钢板桩围堰施工方法与流程

本发明涉及围堰施工技术领域，具体地说，是涉及一种钢板桩围堰施工方法。

背景技术：

目前，国内的深水墩台钢围堰施工常采用双壁钢围堰和传统的振动捶打钢板桩两种方式。其中，双壁钢围堰适用于承台嵌入岩层浅、覆盖层较薄、水下地势平坦的延时河床；而振动捶打钢板桩则适用于流速较大的砂类土、粘性土、碎石土以及风化岩等河床。

但是，上述两种钢围堰施工方式均需要在完成钢围堰施工后，对钢围堰的底部进行混凝土水下封底，以保证钢围堰的密封性。此外，采用振动捶打钢板桩的施工方式还存在噪音大、污染大等缺点，尤其是施工周边存在居民区时，会严重影响附近居民的日常生活。再者，双壁钢围堰和振动捶打钢板桩两种钢围堰施工均不适用于坚硬岩层施工，尤其是还含有溶洞发育的地段，且上述两种钢围堰施工均存在施工难度大的缺点，特别是采用振动锤打钢板桩的施工方式还会对岩层产生较大的扰动。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供一种噪音小、污染低、安全性高且可用于具有坚硬岩层河床的钢板桩围堰施工方法。

为了实现本发明的主要目的，本发明提供一种钢板桩围堰施工方法，其中，包括资料采集步骤，在钻孔桩施工过程中进行地质资料采集；清理步骤，对钢板桩围堰的待施工区域进行清理；静压植桩机安装步骤，在待施工区域的上游端采用振动锤插打反力桩组，将静压植桩机安装在反力桩组上；钢板桩施工步骤，沿待施工区域采用静压植桩机将多条钢板桩自上游端向待施工区域的下游端逐条压入河床，每条钢板桩的压入包括：当钢板桩压入河床表层的砂层时，静压植桩机的螺旋钻保持关闭或保持缓慢转动状态，当钢板桩抵近河床的岩层时，启动螺旋钻，螺旋钻根据设定的单次进给量对岩层进行多次钻掘，螺旋钻的每一次钻掘包括：在螺旋钻掘完成并形成钻孔后，反向拔出螺旋钻，并将钢板桩压入至钻孔的底部，且在当钢板桩压入至钻孔的底部后，螺旋钻进行下一次钻掘直至螺旋钻的多次单次进给量之和等于设定的总进给量；围堰合拢步骤，在钢板桩围堰合拢前，拔除反力桩组，根据钢板桩施工步骤在反力桩组的位置上重新压入多条钢板桩，并完成钢板桩围堰的合拢，且钢板桩围堰在待施工区域的下游端进行合拢；支撑体系安装步骤，在钢板桩围堰合拢后，在钢板桩围堰内自河床的水面以上向河床逐层安装围檩层和内支撑结构。

由上可见，本发明提供的钢板桩围堰施工方法可适用于水下抛石护坡、河床漂石及坚硬岩层的河床，在施工过程中，首先采用静压植桩机清理河床上桩位处的抛石、漂石，以贯通障碍物，从而避免钢板桩压入时产生位置偏移。其次，静压植桩机能够实现对河床的坚硬岩层进行钻掘，在能够有效的抑制压力球根的发生，并且，在将螺旋钻爆出的同时能够以填埋的螺旋钻拔出间隙的方式将钢板桩压入岩层中，而且，在钢板桩压入的同时能够通过螺旋钻掘削作用减轻钢板桩压入时所受的抵抗力，进而克服坚硬岩层难以插打钢板桩的问题。此外，通过螺旋钻钻掘的方式能够使岩层的破坏被限制在最小的范围，在减少排土量的同时，能够降低钢板桩压入时所受的抵抗力，以及保证压入后钢板桩周边岩层的完整性，从而使得钢板桩具有较强的支持力，并保证了钢板桩的垂直度和紧密度，同时，通过本发明的钢板桩围堰施工方法施工出的钢板桩围堰能够实现不进行混凝土封底即能满足钢板桩围堰防水的效果，避免传统围堰施工后需要进行混凝土封底的繁琐操作，具有噪音小、污染低、安全性高且环保的优点。

一个优选的方案是，静压植桩机的螺旋钻杆中部设置有流道，流道的第一端分别与送风系统和压浆台车连接，螺旋钻上设置有送风口，送风口处设置有喷嘴，螺旋钻杆与螺旋钻连接，且流道的第二端与送风口连通，钢板桩施工步骤还包括：在螺旋钻对岩层进行钻掘时，若螺旋钻进入岩层内的溶洞时，螺旋钻进行低速转动，压浆台车通过流道向溶洞注入水泥净浆；当溶洞注浆完成后，压浆台车停止注浆，送风系统向流道压入空气清理流道，且螺旋钻继续对岩层进行钻掘，直至螺旋钻的多次单次进给量之和等于设定的总进给量。

由上可见，通过在螺旋钻的送风口处设置喷嘴以及设置与静压植桩机配合的压浆台车，使得本发明提供的钢板桩围堰施工方法应用于具有溶洞发育的河床。使得当螺旋钻进入溶洞时，压浆台车能够通过螺旋钻杆中的流道以及螺旋钻上的喷嘴将水泥净浆注入溶洞，以填充溶洞，加强钢板桩的自持力，并达到止水的效果，此外，送风系统向流道内压入空气，能够实现对流道的清理，以避免流道被水泥净浆堵塞。

进一步的方案是，钢板桩施工步骤还包括：当螺旋钻遇到溶洞，并完成该条钢板桩压入后，在螺旋钻退出河床时，压浆台车通过流道对钢板桩所在的桩孔进行注浆。

由上可见，在螺旋钻退出河床时，利用压浆台车向螺旋钻钻掘形成的桩孔进行注浆，既使得岩层中的溶洞被填充、固结，又能够对河床表层的砂层进行加固，从而进一步提高钢板桩的自持力，并进一步提高钢板桩围堰的止水效果。

更进一步的方案是，单次进给量为0.8米至1.2米，钢板桩施工步骤还包括：在螺旋钻对岩层进行钻掘，且螺旋钻未遇到溶洞时，在钢板桩压入过程中，送风系统通过流道向钻孔内压入空气。

由上可见，当螺旋钻在对不具有溶洞的岩层进行钻掘时，能够通过送风系统对钻孔内的少量岩土进行清理，从而减小钢板桩压入时所受的抵抗力。

另一个优选的方案是，钢板桩施工步骤还包括：当静压植桩机每压入预定数量的钢板桩后，将静压植桩机移动至最新压入的钢板桩处，且在静压植桩机移动前，在已压入的多条钢板桩的侧面焊接夹板。

由上可见，在静压植桩机移动前，通过在已压入钢板桩的侧面焊接夹板，使夹板对钢板桩进行固定连接，从而能够防止由于静压植桩机移动后导致的已压入的钢板桩受力出现扭曲变形的情况发生。

进一步的方案是，钢板桩施工步骤还包括：在静压植桩机的施工平台上安装激光仪，激光仪的发射端朝向压入中的钢板桩设置。

由上可见，通过设置激光仪，使得施工人员能够对钢板桩的压入进行实时监控，以便于钢板桩及时进行纠偏，保证钢板桩围堰的施工质量以及合拢后的钢板桩围堰的密封性。

更进一步的方案是，钢板桩施工步骤还包括：在钢板桩压入过程中，实时纠正钢板桩的位置和垂直度，若纠正无效，则将钢板桩拔除重压。

由上可见，施工过程中需要对钢板桩及时的进行纠偏，避免钢板桩位置偏移过甚，保证钢板桩围堰的施工质量以及合拢后的钢板桩围堰的密封性。此外，当钢板桩无法通过拉挤来进行位置矫正时，需要将钢板桩进行拔除重压，以避免钢板桩围堰无法进行合拢。

更进一步的方案是，支撑体系安装步骤还包括：在完成围檩层和内支撑结构安装后，检查钢板桩围堰的渗漏水情况，若钢板桩围堰存在渗漏水时，采用填充物对钢板桩围堰的渗漏处进行修补。

由上可见，当钢板桩围堰施工完成后，需要对钢板桩围堰的密封性进行检测，避免钢板桩围堰出现渗漏，保证钢板桩围堰的稳定性以及保证钢板桩围堰内基坑开挖和承台的施工，进而保证干挖作业。

更进一步的方案是，对钢板桩围堰的待施工区域进行清理包括：挖除待施工区域内的漂石以及护岸时抛洒的片石。

由上可见，对待施工区域内的漂石以及护岸时抛洒的片石进行挖除能够防止钢板桩在压入时触碰漂石或片石，进而防止钢板桩压入时发生偏移。

更进一步的方案是，在钻孔桩施工过程中进行地质资料采集包括：获取并确定砂层的厚度、岩层的厚度、溶洞的位置、溶洞的深度。

由上可见，通过对砂层的厚度、岩层的厚度、溶洞的位置、溶洞的深度地质参数的采集，以确定钢板桩围堰施工过程中的施工位置、施工图纸、施工参数以及施工所需要预先处理的相关事宜。

附图说明

图1是本发明钢板桩围堰施工方法实施例的钢板桩围堰安装示意图。

图2是本发明钢板桩围堰施工方法实施例的钢板桩围堰省略部分组件后的结构示意图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

参照图1和图2，本发明钢板桩围堰施工方法可用于具有坚硬岩层的河床或具有坚硬岩层且伴有溶洞发育的河床。其中，在进行钢板桩围堰1的施工前，会首先进行钢栈桥、钻孔平台的搭建，在钢栈桥、钻孔平台搭建完成后，进行钻孔桩的施工，并在钻孔桩施工完成后对钻孔平台进行拆除。

此外，本发明使用的静压植桩机2的螺旋钻杆中部设置有流道，且流道的第一端分别与外设的送风系统和压浆台车连接，流道可用于通行送风系统压入的高压空气，也可用于通行压浆台车压入的水泥净浆。而静压植桩机2的螺旋钻上设置有通风口，通风口处设置有喷嘴，螺旋钻杆与螺旋钻连接，且流道的第二端与送风口连通，送风口可用于将送风系统压入的高压空气吹送至螺旋钻钻掘出的钻孔内，而喷嘴可用于将压浆台车泵送的水泥净浆喷射至河床的岩层6内的溶洞61中。具体地，钢板桩围堰施工方法具体包括以下步骤：

资料采集步骤：

在进行钻孔桩施工过程中进行地质资料采集，地质资料的采集主要包括获取并确定河床砂层5的厚度、岩层6的厚度、溶洞61的位置以及溶洞61的深度，从而通过对砂层5的厚度、岩层6的厚度、溶洞61的位置以及溶洞61的深度等地质参数的采集，确定钢板桩围堰1施工过程中的施工位置、施工参数、施工图纸以及施工所需要预先处理的相关事宜。

清理步骤：

对钢板桩围堰1的待施工区域进行清理，其主要包括挖除钢板桩围堰1的待施工区域内的漂石以及护岸时抛洒的片石，进而避免在对钢板桩10进行压入时，钢板桩10由于与漂石或片石发生触碰而发生偏移。

静压植桩机安装步骤：

在完成钢板桩围堰1的待施工区域的漂石、片石等清理后，在待施工区域的上游端采用振动锤插打反力桩组，并将静压植桩机2安装在反力桩组上。其中，反力桩组可采用多条钢板桩组成，反力桩组主要是在钢板桩围堰1前期施工时为静压植桩机2提供安装空间，并位静压植桩机2在压入钢板桩10时提供反力，保证钢板桩围堰1施工前期的钢板桩压入。优选地，反力桩组的数量为2至4条钢板桩，反力桩组中的钢板桩数量根据静压植桩机2的型号确定。而振动锤优选采用液压振动锤。

钢板桩施工步骤：

沿钢板桩围堰1的待施工区域采用静压植桩机2将多条钢板桩10子钢板桩围堰1的待施工区域的上游端向钢板桩围堰1的待施工区域的下游端逐条压入河床中。例如，如图2所示，流向Z为钢板桩围堰1所在河床的水流流向，当静压植桩机2将多条钢板桩10压入河床时，可以采用一台静压植桩机2先从起点A依次沿方向A1、方向B和方向C将多条钢板桩10逐条施工至终点D，然后静压植桩机2在由起点A沿方向A2向终点D逐条压入钢板桩10，后在终点D处完成钢板桩围堰1的合拢。

优选地，还可以采用两台静压植桩机2单独从起点A向终点D施工，例如，第一台静压植桩机2从起点A依次沿沿方向A1、方向B和方向C将多条钢板桩10逐条施工至终点D，第二台静压植桩机2由起点A沿方向A2向终点D逐条压入钢板桩10，后在终点D处完成钢板桩围堰1的合拢。

钢板桩10在压入的初期会先与河床的砂层5接触，待穿过软弱的砂层5后才与坚硬的岩层6接触。具体地，每条钢板桩10的压入包括以下步骤：

当钢板桩10压入河床表层的砂层5时，这时由于砂层5比较松软，所以静压植桩机2的螺旋钻可以保持关闭或保持缓慢转动状态。此外，在钢板桩10压入砂层5时，由于砂层10较为松软，因此需要控制钢板桩10的压入速度，避免压入速度过快而导致钢板桩10发生歪斜，进而保证钢板桩10的垂直度。

此外，在钢板桩10施工前，在静压植桩机2的施工平台上安装激光仪3，并且，使激光仪3的发射端朝向静压植桩机2设置，使得钢板桩10压入时，激光仪3能够朝向压入中的钢板桩10设置。通过设置激光仪3，使得施工人员在控制静压植桩机2对钢板桩10进行压入时，能够实时对钢板桩10的压入情况进行监控，以使得当钢板桩10出现位置偏移时，能够及时对钢板桩10进行纠偏，保证钢板桩围堰1的施工质量以及合拢后钢板桩围堰1的密封性。优选地，激光仪3可采用红外照射仪。

当钢板桩10抵近河床的岩层6时，静压植桩机2开始启动螺旋钻，此时螺旋钻保持正常的转动速度开始对岩层6进行钻掘。在钻掘时，螺旋钻会根据设定的单次进给量对岩层进行多次钻掘，直至多次单次进给量之和等于设定的总进给量时，停止完成对本条钢板桩10的压入。优选地，单次进给量为0.8米至1.2米。

具体地，螺旋钻的每一次钻掘包括：

螺旋钻向河床深处移动，对岩层6进行钻掘，粉碎桩端的核心岩土，在螺旋钻完成本次钻掘后，会形成一个钻孔，此时，螺旋钻反向拔出，同时静压植桩机2将钢板桩10压入至本次钻孔的底部。其中，在螺旋钻对岩层6进行钻掘，且螺旋钻未遇到岩层6中的溶洞61时，在钢板桩10的压入过程中，送风系统通过螺旋钻杆的流道以及螺旋钻的送风控向钻孔内压入空气。通过与静压植桩机2连接的送风系统向钻孔内吹送高压空气，使得当螺旋钻在对不具有溶洞61的岩层6进行钻掘时，能够通过送风系统对钻孔内的少量岩土进行清理，使得岩土被带出钻孔，从而减小钢板桩10压入时所受的抵抗力。而当钢板桩10压入至本次钻掘的钻孔底部后，螺旋钻会自行进行进给并开始下一次钻掘。螺旋钻重复上述钻掘操作以及钢板桩10重复上述压入操作，直至螺旋钻的多次单次进给量之和等于设定的总进给量时，完成对当条钢板桩的压入。

而在当螺旋钻对岩层6进行钻掘时，若螺旋钻遇到岩层6中的溶洞61并进入溶洞61时，螺旋钻切换至低速挡进行低速转动，同时，送风系统停止向螺旋钻杆的流道压入高压空气，且压浆台车通过流道向溶洞61内注入水泥净浆，使得水泥净浆通过螺旋钻的送风口处的喷嘴向外切削注入溶洞61的填充物中，且螺旋钻保持低速转动能够确保水泥净浆的注浆密度。由于溶洞61的填充物均为富含水的粘土、砂粒，会导致钢板桩10压入后自持力差。所以，通过向溶洞61注入水泥净浆以填充溶洞61，进而使得溶洞61的填充物固结，形成旋喷桩，增强钢板桩10的自持力，并在一定程度上行起到止水幕墙的作用，达到止水的效果。

当溶洞61注浆完成后，压浆台车停止注浆，然后送风系统向螺旋钻杆的流道压入少量空气，以清理流道，从而避免流道被水泥净浆堵塞。然后，螺旋钻继续重复钻掘工作，将钢板桩10压入岩层6中，直至钢板桩10至设计标高，即螺旋钻的多次单次进给量之和等于设定的总进给量。此外，在螺旋钻遇到岩层6中的溶洞61，并完成该条钢板桩10的压入后，在螺旋钻退出河床准备对下一条钢板桩10进行压入施工时，压浆台车重新通过螺旋钻杆的流道以及螺旋钻上的喷嘴向钢板桩10所在的桩孔进行注浆，既使得岩层2中的溶洞61被进一步填充、固结，将桩孔充填密实，形成完整的旋喷桩，又能够对河床表层的砂层5进行加固，从而进一步提高钢板桩10的自持力，并进一步提高钢板桩围堰1的止水效果。其中，上述所述的桩孔为螺旋钻自河床的砂层5推进、钻掘至设计钢板桩10的设计标高时所形成的盲孔，即用于容纳钢板桩10的盲孔。

接着，重复上述单条钢板桩10的施工步骤，将多条钢板桩10逐条进行压入，至完成钢板桩围堰1的合拢。其中，在钢板桩10压入过程中，需要实时纠正钢板桩10的位置和垂直度，从而避免由于钢板桩10的位置偏移过甚，保证钢板桩围堰1的施工质量以及合拢后钢板桩围堰1的密封性。而在当纠正无效、无法纠正时，将钢板桩10拔出重压，使得当钢板桩10无法通过拉挤来进行位置矫正时，将钢板桩10拔出重压，以避免钢板桩围堰1后期无法进行合拢。

此外，在当静压植桩机2每压入预定数量的钢板桩10后，需要将静压植桩机2移动至最新压入的钢板桩10处，以保证静压植桩机2具有足够的反力支持钢板桩10的压入，保证钢板桩10的压入质量和压入位置，一般上述预定数量的钢板桩10以5条至7条为宜。而在静压植桩机2移动前，需要在已压入的多条钢板桩10的侧面焊接夹板，使夹板将多条钢板桩10进行固定连接，从而防止由于静压植桩机2移动后导致的已压入的钢板桩10受力而出现扭曲变形。

围堰合拢步骤：

在钢板桩围堰合拢前，先拔除反力桩组，因为反力桩组是通过振动锤进行插打，在坚硬的岩层6中是无法达到设计标高，所以一般反力桩组只是用于钢板桩10前期插打对静压植桩机2提供安装位置和为静压植桩机2对钢板桩10的压入提供反力。在拔除反力桩组后，通过静压植桩机2根据上述钢板桩施工步骤在反力桩组的位置重新压入多条钢板桩10，并完成对钢板桩围堰1的合拢，且钢板桩围堰1的合拢要位于钢板桩围堰1的待施工区域的下游端，即图2中终点D点一侧。

支撑体系安装步骤：

在钢板桩围堰1合拢后，在钢板桩围堰1内自河床水面以上向河床逐层安装围檩层4和内支撑结构。例如，在完成钢板桩围堰1的合拢后，首先在河床水面以上安装第一层围檩层和第一层内支撑结构。然后，将钢板桩围堰1内的水抽取至第二层内支撑结构的涉及位置以下1米后，进行第二层围檩层和第二层内支撑结构的安装，以此类推直至露出河床表面。

接着，在完成所有围檩层和内支撑结构的安装后，检查钢板桩围堰的渗漏水情况，若钢板桩围堰1存在渗漏水时，采用填充物对钢板桩围堰1的渗漏处进行修补。具体地，若钢板桩围堰1的渗漏处缺口较小时，可以利用渗漏处水压差产生吸力的原理在漏水处钢板桩10上涂抹细砂、锯木屑、粉煤灰等填充物，使得在渗漏处吸力的作用下将填充物吸入缺口中，将缺口堵塞，以减少渗水量或消除渗漏现象。若钢板桩围堰1的渗漏处漏水现象严重时，可采用旧棉被或土工布等裁剪出3厘米至5厘米宽的长条带，然后派遣潜水员在钢板桩围堰1外侧将长条带自水面向河床面封堵在钢板桩10上，以解决漏水问题。

综上可见，本发明提供的钢板桩围堰施工方法可适用于水下抛石护坡、河床漂石及坚硬岩层的河床，还可用于岩层中具有溶洞发育的河床。在施工过程中，首先采用静压植桩机清理河床上桩位处的抛石、漂石，以贯通障碍物，从而避免钢板桩压入时产生位置偏移。其次，静压植桩机能够实现对河床的坚硬岩层进行钻掘，在能够有效的抑制压力球根的发生，并且，在将螺旋钻爆出的同时能够以填埋的螺旋钻拔出间隙的方式将钢板桩压入岩层中，而且，在钢板桩压入的同时能够通过螺旋钻掘削作用减轻钢板桩压入时所受的抵抗力，进而克服坚硬岩层难以插打钢板桩的问题。而在当螺旋钻进入溶洞时，能够通过压浆台车将水泥净浆注入溶洞，以填充溶洞，加强钢板桩的自持力，并达到止水的效果。此外，通过螺旋钻钻掘的方式能够使岩层的破坏被限制在最小的范围，在减少排土量的同时，能够降低钢板桩压入时所受的抵抗力，以及保证压入后钢板桩周边岩层的完整性，从而使得钢板桩具有较强的支持力，并保证了钢板桩的垂直度和紧密度，同时，通过本发明的钢板桩围堰施工方法施工出的钢板桩围堰能够实现不进行混凝土封底即能满足钢板桩围堰防水的效果，避免传统围堰施工后需要进行混凝土封底的繁琐操作，具有噪音小、污染低、安全性高且环保的优点，可适用于具有坚硬岩石层的河床以及岩石层中具有溶洞发育的河床。

最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。