导向井水下钻芯掏槽无封底方法与流程

本发明涉及水上公路防撞设施技术领域，具体涉及一种导向井水下钻芯掏槽无封底方法。

背景技术：

作为连接河道两岸的桥梁在现代社会中起着非常重要的作用。比如在长江上就建设了数百座大桥，人和车经过桥面从江这边到达对岸，船从桥下顺流而过。当船从桥下经过时，如果意外撞上桥梁，会对桥梁造成巨大损伤。因此，一般采用在河道两岸桥梁下布置弧形的防撞带围住桥梁以形成桥梁水上保护区。在施工建设防撞带的工程中，提出了多种导向井水下钻芯掏槽施工方案，包括水下钻爆无封底法和水下钻爆有封底法。采用水下钻爆开挖法，钢围堰外周及内周浇筑帷幕混凝土，待砼达到一定强度后，在帷幕砼上进行水下钻孔压浆止水。水下钻爆的爆破松动圈裂隙发育且不规则，对压浆止水极其不利。水下钻爆有封底施工方法水即下钻爆开挖至一定深度，安装加深的钢围堰，浇筑封底混凝土，待封底砼达强度后，围堰内抽水，干施工基础。故水下钻爆无封底法存在水下爆破产生的爆破松动圈止水风险极大和深水压浆止水成本较难预估等缺点，水下钻爆有封底法存在工期较长和施工成本极大的缺点。因此有必要寻求一种节约成本、无爆破松动圈、止水风险较小、施工速度较快和工期较短的方法。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种导向井水下钻芯掏槽无封底方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种导向井水下钻芯掏槽无封底方法,其特征在于,包括以下施工步骤:

S1、搭设钢栈桥及钻芯平台，无覆盖层位置采用栈桥立柱钢管内钻芯成孔，浇筑钢筋砼来稳固立柱钢管的基脚，上部采用工字钢主梁；

S2、钻芯掏槽施工，栈桥及平台搭设完成后，在围堰四周安放多台工程钻芯机；采用多根导向钢管成簇，顶部采用钢筋或型钢临时连接；当导向钢管安装完成后，即可进行钻芯；待钻芯成孔完成后，解除导向钢管之间的临时连接并移走导向钢管，采用冲击锤将孔与孔之间的岩石冲碎成槽，围堰槽内碎渣采用吸泥泵吸出以形成围堰槽；

S3、安装钢围堰，围堰槽形成后，解除围堰槽内外圈立柱钢管的平联，加固围堰内原钻芯钢管平台，作为安装钢围堰的平台；钢围堰采用船舶运至施工现场，采用浮吊船整体分节段吊装钢围堰；第一节钢围堰下放后，围堰自身处于漂浮状态，将围堰与围堰内平台做临时连接；起吊第二节钢围堰，与第一节段钢围堰焊接，围堰组拼焊接完成后，围堰内注水下沉，达到高度后停止注水，解除围堰吊点，以此顺序完成整个围堰的安装；

S4、围堰槽混凝土浇筑，围堰安装完成后，将围堰内外侧钢管立柱连接，在钢围堰顶部形成平台，沿围堰内外壁布设水下砼导管，在围堰槽内浇筑水下混凝土；围堰安装完成后，抽干围堰内的水，进行干施工，因岩体自身的裂隙出现的渗水，可局部钻孔压浆处置；

S5、基坑及桩基开挖；

S6、桩基及承台施工。

进一步的，在S1中，钢栈桥及钻芯平台包括支架部分和栈桥部分，栈桥部分的一端连接支架部分；俯视支架部分时，支架部分整体结构呈圆形，俯视栈桥部分时，栈桥部分整体结构呈条状形；支架部分包括多根立柱钢管、工字钢主梁和花纹钢板，立柱钢管均匀间隔设在两个同心圆圆周上且立柱钢管沿竖直方向延伸，立柱钢管的下端通过钢筋砼固定在水下基岩，在沿径向和周向相邻的两根立柱钢管的上端通过工字钢主梁固定连接，在工字钢主梁上方沿径向铺设有花纹钢板。

进一步的，在支架部分的中部也设有四根立柱钢管，该四根立柱钢管呈方形分布，该四根立柱钢管的下端固定在水下基岩，该四根立柱钢管的上端之间通过工字钢主梁固定，该四根立柱钢管的上端通过工字钢主梁与相邻的处于同心圆圆周上的多根立柱钢管的上端固定连接。

进一步的，栈桥部分也包括多根沿竖直方向固定的立柱钢管，立柱钢管的下端固定在基岩，立柱钢管的上端通过工字钢主梁固定连接并铺设有花纹钢板；在栈桥部分的另一端设有多个锚筋。

进一步的，在S2中，导向钢管沿竖直方向设置在两个同心圆圆周之间，即多根导向钢管之间表面相切形成成簇的圆环状导向钢管设置在位于两个同心圆圆周上的立柱钢管之间。

进一步的，导向钢管的下端固定在水下基岩。

进一步的，位于两个同心圆圆周之内圆上的相邻两根立柱钢管的轴线间距为4.6米。

进一步的，位于两个同心圆圆周之外圆上的相邻两根立柱钢管的轴线间距为7.4米。

进一步的，导向钢管在两个同心圆圆周之间形成三层钢管结构。

本发明的有益效果在于：节约成本、无爆破松动圈、止水风险较小、施工速度较快，工期较短。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明导向井水下钻芯掏槽无封底方法之栈桥和平台俯视示意图。

图2为图1沿A-A方向结构示意图。

图3为钻芯掏槽施工局部平面布置示意图。

图4为围堰槽钻芯孔位布置图。

图5为冲孔钻机冲击成槽示意图。

图6为导向井钢围堰安装平面布置图。

图7为导向井钢围堰安装立面布置图。

图8为围堰槽砼浇筑里面布置图。

图中，1为立柱钢管，2为工字钢主梁，3为钢筋砼，4为锚筋，5为导向钢管，6为钻机，7为冲击锤，8为围堰槽，9为浮吊船，10为钢围堰，11为砼导管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例一：本实施例一种导向井水下钻芯掏槽无封底方法,包括以下施工步骤:S1、搭设钢栈桥及钻芯平台，无覆盖层位置采用栈桥立柱钢管内钻芯成孔，浇筑钢筋砼来稳固立柱钢管的基脚，上部采用工字钢主梁；S2、钻芯掏槽施工，栈桥及平台搭设完成后，在围堰四周安放多台工程钻芯机；采用多根导向钢管成簇，顶部采用钢筋或型钢临时连接；当导向钢管安装完成后，即可进行钻芯；待钻芯成孔完成后，解除导向钢管之间的临时连接并移走导向钢管，采用冲击锤将孔与孔之间的岩石冲碎成槽，围堰槽内碎渣采用吸泥泵吸出以形成围堰槽；S3、安装钢围堰，围堰槽形成后，解除围堰槽内外圈立柱钢管的平联，加固围堰内原钻芯钢管平台，作为安装钢围堰的平台；钢围堰采用船舶运至施工现场，采用浮吊船整体分节段吊装钢围堰；第一节钢围堰下放后，围堰自身处于漂浮状态，将围堰与围堰内平台做临时连接；起吊第二节钢围堰，与第一节段钢围堰焊接，围堰组拼焊接完成后，围堰内注水下沉，达到高度后停止注水，解除围堰吊点，以此顺序完成整个围堰的安装；S4、围堰槽混凝土浇筑，围堰安装完成后，将围堰内外侧钢管立柱连接，在钢围堰顶部形成平台，沿围堰内外壁布设水下砼导管，在围堰槽内浇筑水下混凝土；围堰安装完成后，抽干围堰内的水，进行干施工，因岩体自身的裂隙出现的渗水，可局部钻孔压浆处置；S5、基坑及桩基开挖；S6、桩基及承台施工。

在S1中，钢栈桥及钻芯平台包括支架部分和栈桥部分，栈桥部分的一端连接支架部分；俯视支架部分时，支架部分整体结构呈圆形，俯视栈桥部分时，栈桥部分整体结构呈条状形；支架部分包括多根立柱钢管1、工字钢主梁2和花纹钢板，立柱钢管1均匀间隔设在两个同心圆圆周上且立柱钢管1沿竖直方向延伸，立柱钢管1的下端通过钢筋砼3固定在水下基岩，在沿径向和周向相邻的两根立柱钢管1的上端通过工字钢主梁2固定连接，在工字钢主梁2上方沿径向铺设有花纹钢板。

在支架部分的中部也设有四根立柱钢管1，该四根立柱钢管1呈方形分布，该四根立柱钢管1的下端固定在水下基岩，该四根立柱钢管1的上端之间通过工字钢主梁2固定，该四根立柱钢管1的上端通过工字钢主梁2与相邻的处于同心圆圆周上的多根立柱钢管1的上端固定连接。

栈桥部分也包括多根沿竖直方向固定的立柱钢管1，立柱钢管1的下端固定在基岩，立柱钢管1的上端通过工字钢主梁2固定连接并铺设有花纹钢板；在栈桥部分的另一端设有多个锚筋4，通过锚筋4将栈桥部门与坡面或者基岩连接。

在S2中，导向钢管5沿竖直方向设置在两个同心圆圆周之间，即多根导向钢管5之间表面相切形成成簇的圆环状导向钢管5设置在位于两个同心圆圆周上的立柱钢管1之间。

导向钢管5的下端固定在水下基岩。

位于两个同心圆圆周之内圆上的相邻两根立柱钢管1的轴线间距M为4.6米。

位于两个同心圆圆周之外圆上的相邻两根立柱钢管1的轴线间距L为7.4米。

导向钢管5在两个同心圆圆周之间形成三层钢管结构。

实施例二：本实施例以将本方法使用在长江公路大桥防撞设施工程为例。假设在该工程中包括1#导向井，1#导向井位于长江北岸上游，导向井直径15米，底部标高+133.5m，顶部标高+180m，基础底部连接桩基，桩基数量9根直径2米桩基基底标高+121.5m。1#导向井地面地质情况较为复杂，标高+138m以上为冲洪积层、崩坡积层、人工堆积层，主要成分砂土、块石土、素填土。在1#导向井区域内分布有大孤石、块石。

在对1#导向井使用的导向井水下钻芯掏槽无封底方法,包括以下施工步骤:S1、搭设钢栈桥及钻芯平台，无覆盖层位置采用栈桥立柱钢管1内钻芯成孔，浇筑钢筋砼3来稳固立柱钢管1的基脚，上部采用工字钢主梁2。具体的，如图1和图2所示，钢栈桥及钻芯平台包括支架部分和栈桥部分，栈桥部分的一端连接支架部分；俯视支架部分时，支架部分整体结构呈圆形，俯视栈桥部分时，栈桥部分整体结构呈条状形；支架部分包括多根立柱钢管1、工字钢主梁2和花纹钢板，立柱钢管1均匀间隔设在两个同心圆圆周上且立柱钢管1沿竖直方向延伸，立柱钢管1的下端通过钢筋砼3固定在水下基岩，在沿径向和周向相邻的两根立柱钢管1的上端通过工字钢主梁2固定连接，在工字钢主梁2上方沿径向铺设有花纹钢板。

在支架部分的中部也设有四根立柱钢管1，该四根立柱钢管1呈方形分布，该四根立柱钢管1的下端固定在水下基岩，该四根立柱钢管1的上端之间通过工字钢主梁2固定，该四根立柱钢管1的上端通过工字钢主梁2与相邻的处于同心圆圆周上的多根立柱钢管1的上端固定连接。

栈桥部分也包括多根沿竖直方向固定的立柱钢管1，立柱钢管1的下端固定在基岩，立柱钢管1的上端通过工字钢主梁2固定连接并铺设有花纹钢板；在栈桥部分的另一端设有多个锚筋4。

S2、钻芯掏槽施工，栈桥及平台搭设完成后，在围堰四周安放4台QZ工程钻芯机。围堰槽拟定宽度为3m，围堰槽底标高为+136m（即围堰槽深度约3m）。如图3所示，导向钢管5沿竖直方向设置在两个同心圆圆周之间，即多根导向钢管5之间表面相切形成成簇的圆环状导向钢管5设置在位于两个同心圆圆周上的立柱钢管1之间。导向钢管5的下端固定在水下基岩。位于两个同心圆圆周之内圆上的相邻两根立柱钢管1的轴线间距M为4.6米。位于两个同心圆圆周之外圆上的相邻两根立柱钢管1的轴线间距L为7.4米。导向钢管5在两个同心圆圆周之间形成三层钢管结构。在本实施方式中，采用9根导向钢管5成簇，顶部采用钢筋或型钢临时连接。当1～9#导向钢管5安装完成后，即可进行钻芯，首先钻取4#、5#、6#孔，待4#、5#、6#孔钻芯完成后，解除临时连接，将1#、2#、3#导向钢管5安至10#、11#、12#处，安装好后顶部做临时连接，即可钻取7#、8#、9#孔，依此循环钻取。如图4所示的围堰槽钻芯孔位布置图，在本实施方式中，通过直径为1米的导向钢管5在整个围堰槽内共布置182个直径为0.9米的钻芯孔，开挖槽口外边线半径R1为11.25米，围堰外边线半径R2为10.25米，围堰内边线半径R3为8.75米，开挖槽口内边线半径为8.25米。如图5所示，整个围堰槽采用四台钻机6施工，待钻芯成孔完成后，采用φ2.5m冲击锤7将孔与孔之间的岩石冲碎成槽，围堰槽内碎渣采用吸泥泵吸出以形成围堰槽8（参考图6）。

S3、安装钢围堰10，围堰槽形成后，解除围堰槽内外圈立柱钢管1的平联，加固围堰内原钻芯钢管平台，作为安装钢围堰的平台；钢围堰采用船舶运至施工现场，采用300吨浮吊船9整体分节段吊装钢围堰10，如图7所示。第一节钢围堰下放后，围堰自身处于漂浮状态，将围堰与围堰内平台做临时连接；起吊第二节钢围堰，与第一节段钢围堰焊接，围堰组拼焊接完成后，围堰内注水下沉，达到高度后停止注水，解除围堰吊点，以此顺序完成整个围堰的安装。

S4、围堰槽混凝土浇筑，围堰安装完成后，将围堰内外侧钢管立柱连接，在钢围堰顶部形成平台，沿围堰内外壁布设水下砼导管11，在围堰槽内浇筑水下混凝土，如图8所示。围堰安装完成后，抽干围堰内的水，进行干施工，因岩体自身的裂隙出现的渗水，可局部钻孔压浆处置；S5、基坑及桩基开挖；S6、桩基及承台施工。

针对1#导向井，若采用水下钻爆无封底法，工期大概60天，费用约500万，压浆止水预估300万元；若采用水下钻爆有封底法工期120天，加水下挖石方，增加费用约1800万元，增加封底混凝土约100万元，钢围堰加深增加费用约150万元；若采用本发明导向井水下钻芯掏槽无封底方法，工期预估60天，施工平台及栈桥等增加费用约400万元，基槽开挖用费约50万元，基坑人工开挖约30万元。因此，本发明相比该其他两种方法存在工期短、无爆破、成本低的优点。

本发明的有益效果在于：节约成本、无爆破松动圈、止水风险较小、施工速度较快，工期较短。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。