水下深入巖承臺施工方法
【專利摘要】本發明所述水下深入巖承臺施工方法主要有以下施工環節：1）圍堰加工制作：鎖扣式圍堰加工主要是連接板和無縫鋼管的焊接及無縫鋼管切縫。連接板、螺旋鋼管樁及無縫鋼管切口的中心線在一條直線上，三者在鋼管樁底部要平齊，否則底部出現滲水口。2）圍堰打設：采用先搭設部分鉆孔平臺?再施工圍堰，填滿圍堰形成土平臺，形成土平臺和鋼平臺結合的鉆孔平臺形式，既可以減少鉆孔平臺的材料用量，同時提高了鉆孔平臺的穩定性和承載力，可以確保大型鉆機水上作業安全，同時達到節約材料用量。3）圍堰封水：無縫鋼管堵塞容易，可以封堵大流量滲水，粘土或沙土即可。底部圈梁避免全部開挖完后施工，應分段進行，最后形成整體圈梁。
【專利說明】水下深入巖承臺施工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種深埋基巖內的水下承臺施工方法，特別是涉及一種水下深入巖承臺施工方法及。
【背景技術】
[0002]目前，對于埋置在基巖層內的低樁承臺施工，常規的水中圍堰入土深度無法滿足要求，而且，承臺基坑開挖難度更大。一般常用的施工方法是:先對承臺范圍內的巖石進行水下爆破松散，再耗費大量鋼構件及花費大量時間搭設足以放置大型鉆機的鉆孔平臺進行樁基施工，然后下沉雙壁鋼圍堰或打設鋼板樁圍堰，進行擋水、封水，最后，開挖承臺基坑進行承臺施工。上述方法存在以下不足:
1、水下爆破工程量大，施工難度大、進度緩慢，爆破費用高，安全性低；
2、水上施工設備多，水下爆破、搭設水上鉆孔平臺及下沉鋼圍堰或打設鋼板樁均需配置大型浮船和浮吊；
3、從水下爆破至完成樁基、下沉鋼圍堰或打設鋼板樁所需的施工工期長。
[0003]總之，現有的深埋巖層的承臺常規施工方法費用高，施工周期長。
【發明內容】
[0004]本發明的目的，是提供了一種水下深入巖承臺施工方法，它針對水下承臺深巖基坑施工的難點和特點，在傳統的施工工藝基礎上優化改進，發明了一種新型水下深入巖施工方法，可克服深入巖水中承臺基坑開挖及封水等困難，可很好地解決現有施工工藝存在的投入大、費用高、安全性低、工期長的問題。所述水下深入巖承臺施工方法的主要適用范圍:
1、承臺基坑地質上層為粉砂、粘土或薄層砂礫，下層為風化穩定巖層的基巖、水深在8至IOm以內的低樁承臺施工；
2、無巖石開挖的水下低樁承臺；
3、水下高樁承臺及地下水位較高的灘地需采用圍堰擋水、封水的承臺均適用。
[0005]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:水下深入巖承臺施工方法，包括以下步驟:
①制作鎖扣鋼管樁:先取一根螺旋鋼管，并在螺旋鋼管的一側焊接一根無縫鋼管，在螺旋鋼管的另一側焊接連接板；再在無縫鋼管的側壁上軸向開設透槽，透槽的寬度小于連接板的寬度；然后，在連接板一端的兩側各焊接一塊弧形的限位板，限位板的凹面朝向螺旋鋼管，并使兩限位板之間形成凹槽，兩個限位板的外邊沿各安裝一條密封條；無縫鋼管與連接板配合構成鎖扣；
制作鎖扣鋼管樁的同時，搭設水上鋼棧橋，鋼棧橋由河岸延伸至水中待建的承臺位
置；
②利用步驟①中修建的鋼棧橋輸送物料和設備，在承臺位置的中部搭設鋼平臺，鋼平臺長度及寬度滿足履帶吊施工鋼管樁圍堰作業半徑的需要，并在鋼平臺上預留樁基鉆孔的位置，以避免鋼平臺與樁基的孔位干擾，以便后期打設鋼護筒進行樁基施工；
③利用步驟②中間的鋼平臺，采用履帶吊及振動錘兩種施工設備，在承臺位置的四周處依次豎直打設數根鎖扣鋼管樁，數根鎖扣鋼管樁通過鎖扣連接以形成封閉的圍堰；打設鎖扣鋼管樁時，在前一根鎖扣鋼管樁打設完成后，與其連接的后一根鎖扣鋼管樁在打設前應將其連接板的一端插入前一根鎖扣鋼管樁的透槽內，以便鎖扣鋼管樁打設完成后，兩根鎖扣鋼管樁通過無縫鋼管和連接板配合；打設鎖扣鋼管樁的要求是，每根鎖扣鋼管樁的下端應穿透河床的粉砂層和砂礫層與基巖面的表面接觸；由鎖扣鋼管樁構成的圍堰封閉后，在圍堰上部內安裝第一道圍檁；鋼平臺高于圍堰的頂部；
④圍堰內安裝圍檁后，向圍堰內填土至圍堰頂部，由鋼平臺和土平臺共同構成的鉆孔平臺；在鉆孔平臺上的樁基鉆孔位置處分別打設鋼護筒，而后，在鉆孔平臺上布置鉆機，進行水中樁基施工；同時，把鎖扣鋼管樁的螺旋鋼管及無縫鋼管內全部用鉆渣、粉砂或粘性土等填滿，防止抽水抽砂后出現內外壓差而無法封水；
⑤在水中樁基施工完成后，清除圍堰內的填土和積水，并且，在清除填土和積水的過程中，在圍堰內安裝第二道圍檁；也可在圍堰內安裝上下兩道內支撐，第一、二道內支撐設置成框架式和“八字”撐，為基坑開挖設備預留行走的高度；同時，拆除圍堰內的鋼平臺，拆除后的鋼平臺搭設至圍堰外側，用于物資和設備堆放；
⑥在圍堰內安裝圍檁后，且 在圍堰內的填土全部清空前，在圍堰根部開始分段施工的鋼筋混凝土圈梁，使圍堰根部與河床的基巖面之間形成密封，每段圈梁之間做好鋼筋籠和混凝土的搭接，最后形成整體圈梁，保證封住根部的滲水及防止圍堰根部在水壓的作用下向內收口，提高抗傾覆安全性；
⑦采用履帶吊向圍堰內下放一臺或兩臺挖掘機，用破碎錘開挖承臺位置的基巖面巖石，巖石基坑挖至墊層底標高；然后，將挖出的碎石清除至圍堰外；開挖巖石基坑的同時進打破除粧頭作業；
⑧在巖石開挖完成及樁頭破除完畢后，清理巖石基坑至底部，澆筑承臺墊層混凝土，整理樁頭鋼筋，開始綁扎承臺鋼筋；
⑨承臺鋼筋綁扎完畢后，安裝承臺模板，然后澆筑混凝土，混凝土澆筑后承臺制作完畢，承臺與所有樁基連為一體。
[0006]為進一步實現本發明的目的，還可以采用以下技術方案:在所述步驟⑦中，進行樁頭破除作業時，先利用機械進行快速破除，當樁頭破除至接近設計標高前，剩余0.1-0.2m部分由人工進行鑿除，避免樁身混凝土破壞。在所述步驟⑨中，當承臺制作完成后，可邊對承臺進行降溫和養護作業，邊施工橋墩水下墩身，直至墩身出水面，進入水上施工；墩身進入水上作業后，拆除圍堰及內支撐。所述步驟①中，當安裝密封條后，在限位板的兩側各安裝一個導向柱，無縫鋼管的透槽處對稱設有兩根角鋼，角鋼能與導向柱配合。在所述步驟⑥中，在圈梁頂面開設排水溝，在圍堰內的基巖面上開設集水坑，通過排水溝將小量滲水引至集水坑。
[0007]本發明的優點在于:1、鎖扣式鋼管樁截面模量大，與鋼板樁圍堰相比，具有更好的抗彎性能和穩定性。打設時鎖扣的阻力比鋼板樁小，施工快捷。2、圍堰底部的鋼筋混凝土圈梁，不僅增加圍堰根部的水平約束，提高了抗傾覆安全性，還具有封水和引水的作用，保證了基坑內處于干環境作業。3、鎖扣式鋼管樁圍堰內填土，形成土平臺，節約了水上樁基鉆孔鋼平臺，大大減少了施工成本。
[0008]總之，此施工方法結構簡單、安全可靠、施工方便快速、大大節約了施工成本和工期。此施工方法在穿過河床上層的覆蓋層，一般為粉砂層或薄層礫石，打至基巖頂面，無需穿過巖層的最不利情況下，能確保圍堰的安全和封水，實現快速施工，并大大節約工程施工成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是本發明所述圍堰的俯視結構示意圖；圖2是圖1的A — A放大剖視結構示意圖；圖3是單根鋼管樁俯視結構示意圖；圖4是兩根鋼管樁通過鎖口配合的俯視結構示意圖；圖5是圖4的I部放大圖。
[0010]附圖標記:1螺旋鋼管2無縫鋼管3透槽4連接板5導向柱6圍檁7第二橫撐8內支撐9鋼筋混凝土圈梁10樁基11承臺12基巖開挖機械作業區13角鋼14限位板15凹槽16密封條17斜撐18豎撐19第一橫撐。
【具體實施方式】
[0011]本發明所述水下深入巖承臺施工方法，包括以下步驟:
①制作鎖扣鋼管樁:先取一根螺旋鋼管1，并在螺旋鋼管I的一側焊接一根無縫鋼管2，在螺旋鋼管I的另一側焊接連接板4。再在無縫鋼管2的側壁上軸向開設透槽3。然后，在連接板4 一端的兩側各焊接一塊弧形的限位板14，限位板14的凹面朝向螺旋鋼管1，并使兩限位板14之間形成凹槽15，兩個限位板14的外邊沿各安裝一條密封條16 ;無縫鋼管2與連接板4配合構成鎖扣。透槽3的寬度小于連接板4的寬度，利用無縫鋼管切縫后，其本身具有彈性咬合力的特點，連接板4打入透槽3后能夠很好夾緊連接板4，減少了鎖扣滲水縫隙，并能確保鎖扣鋼管樁打入至設計深度。同時，只需通過調整無縫鋼管割縫位置即可制作不同角度的鎖扣鋼管樁。凹槽15方便利用無縫鋼管2內填充物的擠壓力使限位板14變形，從而使密封條16與無縫鋼管2內壁緊密接觸，可提高鎖口的防水堵漏性能。
[0012]制作鎖扣鋼管樁的同時，搭設水上鋼棧橋，鋼棧橋由河岸延伸至水中待建的承臺位置，以便通過鋼棧橋向承臺位置輸送物料和設備；
②利用步驟①中修建的鋼棧橋輸送物料和設備，在承臺位置的中部搭設鋼平臺，鋼平臺長度及寬度滿足履帶吊施工鋼管樁圍堰作業半徑的需要，并在鋼平臺上預留樁基鉆孔的位置，以避免鋼平臺與樁基的孔位干擾，以便后期打設鋼護筒進行樁基施工；
③利用步驟②中間的鋼平臺，采用履帶吊及振動錘兩種施工設備，在承臺位置的四周處依次豎直打設數根鎖扣鋼管樁，數根鎖扣鋼管樁通過鎖扣連接以形成封閉的圍堰；打設鎖扣鋼管樁時，在前一根鎖扣鋼管樁打設完成后，與其連接的后一根鎖扣鋼管樁在打設前應將其連接板4的一端插入前一根鎖扣鋼管樁的透槽3內，以便鎖扣鋼管樁打設完成后，兩根鎖扣鋼管樁通過無縫鋼管2和連接板4配合；打設鎖扣鋼管樁的要求是，每根鎖扣鋼管樁的下端應穿透河床的粉砂層和砂礫層與基巖面的表面接觸；由鎖扣鋼管樁構成的圍堰封閉后，在圍堰上部內安裝第一道圍檁；鋼平臺高于圍堰的頂部；
④圍堰內安裝圍檁后，向圍堰內填土至圍堰頂部，由鋼平臺和土平臺共同構成的鉆孔平臺；在鎖扣式鋼管樁圍堰內填土，形成土平臺，可節約水上樁基鉆孔鋼平臺的體積，從而，大幅減少施工成本和施工時間。在鉆孔平臺上的樁基鉆孔位置處分別打設鋼護筒，而后，在鉆孔平臺上布置鉆機，進行水中樁基施工。
[0013]同時，把鎖扣鋼管樁的螺旋鋼管I及無縫鋼管2內全部用鉆渣、粉砂或粘性土等填滿，防止抽水抽砂后出現內外壓差而無法封水；在螺旋鋼管I和無縫鋼管內填粉砂、粘土或其他封水材料，使螺旋鋼管I和無縫鋼管由空心變成了實心，增加了圍堰的剛度和自重，增加了圍堰底部與巖面的摩擦，提高了圍堰抗彎、變形及穩定性，克服了無入土圍堰的抗傾覆安全性問題，同時實現了有效封水的目的。
[0014]⑤在水中樁基施工完成后，清除圍堰內的填土和積水，并且，在清除填土和積水的過程中，在圍堰內安裝第二道圍檁；同時，拆除圍堰內的鋼平臺，拆除后的鋼平臺搭設至圍堰外側，用于物資和設備堆放；為進一步增加圍堰的強度，圍堰內可設有傾斜的內支撐，內支撐呈框架式和“八字撐”，內支撐設置高度既要滿足受力要求，同時預留開挖巖石機械作業空間需要。內支撐不僅具有很好的受力特性，同時，為機械作業預留了足夠的空間。采用挖機、破碎錘開挖巖石基坑，避免大量的基巖爆破及爆破對樁基、圍堰的擾動破壞，同時還可以快速破樁頭，不僅解決了巖石基坑開挖難題，大大節省了施工時間。
[0015]⑥在圍堰內安裝圍檁后，且在圍堰內的填土全部清空前，在圍堰根部開始分段施工的鋼筋混凝土圈梁，使圍堰根部與河床的基巖面之間形成密封，每段圈梁之間做好鋼筋籠和混凝土的搭接，最后形成整體圈梁，保證封住根部的滲水及防止圍堰根部在水壓的作用下向內收口，提高抗傾覆安全性；在圍堰根部四周設置鋼筋混凝土圈梁，不僅增加圍堰根部的水平約束，提高了抗傾覆安全性；
⑦先用振動錘破碎承臺位置的基巖面巖石，再采用履帶吊向圍堰內下放一臺或兩臺挖掘機，利用挖掘機對破碎成碎石的基巖面進行挖掘，挖成巖石基坑以便制作承臺；然后，將挖出的碎石清除至圍堰外；開挖巖石基坑的同時進行破除樁頭作業；
⑧在巖石開挖完成及樁頭破除完畢后，清理巖石基坑至底部，澆筑承臺墊層混凝土，整理樁頭鋼筋，開始綁扎承臺鋼筋；
⑨承臺鋼筋綁扎完畢后，安裝承臺模板，然后澆筑混凝土，混凝土澆筑后承臺制作完畢，承臺與所有樁基連為一體。
[0016]在所述步驟⑦中，進行樁頭破除作業時，先利用機械進行快速破除，當樁頭破除至接近設計標高前，剩余0.1-0.2m部分由人工進行鑿除，避免樁身混凝土破壞。
[0017]在所述步驟⑨中，當承臺制作完成后，可邊對承臺進行降溫和養護作業，邊施工橋墩水下墩身，直至墩身出水面，進入水上施工；墩身進入水上作業后，拆除圍堰及內支撐。上述方法可大幅提聞橋壤的施工效率。
[0018]所述步驟①中，當安裝密封條16后，在限位板14的兩側各安裝一個導向柱5，無縫鋼管2的透槽3處對稱設有兩根角鋼13，角鋼13能與導向柱5配合構成導向限位裝置。連接板4腹板兩側設置導向限位裝置，一是為了保證鋼管樁插打順直和圍堰施工精度，二是可以有效控制鎖扣縫隙，防止連接板4翼板兩端與無縫鋼管的縫隙過大，這樣出現滲水縫隙過大，封水困難。
[0019]在所述步驟⑥中，在圈梁頂面開設排水溝，在圍堰內的基巖面上開設集水坑，通過排水溝將小量滲水引至集水坑。該設計可在混凝土墊層施工完畢后，確保巖石基坑內基本上處于干施工環境。
[0020]本發明未詳盡描述的技術內容均為公知技術。
【權利要求】
1.水下深入巖承臺施工方法，其特征在于:包括以下步驟: ①制作鎖扣鋼管樁:先取一根螺旋鋼管(1)，并在螺旋鋼管(I)的一側焊接一根無縫鋼管(2)，在螺旋鋼管(I)的另一側焊接連接板(4);再在無縫鋼管(2)的側壁上軸向開設透槽(3)，透槽(3)的寬度小于連接板(4)的寬度；然后，在連接板(4) 一端的兩側各焊接一塊弧形的限位板(14)，限位板(14)的凹面朝向螺旋鋼管(1)，并使兩限位板(14)之間形成凹槽(15)，兩個限位板(14)的外邊沿各安裝一條密封條(16);無縫鋼管(2)與連接板(4)配合構成鎖扣； 制作鎖扣鋼管樁的同時，搭設水上鋼棧橋，鋼棧橋由河岸延伸至水中待建的承臺位置； ②利用步驟①中修建的鋼棧橋輸送物料和設備，在承臺位置的中部搭設鋼平臺，鋼平臺長度及寬度滿足履帶吊施工鋼管樁圍堰作業半徑的需要，并在鋼平臺上預留樁基鉆孔的位置，以避免鋼平臺與樁基的孔位干擾，以便后期打設鋼護筒進行樁基施工； ③利用步驟②中間的鋼平臺，采用履帶吊及振動錘兩種施工設備，在承臺位置的四周處依次豎直打設數根鎖扣鋼管樁，數根鎖扣鋼管樁通過鎖扣連接以形成封閉的圍堰；打設鎖扣鋼管樁時，在前一根鎖扣鋼管樁打設完成后，與其連接的后一根鎖扣鋼管樁在打設前應將其連接板(4)的一端插入前一根鎖扣鋼管樁的透槽(3)內，以便鎖扣鋼管樁打設完成后，兩根鎖扣鋼管樁通過無縫鋼管(2)和連接板(4)配合；打設鎖扣鋼管樁的要求是，每根鎖扣鋼管樁的下端應穿透河床的粉砂層和砂礫層與基巖面的表面接觸；由鎖扣鋼管樁構成的圍堰封閉后，在圍堰上部內安裝第一道圍檁；鋼平臺高于圍堰的頂部； ④圍堰內安裝圍檁后，向圍堰內填土至圍堰頂部，由鋼平臺和土平臺共同構成的鉆孔平臺；在鉆孔平臺上的樁基鉆孔位置處分別打設鋼護筒，而后，在鉆孔平臺上布置鉆機，進行水中樁基施工；同時，把鎖扣鋼管樁的螺旋鋼管(I)及無縫鋼管(2)內全部用鉆渣、粉砂或粘性土等填滿，防止抽水抽砂后出 現內外壓差而無法封水； ⑤在水中樁基施工完成后，清除圍堰內的填土和積水，并且，在清除填土和積水的過程中，在圍堰內安裝第二道圍檁；同時，拆除圍堰內的鋼平臺，拆除后的鋼平臺搭設至圍堰外偵牝用于物資和設備堆放； ⑥在圍堰內安裝圍檁后，且在圍堰內的填土全部清空前，在圍堰根部開始分段施工的鋼筋混凝土圈梁，使圍堰根部與河床的基巖面之間形成密封，每段圈梁之間做好鋼筋籠和混凝土的搭接，最后形成整體圈梁，保證封住根部的滲水及防止圍堰根部在水壓的作用下向內收口，提高抗傾覆安全性； ⑦采用履帶吊向圍堰內下放一臺或兩臺挖掘機，用破碎錘開挖承臺位置的基巖面巖石，巖石基坑挖至墊層底標高；然后，將挖出的碎石清除至圍堰外；開挖巖石基坑的同時進打破除粧頭作業； ⑧在巖石開挖完成及樁頭破除完畢后，清理巖石基坑至底部，澆筑承臺墊層混凝土，整理樁頭鋼筋，開始綁扎承臺鋼筋； ⑨承臺鋼筋綁扎完畢后，安裝承臺模板，然后澆筑混凝土，混凝土澆筑后承臺制作完畢，承臺與所有樁基連為一體。
2.根據權利要求1所述的水下深入巖承臺施工方法的制備方法，其特征在于:在所述步驟⑦中，進行樁頭破除作業時，先利用機械進行快速破除，當樁頭破除至接近設計標高前，剩余0.1~0.2m部分由人工進行鑿除，避免樁身混凝土破壞。
3.根據權利要求1所述的水下深入巖承臺施工方法的制備方法，其特征在于:在所述步驟⑨中，當承臺制作完成后，可邊對承臺進行降溫和養護作業，邊施工橋墩水下墩身，直至墩身出水面，進入水上施工；墩身進入水上作業后，拆除圍堰及內支撐。
4.根據權利要求1所述的水下深入巖承臺施工方法的制備方法，其特征在于:所述步驟①中，當安裝密封條(16)后，在限位板(14)的兩側各安裝一個導向柱(5)，無縫鋼管(2)的透槽(3)處對稱設有兩根角鋼(13)，角鋼(13)能與導向柱(5)配合。
5.根據權利要求1所述的水下深入巖承臺施工方法的制備方法，其特征在于:在所述步驟⑥中，在圈梁頂面開設排水溝，在圍堰內的基巖面上開設集水坑，通過排水溝將小量滲水引至集水坑。
【文檔編號】E02D27/14GK103882881SQ201410144613
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月11日 優先權日:2014年4月11日
【發明者】王孝軍, 王祖蕾, 常宏偉, 牛家盈, 呂前義, 杜令俊, 李士光, 張智勇, 張鵬, 甄樹鋒, 周波, 王瑾, 呂聰 申請人:山東黃河工程集團有限公司