一种深水基础承台施工用三壁钢围堰及其施工方法与流程

本发明属于桥梁建设技术领域，尤其是涉及一种深水基础承台施工用三壁钢围堰及其施工方法。

背景技术：
目前，在跨越各江河湖海大桥的修建过程中，对大型桥梁深水基础承台施工挡水设备，设备现阶段采用的是单壁围堰或双壁围堰，单壁、双壁钢围堰无法解决承台埋入基岩较深的工况，在现阶段通常都是采取水下爆破等技术措施将基岩清除，随着社会的发展，在既有铁路、公路等其它重要建筑物旁，修建大型桥梁越来越多，此时无法再采用爆破的技术措施清除基岩，同时新建大型桥梁有工期紧，渡汛风险大，清基工作量大等因素，现有的，单壁、双壁钢围堰结构已无法满足使用要求。

技术实现要素：
有鉴于此，本发明旨在提出一种深水基础承台施工用三壁钢围堰及其施工方法，满足大型桥梁承台嵌入基岩较深时施工承台的需求。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种深水基础承台施工用三壁钢围堰，包括围堰主体、以及围堰主体内侧顶部的内支撑架、以及设置在内支撑架上的工作平台；所述围堰主体由外至内依次包括外壁、中间壁和内壁；所述外壁与中间壁等高，二者间设有加强肋板；所述内壁低于所述中间壁，二者之间设有混凝土浇筑层；所述围堰主体内侧底部位置设有承台，该承台底部设有若干混凝土浇筑桩。进一步，所述内支撑架为桁架式结构。进一步，所述外壁、中间壁和内壁焊接固定成一体式结构。进一步，所述混凝土浇筑桩伸入地下基岩的内部。上述深水基础承台施工用三壁钢围堰的施工方法，包括如下步骤：①将围堰主体按预定位置就位并锚固，之后在围堰主体内侧的上部安装就位内支撑架，然后在内支撑架顶端布置工作平台；②在工作平台上布置铣槽设备，以内壁为导向，对围堰主体下方处于内壁与中间壁之间位置的基岩铣槽孔；槽孔铣完后，清孔，并将孔壁泥浆和孔底沉渣清理干净；③对步骤②中的槽孔进行水下混凝土浇筑，使围堰主体、内壁与中间壁之间的混凝土浇筑层、以及围堰主体下方的基岩三者结合为一个整体；④在工作平台上布置钻孔设备，对围堰主体内的基岩钻孔，同时下钢护筒，钢护筒穿过覆盖层插入基岩内；⑤钻孔完成后，抽干围堰主体内部的水，割除基岩以上多余的钢护筒，并对基坑进行清理；⑥基坑清理完成后，对基坑进行平整，并施工混凝土垫层，浇筑承台。进一步，清理基坑时，将施工机械吊入围堰主体内，对基坑内的覆盖层和基岩进行清理。进一步，浇筑承台前，先在混凝土垫层上绑扎承台钢筋，并安装大体积混凝土施工循环水管和测温元器件。相对于现有技术，本发明所述的深水基础承台施工用三壁钢围堰具有以下优势：根本解决了单壁、双壁钢围堰无法施工承台埋入基岩较深的桥梁深水基础施工难题。并且，本发明中的三壁钢围堰可以较早的形成工作面，提前进行钻孔桩施工，更能保证桥梁基础施工工期。同时，围堰主体、内壁与中间壁之间的混凝土浇筑层、以及基岩三者形成一个整体，结构更加坚固，更能满足水比较深、流速比较大的施工工况。附图说明构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1为本发明锚固围堰主体时的施工示意图；图2为本发明安装内支撑架和工作平台时的施工示意图；图3为本发明施工槽孔时的施工示意图；图4为本发明浇筑槽孔时的施工示意图；图5为本发明进行混凝土浇筑桩钻孔时的施工示意图；图6为本发明清理基坑时的施工示意图；图7为本发明施工完承台后的结构示意图；图8为本发明安装有内支撑架的围堰主体的俯视图；图9为本发明施工槽孔时的工作台平面示意图；图10为本发明施工混凝土浇筑桩时的工作台平面示意图。附图标记说明：1-围堰主体；2-内支撑架；3-工作平台；4-外壁；5-中间壁；6-内壁；7-加强肋板；8-混凝土浇筑层；9-承台；10-混凝土浇筑桩；11-基岩；12-铣槽设备；13-槽孔；14-钻孔设备；15-钢护筒；16-覆盖层；17-桩孔。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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为基于附图所示的方位或位置关系，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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。一种深水基础承台施工用三壁钢围堰，如图1至10所示，包括围堰主体1、以及围堰主体1内侧顶部的内支撑架2、以及设置在内支撑架2上的工作平台3；所述围堰主体1由外至内依次包括外壁4、中间壁5和内壁6；所述外壁4与中间壁5等高，二者间设有加强肋板7；所述内壁6低于所述中间壁5，二者之间设有混凝土浇筑层8；所述围堰主体1内侧底部位置设有承台9，该承台9底部设有若干混凝土浇筑桩10。需要说明的是，内支撑架2顶端的工作平台3作为铣槽施工和钻孔施工的平台，同时，还作为围堰主体1的内支撑结构，和围堰主体1一起作为抵抗水压力作用的支撑，其结构可以由型钢焊接而成为一个整体。围堰主体1支承于岩层顶面，其中外壁4和中间壁5为受力支撑结构，起着隔离江水作用，承受着自重、承台基岩清理时的水压力、钻孔施工时的钻机荷载，内壁6具有如下作用：1)铣槽时，能够对铣槽机械形成导向。2)作为槽孔13浇筑混凝土时的模板，确保围堰主体1、内壁6与中间壁5之间的混凝土浇筑层8、以及围堰主体1下方的基岩11三者结合为一个整体，可以满足结构物深水中渡汛的要求。其中，所述内支撑架2为桁架式结构，结构稳固，强度高。其中，所述外壁4、中间壁5和内壁6焊接固定成一体式结构。需要说明的是，围堰主体可以根据实际承台尺寸可以做成矩形、圆形、圆弧端等形状。三壁钢围堰制造可分节制造，现场拼装后再安装就位；另外，若转运条件允许时，也可采取整体式制造，整体浮运就位。围堰主体1内壁净空尺寸应比承台9尺寸略大，满足围堰定位要求。其中，所述混凝土浇筑桩10伸入地下基岩11的内部，保证承台9稳固可靠，受力良好。本发明在江河湖海中的大型桥梁水基础承台嵌入基岩较深，承台毗邻重要建筑物，基岩无法采用水下爆破等技术措施清除时，能够创造一个承台施工时基坑开挖、承台9的钢筋绑扎、承台9混凝土浇筑的干环境，创造一个在江河湖海深水中局部无水的一个环境，保证施工顺利进行。上述的深水基础承台施工用三壁钢围堰的施工方法，包括如下步骤：①将围堰主体1按预定位置就位并锚固，之后在围堰主体1内侧的上部安装就位内支撑架2，然后在内支撑架2顶端布置工作平台3；这里，可以根据桥位的情况，可以采用抛锚定位技术或其他方法，对围堰进行定位；②在工作平台3上布置铣槽设备12，以内壁6为导向，对围堰主体1下方处于内壁6与中间壁5之间位置的基岩11铣槽孔13；槽孔13铣完后，清孔，并将孔壁泥浆和孔底沉渣清理干净；需要指出的是，槽孔13的深度应满足深入即将施工的承台9的底面以下；③对步骤②中的槽孔13进行水下混凝土浇筑，混凝土达到强度后，围堰主体1、内壁6与中间壁5之间的混凝土浇筑层8、以及围堰主体1下方的基岩11三者结合为一个整体；④在工作平台3上布置钻孔设备14，对围堰主体1内的基岩11按设计需要进行桩孔17钻孔，同时在每个钻孔内下钢护筒15，布置的钢护筒15均穿过覆盖层16插入基岩11内；⑤钻孔完成后，抽干围堰主体1内部的水，割除基岩11以上多余的钢护筒15部分，并对基坑进行清理；⑥基坑清理完成后，对基坑进行平整，并施工混凝土垫层，浇筑承台9。需要说明的是，施工前，先根据待建桥梁承台位置的地形特征、地质岩特征、以及承台施工工程中所能遇见的最高水位，设定设防水位。初步拟定三壁钢围堰的外形尺寸，根据作用在围堰上的荷载，包括自重、水压力、土压力、水流力等对三壁围堰进行详细计算，最终确定围堰主体、内支撑及槽孔各结构尺寸。其次，根据现场的施工条件，确定各结构件的制造和运输方式，若航道满足围堰主体整体浮运至桥位的条件，就采用围堰整体加工整体浮运的方案，若航道无法满足整体浮运的条件中，可在工厂分块加工，运输至桥位后，在桥位附近设置浮式平台，在该浮式平台上拼装围堰的结构件，根据设备起吊能力，拼装可以整体拼装，也可以分节拼装。清理基坑时，可以利用人工结合机械的方式进行清基，在开挖工作量很大，工期要求非常紧的情况下，可将工作平台3进行局部改造，将施工机械吊入围堰主体1内部进行清理基坑内覆盖层16及基岩11的清理作业。提高工作效率。局部改造工作平台3时需要注意，选取工作平台3结构强度高，受力情况好的位置进行开孔，或临时拆出工作台3相应的局部结构，便于施工机械进入。浇筑承台前，先在混凝土垫层上绑扎承台钢筋，并安装大体积混凝土施工循环水管和测温元器件，以保证承台9顺利有序进行，施工效果好。本发明提供的三壁钢围堰从根本解决了单壁、双壁钢围堰无法施工承台埋入基岩较深的桥梁深水基础施工难题。并且，本三壁钢围堰可以较早的形成工作面，提前进行钻孔桩施工，更能保证桥梁基础施工工期。同时，围堰主体1、内壁6与中间壁5之间的混凝土浇筑层8、以及基岩11三者形成一个整体，结构更加坚固，更能满足水比较深、流速比较大的施工工况。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。