干围堰内水；
12.步骤s7、开挖锁口钢管桩围堰内的基坑底岩面，挖至承台底标高下30cm后，浇筑承台垫层混凝土。
13.优选地，所述的深水浅覆盖条件下无封底混凝土锁口钢管桩围堰施工方法中，在
所述步骤s7之后，还包括以下步骤：
14.步骤s8、在无水干燥环境下进行承台及水下部分墩身施工；
15.步骤s9、锁口钢管桩围堰内分次注水，由低至高依次分层拆除多道围囹内支撑，恢复河底；
16.步骤s10：拔除锁口钢管桩，完成围堰施工。
17.优选地，所述的深水浅覆盖条件下无封底混凝土锁口钢管桩围堰施工方法中，所述步骤s3中的围囹内支撑系统包括由上往下的多道围囹内支撑，每道围囹内支撑均包括围囹和支撑，所述支撑设置在所述围囹内，且二者处于同一水平面。
18.优选地，所述的深水浅覆盖条件下无封底混凝土锁口钢管桩围堰施工方法中，所述步骤s1中，先安装利用钻孔平台安装引孔钢护筒导向架，再利用引孔钢护筒导向架下放所述引孔钢护筒。
19.优选地，所述的深水浅覆盖条件下无封底混凝土锁口钢管桩围堰施工方法中，步骤s2中，在冲孔得到上一个引孔槽后，拔除相应的引孔钢护筒，以便于下一个引孔槽冲孔使用。
20.优选地，所述的深水浅覆盖条件下无封底混凝土锁口钢管桩围堰施工方法中，在步骤s5之前，用空气吸泥机清理锁口钢管桩围堰的内侧槽段的砂石以及泥渣。
21.本发明至少包括以下有益效果：
22.(1)本发明中钻引孔槽至中风化岩层再插打锁口钢管桩，围堰结构整体稳定性好；围堰内侧槽段浇注水下细石混凝土将围堰与岩层连成一体，止水效果好，不需要浇筑封底混凝土止水。
23.(2)本发明不需要在锁口钢管桩内钻孔作业，施作钢筋混凝土锚桩固定锁口钢管桩,施工成本低，工期短，工艺简单。
24.(3)本发明不需要水下爆破作业，施工安全，投入水上施工设备少,减少对水资源及环境污染。
25.(4)本发明免去了封底混凝土施工，减少了岩层的开挖深度，同时节约了混凝土方量，既节省了工期又降低了施工成本。
26.(5)本发明采用“先撑法”即先整体安装围囹及内支撑，后安装锁口钢管桩围堰，可加大内支撑间距，节省支撑材料，同时对围堰结构受力有利。
27.(6)本发明施工对振动小，对周围环境响小，有利于河堤及临近既有建筑物的保护。
28.(7)本发明锁口钢管桩刚度大、结构受力好，能承受较大水头差，用于深水围堰比钢套箱成本低。
29.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
30.图1为本发明中锁口钢管桩围堰结构示意图。
31.图2是本发明中锁口钢管桩抽水前平面图。
32.图3是本发明中锁口钢管桩垫层施工后平面图。
33.图4是本发明中锁口钢管桩围堰俯视图。
34.图5是本发明中引孔槽、锁口钢管桩插打施工的平面图。
35.附图说明：桩基护筒1、锁口钢管桩2、围囹内支撑3、覆盖层4、强风化岩层5、中风化岩层6、水下混凝土7、砂8、承台垫层混凝土9、承台10、引孔钢护筒11、引孔钢护筒导向架12、引孔槽13、锁扣钢管桩导向架14。
具体实施方式
36.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
37.以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变形。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
38.本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
39.可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
40.本发明所采用的技术方案是：在承台围堰设计线安装引孔钢护筒导向架及钢护筒，并用冲击钻机在钢护筒内钻引孔开槽；待引孔开槽达到适当长度后，在引孔槽段安装锁口钢管桩导向架及插打锁口钢管桩，形成锁口钢管桩封闭止水围堰。通过对围堰内侧槽段清理、浇注水下混凝土，围堰外侧槽段回填砂，使围堰内外的水完全隔离。最后在围堰内分次抽水,分层安装围堰围囹及内支撑，形成无水干燥作业环境。
41.具体的，如图1-5所示，本发明的一优选实施方案提供一种深水浅覆盖条件下无封底混凝土锁口钢管桩围堰施工方法，水下从上往下依次设有覆盖层4、强风化岩层5以及中风化岩层6，包括：
42.步骤s1、下放引孔钢护筒11，施打所述引孔钢护筒11穿过所述覆盖层4进入所述强风化岩层5；
43.步骤s2、在所述引孔钢护筒11内冲孔，直至冲孔钻进至所述中风化岩层6的设计桩底标高后终终止冲孔，清理孔内沉渣，得到引孔槽13，重复上述步骤，直至得到预设数量的引孔槽；
44.步骤s3、制作安装围囹内支撑系统，整体下放到位；
45.步骤s4、在引孔槽外围安装锁扣钢管桩导向架14，逐步在已开好的引孔槽13内插打锁口钢管桩2，直至锁口钢管桩2全部插打完毕围堰合龙，形成锁口钢管桩围堰。
46.步骤s4、用空气吸泥机清理锁口钢管桩围堰的内侧槽段的砂石以及泥渣，在锁口钢管桩围堰的内侧槽段浇筑水下混凝土7至承台10底标高处；锁口钢管桩围堰的外侧槽段
同步回填砂8至河床底；
47.上述实施方案中，钻引孔槽至中风化岩层7再插打锁口钢管桩，围堰结构整体稳定性好；围堰内侧槽段浇注水下细石混凝土将围堰与岩层连成一体，止水效果好。
48.不需要在锁口钢管桩内钻孔作业，施作钢筋混凝土锚桩固定锁口钢管桩,施工成本低，工期短，工艺简单。
49.步骤s5、在锁口钢管桩围堰的内侧槽段浇筑水下混凝土至承台底标高处；锁口钢管桩围堰的外侧槽段同步回填砂至河床底。
50.步骤s6、待锁口钢管桩围堰的内侧槽段的混凝土达到设计强度后，具体的可以是硬化达到20mpa后，抽干围堰内水；
51.步骤s7、开挖锁口钢管桩围堰内的基坑底岩面，挖至承台10底标高下30cm后，浇筑承台垫层混凝土9。
52.步骤s8、在无水干燥环境下进行承台10及水下部分墩身施工；其中，承台10下方施工桩基护筒1。
53.步骤s9、锁口钢管桩围堰内分次注水，由低至高依次分层拆除围囹内支撑，恢复河底；
54.步骤s10：拔除锁口钢管桩2，完成围堰施工。
55.上述实施方案中，不需要水下爆破作业，施工安全，投入水上施工设备少,减少对水资源及环境污染，不需要进行封底混凝土施工，减少了岩层的开挖深度的同时节约了混凝土方量，既节省了工期又降低了施工成本，施工对振动小，对周围环境响小,有利于河堤及临近既有建筑物的保护。锁口钢管桩刚度大、结构受力好，能承受较大水头差，用于深水围堰比钢套箱成本低。
56.另一实施方案中，先整体安装围囹内支撑系统，后安装锁口钢管桩2围堰，比传统先安锁口钢管桩2装围堰后安装围囹310支撑320，结构受力好，内支撑间距大，可节省支撑材料。
57.另一实施方案中，所述步骤s3中的围囹内支撑系统包括由上往下的多道围囹内支撑，每道围囹内支撑均包括围囹内支撑系统，所述支撑320设置在所述围囹310内，且二者处于同一水平面。相较于单独的围囹或者支撑，将二者结合起来，强度更高，更为稳定。
58.另一实施方案中，所述步骤s1中，先安装利用钻孔平台安装引孔钢护筒导向架12，再利用引孔钢护筒导向架12下放所述引孔钢护筒11。
59.另一实施方案中，步骤s2中，在冲孔得到上一个引孔槽13后，拔除相应的引孔钢护筒，以便于下一个引孔槽冲孔使用，这样可以实现引孔钢护筒循环利用。
60.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

技术特征：
1.一种深水浅覆盖条件下无封底混凝土锁口钢管桩围堰施工方法，水下从上往下依次设有覆盖层、强风化岩层以及中风化岩层，其特征在于，包括：步骤s1、下放引孔钢护筒，施打所述引孔钢护筒穿过所述覆盖层进入所述强风化岩层；步骤s2、在所述引孔钢护筒内冲孔，直至冲孔钻进至所述中风化岩层的设计桩底标高后终终止冲孔，清理孔内沉渣，得到引孔槽，重复上述步骤，直至得到预设数量的引孔槽；步骤s3、制作安装围囹内支撑系统，整体下放到位；步骤s4、在引孔槽外围安装锁扣钢管桩导向架，逐步在已开好的引孔槽内插打锁口钢管桩，直至锁口钢管桩全部插打完毕围堰合龙，形成锁口钢管桩围堰；步骤s5、在锁口钢管桩围堰的内侧槽段浇筑水下混凝土至承台底标高处；锁口钢管桩围堰的外侧槽段同步回填砂至河床底。2.根据权利要求1所述的深水浅覆盖条件下无封底混凝土锁口钢管桩围堰施工方法，其特征在于，在所述步骤s5之后，还包括以下步骤：步骤s6、锁口钢管桩围堰的内侧槽段混凝土达到设计强度后，抽干围堰内水；步骤s7、开挖锁口钢管桩围堰内的基坑底岩面，挖至承台底标高下30cm后，浇筑承台垫层混凝土。3.根据权利要求1所述的深水浅覆盖条件下无封底混凝土锁口钢管桩围堰施工方法，其特征在于，在所述步骤s7之后，还包括以下步骤：步骤s8、在无水干燥环境下进行承台及水下部分墩身施工；步骤s9、锁口钢管桩围堰内分次注水，由低至高依次分层拆除多道围囹内支撑，恢复河底；步骤s10：拔除锁口钢管桩，完成围堰施工。4.根据权利要求1所述的深水浅覆盖条件下无封底混凝土锁口钢管桩围堰施工方法，其特征在于，所述步骤s3中的围囹内支撑系统包括由上往下的多道围囹内支撑，每道围囹内支撑均包括围囹和支撑，所述支撑设置在所述围囹内，且二者处于同一水平面。5.根据权利要求1所述的深水浅覆盖条件下无封底混凝土锁口钢管桩围堰施工方法，其特征在于，所述步骤s1中，先安装利用钻孔平台安装引孔钢护筒导向架，再利用引孔钢护筒导向架下放所述引孔钢护筒。6.根据权利要求2所述的深水浅覆盖条件下无封底混凝土锁口钢管桩围堰施工方法，其特征在于，步骤s2中，在冲孔得到上一个引孔槽后，拔除相应的引孔钢护筒，以便于下一个引孔槽冲孔使用。7.根据权利要求2所述的深水浅覆盖条件下无封底混凝土锁口钢管桩围堰施工方法，其特征在于，在步骤s5之前，用空气吸泥机清理锁口钢管桩围堰的内侧槽段的砂石以及泥渣。

技术总结
本发明公开了一种深水浅覆盖条件下无封底混凝土锁口钢管桩围堰施工方法，包括：步骤S1、下放并施打引孔钢护筒，穿过覆盖层进入强风化岩层；步骤S2、在引孔钢护筒内冲孔钻进至中风化岩层的设计桩底标高后终终止，得到引孔槽，重复直至得到预设数量的引孔槽；步骤S3、制作安装围囹内支撑系统，整体下放到位；步骤S4、逐步在已开好的引孔槽内插打锁口钢管桩，直至全部插打完毕围堰合龙；步骤S5、在锁口钢管桩围堰的内侧槽段浇筑水下混凝土至承台底标高处；锁口钢管桩围堰的外侧槽段同步回填砂至河床底，本发明中钻引孔槽至中风化岩层再插打锁口钢管桩，围堰结构整体稳定性好；围堰内侧槽段浇注水下细石混凝土将围堰与岩层连成一体，止水效果好。止水效果好。止水效果好。


技术研发人员：曾宪柳 岳新兴 李东辉 徐勇 李冠中 林飞扬 郭建
受保护的技术使用者：中交第二航务工程局有限公司
技术研发日：2023.03.03
技术公布日：2023/7/25