專利名稱：一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上的鋼管樁錨固結構的制作方法
一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上的鋼管粧錨固結構技術領域
本發明屬于橋梁施工領域，具體涉及一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上的鋼管樁錨固結構。
背景技術：
隨著社會經濟的發展，對于便捷交通的需求愈加強烈，建造于各種地質上的橋梁工程也越來越多。以往的棧橋一般都建造在具有較厚覆蓋層的江河和湖泊上，在這種地質條件下，通往主體工程的棧橋基礎施工一般采用傳統的“釣魚法”進行，即將鋼管樁就位后，通過打樁錘插打鋼管樁至覆蓋層設計標高。但是，有很多江河、湖泊和海洋地質狀況為傾斜裸巖面和淺覆蓋層傾斜巖面，如采用傳統方法施工，由于水流、風浪和風荷載的作用和影響，棧橋基礎的穩定和鋼管樁底口的錨固無法得到保證，從而影響棧橋的安全性能和主體工程的施工進度。
針對上述無覆蓋層陡峭裸巖的地質情況，現有技術常采用水下爆破、人造覆蓋層、 導管架、巖面預成孔嵌埋鋼管等方案。
水下爆破武廣客運專線某重點大橋工程，水中墩位處水深18m，裸巖面傾斜成 35°，采用鉆孔平臺方案，首先將傾斜的巖面爆破整平，再布置鋼護筒，向河床上拋填沙袋埋設護筒，依托近墩處的已有樁來穩定平臺，從而形成鉆孔樁平臺。此方案需水下爆破，清渣工作量大，周期大，造價高，并需既有樁來維持平臺的穩定。
人造覆蓋層柳州柳江上某大橋工程，水中墩位處水深15m，裸巖面傾斜成15°， 采用鉆孔平臺方案，先在墩位處拋填3m厚土袋，再插打鋼管樁。人造覆蓋層方案需在平臺范圍內拋填大量土袋，工程量大，施工成本高。
導管架上海某海上大橋近島段工程，橋位海床為淺覆蓋層和裸巖，采用導管架棧橋為水中施工通道，采用導管架平臺作為水中主墩的鉆孔平臺，施工時用多根直徑I. Irn的鋼管在陸上連成導管架，再船運至墩位處，用大1500t吊船吊放安裝，此方案需大噸位吊船和工作船，用鋼量大，施工周期較長。
巖面預成孔嵌埋鋼管浙江某大橋的水中墩施工水深26m，河床無覆蓋層，巖面呈 45°傾斜，棧橋、平臺施工采用預成孔嵌埋鋼護筒固定的施工方案，即在棧橋鋼管樁位置用大于管樁直徑的沖擊鉆機預成孔，放入鋼管樁后在預成孔內的管樁外澆注水下混凝土，將其直接穩固在巖層中。此方案施工周期較長，需在浮式平臺上作業，水位需較穩定，流速不大。
綜上所述，以上方案均存在工作量大、施工周期長、成本大等缺點。因此本領域的技術人員急需一種可有效解決鋼管樁與陡峭堅硬裸巖河床的連接問題的錨固結構，同時可以達到施工周期短、成本低、安全高效的目的。發明內容
本發明的目的是根據上述現有技術的不足之處，提供一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上的鋼管樁錨固結構，該錨固結構通過在岸上將所述鋼管樁底口切割成與所述河床相吻合的形狀，在其內澆筑水下混凝土層，依靠水下混凝土漿體與錨桿、樁底混凝土以及河床基巖的握裹力，以達到解決鋼管樁在陡峭堅硬裸巖上的錨固、抗滑穩定問題。
本發明目的實現由以下技術方案完成一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上的鋼管樁錨固結構，涉及陡峭裸巖以及鋼管樁， 其特征在于所述鋼管樁的底部內腔與所述陡峭裸巖之間通過錨桿連接錨定，且三者之間通過澆筑的水下混凝土層固結為一體結構。
所述鋼管樁底口形狀與所述陡峭裸巖面形狀相適配。
所述鋼管樁內部的水下混凝土層高度不小于所述錨桿深入所述陡峭裸巖的深度。
所述錨桿在陡峭裸巖面以上的長度不小于其深入陡峭裸巖的長度。
本發明的優點是，采用水下探測技術并通過探測數據在岸上預切割鋼管樁底口使其與陡峭裸巖面相吻合，安全快捷，減少深潛水作業量，降低施工風險；同時鋼管樁與陡峭裸巖之間的連接采用注漿嵌巖錨桿技術，依靠鋼管樁內的混凝土與基巖間通過錨桿傳遞的抗拔力、樁底混凝土與河床基巖的粘結力，以使鋼管樁牢固錨固于陡峭裸巖面上，施工周期短、成本低、安全高效。
圖I為本發明中鋼管樁沉降于陡峭裸巖面上的示意圖；圖2為本發明中在鋼管樁內澆筑水下混凝土示意圖；圖3為本發明中延伸入河床基巖的錨孔示意圖；圖4為本發明中在鋼管樁內進行注漿嵌巖錨桿技術的示意圖；圖5為本發明中設置有扶正器的地質鉆機示意圖；圖6為本發明中鋼管樁底部錨固結構的整體示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖通過實施例對本發明的特征及其它相關特征作進一步詳細說明，以便于同行業技術人員的理解如圖1-6，圖中標記1-10分別為鋼管樁I、陡峭裸巖2、水下混凝土層3、錨孔4、錨桿 5、壓漿管6、地質鉆機7、扶正器8、袋裝干拌混凝土 9、水泥漿10。
實施例本實施例具體涉及一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上的鋼管樁錨固結構。本實施例將結合黔江特大橋工程為例進行詳細說明，工程位于廣西黔江，江深水急，河流兩側岸坡地形起伏大，岸坡局部見基巖外露，河床巖面傾斜為25° 60°之間不等，為了方便施工人員進入江中心的橋墩上施工，需要在河流兩側岸坡搭設通往橋墩的棧橋，所述棧橋由錨固于岸坡河床上的鋼管樁支撐。
如圖6所示本實施例中鋼管樁的具體錨固結構，鋼管樁I設置于陡峭裸巖2上，在鋼管樁底部澆筑有水下混凝土層3，從水下混凝土層3的上表面開設有貫穿至陡峭裸巖2內部的錨孔4，同時在錨孔4內設置有錨桿5，錨桿5通過水泥漿10與陡峭裸巖2內部基巖以及鋼管樁I底部的水下混凝土層3錨固為一體。
如圖1-6所示，以下為在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上的鋼管樁錨固施工的具體步驟①首先在岸上搭設一孔棧橋，然后懸臂拼裝貝雷桁架，在所述貝雷桁架前端安裝自制的雙層導向架。
②在鋼管樁I安裝之前，將測深儀的探頭及導線固定在金屬桿上，其探頭沒于水面下30cm，沿所述已安裝好的導向架八等分點，測量陡峭裸巖2的水深，根據測得的各點水深可確定鋼管樁I的長度及其底口高差，根據該底口高差在岸上將鋼管樁I的底口切割成與陡峭裸巖2相適配的形狀；其中所述的水下測深儀具體型號為HD-360便攜式測深儀；同時在陡峭裸巖2上安裝架設一水下探測儀，該水下探測儀可以將水下巖面情況以影像的方式顯示出來，具體用于后續的鋼管樁I的水下安裝、水下混凝土 3的澆筑工程中，檢查鋼管樁I的著床情況以及水下混凝土 3燒筑情況,代替了潛水員的作業。
③其后利用所述導向架定位，選擇水流平穩、流速低時按照從上游到下游的順序安裝鋼管樁I ;根據河床底標高，在鋼管樁I上口做好記號，標明方向，以免下水后鋼管樁I 方向發生偏轉，與陡峭裸巖2不吻合；依靠鋼管樁I自身重力，通過履帶吊機輕微偏移保證鋼管樁I的垂直度；在鋼管樁I安裝完畢后，通過水下探測儀確認鋼管樁I的著床情況，同時將鋼管樁I的上口與導向架之間的空隙用鐵板鍥死，防止鋼管樁I在后續的施工中產生晃動。
④派潛水員入水沿鋼管樁I的底口外側50cm處堆碼一圈袋裝干拌混凝土 9，高度為50 80cm ;采用垂直導管法在鋼管樁I內灌注水下C30混凝土，隨著混凝土在鋼管樁I 內上升，混凝土在內外壓差作用下，順著鋼管樁I與陡峭裸巖2之間的縫隙向外流出，填充于袋裝干拌混凝土 9之間，形成一個水下小圍堰，同時在鋼管樁I的底口形成水下混凝土層 3，水下混凝土層3的高度不小于其后錨桿5嵌巖的深度；灌注水下混凝土時，可利用水下探測器對鋼管樁I內外混凝土澆筑情況進行監控，出現異常情況或澆筑完成后，及時安排潛水員對樁底情況進行確認檢查。
⑤待鋼管樁I內水下混凝土層3澆筑強度達到70%后，地質鉆機7移至導向架處， 在鋼管樁I內鉆孔；地質鉆機7的鉆頭在通過鋼管樁I底部的水下混凝土層3后，宜慢速鉆井，防止鉆頭跑偏；鉆頭進入堅硬巖層50cm后，可通過配重，加大鉆壓，加快鉆進速度；在進入基巖時，應取芯檢查，確認巖層面的起始點及深度，成孔過程中，當巖層節理裂隙密集、破碎嚴重時，應先采取壓注高強水泥漿使巖體固結，待漿體達到一定強度后重新鉆孔，直至錨孔4至設計標高。地質鉆機7的鉆桿上設置有扶正器8用以確保鉆桿在錨孔4內高速回轉時保持平穩運轉。
⑥在錨桿5上捆綁耐壓塑料壓漿管6，壓漿管6底端距錨桿5底端100mm，以防鉆孔回淤埋管，頂端留在棧橋頂；通過地質鉆機7的鉆桿將錨桿5安放至錨孔4內，隨后拆除所述地質鉆機7的鉆桿。對錨孔4內壓水泥漿10，壓漿開始時，拌制并儲備好水泥漿10，保證壓漿過程的連續性，水泥漿10攪拌均勻后，用壓漿機從塑料壓漿管6中向錨孔4底部壓漿。為滿足鉆孔錨固段裂隙水泥漿10的滲漏和防止頂部水泥漿的水侵，灌注量的大小由現場實驗確定。壓漿過程中利用水下探測器觀察壓漿情況，水泥漿10壓至鋼管樁I內的水下混凝土層3頂面即可。其后進行錨桿5抗拔靜載試驗。
至此，鋼管樁I在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上的注漿嵌巖錨固施工全部完成， 依靠水泥漿體與錨桿5、鋼管樁I底混凝土、陡峭裸巖2基巖的握裹力，解決了鋼管樁I在陡峭堅硬裸巖上的錨固、抗滑穩定問題。
本項目創新的將水下探測輔助技術應用于鋼管樁安裝，用水下測深儀測量鋼管樁位河床高差，在岸上提前切割鋼管樁底口代替深潛水(34m)切割；用水下探測器遙控檢查代替深潛水檢查，減少了高危險、高強度、專業性強的深潛水作業。同時通過采用注漿嵌巖錨桿技術固定鋼管樁，其施工工藝簡單、周期短、成本低、安全、高效、可靠的解決了鋼管樁與陡峭堅硬裸巖河床的連接問題，取得了可觀的經濟效益。
權利要求
1.一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上的鋼管樁錨固結構，涉及陡峭裸巖以及鋼管樁，其特征在于所述鋼管樁的底部內腔與所述陡峭裸巖之間通過錨桿連接錨定，且三者之間通過澆筑的水下混凝土層固結為一體結構。
2.根據權利要求I所述的一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上的鋼管樁錨固結構，其特征在于所述鋼管樁底口形狀與所述陡峭裸巖面形狀相適配。
3.根據權利要求I所述的一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上的鋼管樁錨固結構，其特征在于所述鋼管樁內部的水下混凝土層高度不小于所述錨桿深入所述陡峭裸巖的深度。
4.根據權利要求I所述的一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上的鋼管樁錨固結構，其特征在于所述錨桿在陡峭裸巖面以上的長度不小于其深入陡峭裸巖的長度。
全文摘要
本發明屬于橋梁施工領域，具體涉及一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上的鋼管樁錨固結構。該錨固結構涉及陡峭裸巖以及鋼管樁，所述鋼管樁的底部內腔與所述陡峭裸巖之間通過錨桿連接錨定，且三者之間通過澆筑的水下混凝土層固結為一體結構。本發明的優點是，鋼管樁與陡峭裸巖之間連接采用注漿嵌巖錨桿技術，依靠水下混凝土漿體與錨桿、樁底混凝土以及河床基巖的握裹力，以使鋼管樁牢固錨固于陡峭裸巖面上，施工周期短、成本低、安全高效。
文檔編號E02D5/66GK102979089SQ201210536079
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月13日 優先權日2012年12月13日
發明者文獻, 劉學明, 孫振華, 趙自靜, 鄭亞民, 胡洋 申請人:中鐵上海工程局第二工程有限公司