基于桩顶顶推平台的无覆盖层地质条件下嵌岩桩施工方法与流程

本发明涉及桩基施工技术领域，具体地指一种基于桩顶顶推平台的无覆盖层地质条件下嵌岩桩施工方法。

背景技术：

胡布燃煤电厂位于巴基斯坦俾路支省胡布地区，是“中巴经济走廊”框架下的重要能源项目，其中的两个1万吨级的散货码头泊位基础采用混凝土灌注嵌岩桩的形式，施工区域直面阿拉伯海，长周期涌浪海况特征明显。地层表层主要为强风化砾岩，厚度在5m以上，且海底表床存在大量高度0.2m-1.5m不规则的礁盘。桩基施工是该项目的控制工程，工期紧、任务重。目前无覆盖层条件下嵌岩桩常规方法是人造基床法和满铺平台栽桩法。满铺平台法需要投入大量钢材搭设平台，且效率低。人造基床法即人工填土造出覆盖层再打桩，不仅效率低投入大，而且在恶劣海况下基本无法实施。传统施工方法均不能满足项目的工期和成本要求，项目实施面临巨大挑战。

技术实现要素：

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种基于桩顶顶推平台的无覆盖层地质条件下嵌岩桩施工方法。

本发明的技术方案为：基于桩顶顶推平台的无覆盖层地质条件下嵌岩桩施工方法，其特征在于：施工起始桩平台，在插打完成的钢护筒桩顶搭建顶推平台，基于顶推平台作为施工平台于顶推平台的前方插打钢护筒，插打过程中出现钢护筒无法下沉时对钢护筒内岩层进行破坏直至钢护筒下沉到设计位，在顶推平台后方的钢护筒内施工嵌岩桩并进行混凝土浇筑，待顶推平台前后两侧的钢护筒完成施工后，向前移动顶推平台至插打完成的钢护筒上，按照上述流程依序进行直至所有的钢护筒完成施工。

进一步的所述的对钢护筒内岩层进行破坏的方法为：通过顶推平台上的旋挖钻机伸入到无法下沉的钢护筒内，对钢护筒内的岩层进行旋挖破碎。

进一步的所述的在顶推平台后方的钢护筒内施工嵌岩桩的方法为：通过顶推平台上的旋挖钻机伸入到待施工嵌岩桩的钢护筒内，在钢护筒底部岩层上开孔，下放钢筋笼，浇筑混凝土形成嵌岩桩。

进一步的所述的基于顶推平台作为施工平台于顶推平台的前方插打钢护筒的方法为：运送钢护筒至顶推平台上，调节顶推平台前端导向支架的位置，通过顶推平台上的履带吊吊运钢护筒至导向支架上，导向支架抱紧钢护筒后对钢护筒的平面位置和垂直精度进行调整，冲击锤振沉钢护筒。

进一步的所述的运送钢护筒至顶推平台上的方法为：在钢护筒施工前，沿钢护筒的施工方向于钢护筒施工线路旁搭建栈桥，插打钢护筒时，利用栈桥进行钢护筒和其他物料的运送。

进一步的所述的对钢护筒内的岩层进行旋挖破碎的方法为：旋挖钻机进入到钢护筒内对钢护筒底部岩层进行破碎，挖出的岩石土方转运到顶推平台上的铲车内，经由栈桥将岩石土方转运至海岸进行处理。

进一步的所述的进行混凝土浇筑的方法为：在顶推平台的后端安装固定支架，在固定支架上布置漏斗，漏斗下端正对待浇筑的钢护筒，通过顶推平台上的混凝土车向漏斗内灌注混凝土。

本发明的优点有：1、通过基于钢护筒桩顶的顶推平台进行沉桩施工，解决了在风急浪高的水域情况下船舶平台施工和自升式平台施工存在不稳定、施工精度差、难度大的问题，提高了施工效率；

2、通过使用振沉和旋挖配合的方式进行沉桩施工，解决了无覆盖层地质条件下单纯通过振沉无法沉桩至设计深度的问题，提高了沉桩施工的效率和精度，降低了施工难度；

3、通过使用旋挖钻机队已经完成沉桩的钢护筒内钻孔施工嵌岩桩，提高了旋挖钻机的利用效率，提高了顶推平台上机器设备的运转效率，避免了在狭窄环境下放置大量设备造成的设备运转困难；

4、通过设置栈桥为物资人员运转提供了极大的便利，在风急浪高的水域施工环境下，提高了物资运转的安全性，另外对于施工产生的岩石土方可以进行相应的转运，避免对施工水域产生污染；

5、通过在顶推平台的前端设置导向支架，在顶推平台的后端设置漏斗，提高了沉桩施工的效率，也不侵占顶推平台的平台空间，降低了沉桩施工的难度。

本发明的沉桩施工方法克服了强涌浪作用及无覆盖层沉桩的恶劣地质条件，同时施工设备的利用率也大幅提升，另外以已完成的钢护筒为定位基准，能够实现系统自身的快速定位，桩顶支撑步履式顶推设备实现平台在工作范围内的机动性。

附图说明

图1：本发明的顶推平台结构示意图；

图2：本发明的顶推平台主视图；

图3：本发明的导向支架结构示意图；

图4：本发明的漏斗安装结构示意图；

其中：1—始桩平台；2—钢护筒；3—顶推平台；4—旋挖钻机；5—导向支架；6—履带吊；7—冲击锤；8—栈桥；9—铲车；10—固定支架；11—漏斗；12—混凝土车；5.1—导轨；5.2—定位孔；5.3—第一支撑架；5.4—第二支撑架；5.5—抱箍。

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的详细说明。

如图1～4所示，本实施例的顶推平台3是安装在钢护筒2桩顶的自动式移动平台，具体结构参见专利号为“cn105421454b”的名为“桩顶支撑步履式移动打桩平台”的中国发明专利中公开的平台结构，顶推平台3可实现纵向、横向和竖直方向的移动。

本实施例的顶推平台3上布置有旋挖钻机4、履带吊6、冲击锤7、铲车9和混凝土车12，履带吊6配合顶推平台3前端的导向支架5进行钢护筒2的定位，冲击锤7进行钢护筒2的沉桩施工，旋挖钻机4有两个作用，一是在钢护筒2无法下沉时，通过旋挖钻机4破坏钢护筒2内的岩层，配合钢护筒2的沉桩施工，二是在已经沉桩完成的钢护筒内钻孔，进行嵌岩桩的施工。

铲车9对旋挖钻机4挖出的岩石土方进行转运，避免直接抛洒造成的水域污染问题。混凝土车12配合顶推平台3后端的漏斗11进行钢护筒2内混凝土的浇筑施工。

如图3所示，本实施例的导向支架5包括固定在顶推平台3前端的导轨5.1，导轨5.1是沿顶推平台3横向布置的水平导轨，本实施例的导轨5.1上开设有多个沿横向间隔布置的定位孔5.2。导向支架5.1还包括连接于导轨5.1的第一支撑架5.3和悬置于顶推平台3前端的第二支撑架5.4。

如图3所示，第一支撑架5.3下端布置有沿顶推平台3纵向布置的型钢，型钢上开设有与定位孔5.2对应的通孔，调节时，移动第一支撑架5.3的横向位置，调节到位后，通过插销穿过型钢上的通孔和对应的定位孔5.2，即可稳定的将第一支撑架5.3固定在导轨5.1上。

第二支撑架5.4固定在第一支撑架5.3的前端悬置在顶推平台3的前方，第二支撑架5.4上设置有抱箍5.5，抱箍5.5由两条半圆形的旋转臂组成，旋转臂一端可绕竖直轴线转动地铰接连接于第二支撑架5.4上，另一端与另一侧的旋转臂配合形成圆形的箍紧结构，旋转臂内侧设置有贴合在钢护筒2外侧端面上的滚轮结构。使用时，先打开抱箍5.5，然后吊运钢护筒2从抱箍5.5侧部进入到抱箍5.5内，然后收紧抱箍5.5，将两根旋转臂远离第二支撑架5.4的一端固定在一起，箍紧钢护筒2。

为了应对风急浪高的水域情况，本实施例在钢护筒2的施工线路旁搭建有栈桥8，栈桥8可以通过钓鱼法于钢护筒2施工前搭建完成，用于物资和人员的转运。栈桥8固定于海床上，基本不受海浪影响，安全性高。

实际施工时：1、于海岸侧施工起始桩平台1，并施工栈桥8，利用已经完成的起始桩平台1搭建顶推平台3，顶推平台3安装在已经完成的钢护筒2桩顶；

2、顶推平台3搭建完成后，相应设备通过栈桥8转运到顶推平台3上，钢护筒2也运送到顶推平台3上，调节导向支架5的位置对准钢护筒2的设计沉桩位置，履带吊6吊运钢护筒2进入到导向支架5中，冲击锤7对钢护筒2进行振沉；

3、当出现钢护筒2无法下沉时，旋挖钻机4进入到钢护筒2内对岩层进行旋挖破碎，继续振沉，直至钢护筒2沉入到设计深度，旋挖产生的岩石土方转运到顶推平台3上的铲车9内，通过栈桥8输送至海岸进行相应的处理；

4、旋挖钻机4完成钢护筒2沉桩施工后，于顶推平台3的后方已经完成插打的钢护筒2内进行钻孔，下放钢筋笼，混凝土车12输送混凝土至顶推平台3上，配合漏斗11进行钢护筒2内的浇筑施工；

5、依次交替进行，直至所有的钢护筒2完成施工。

由于钢护筒2沉桩所需工时比钻孔工时少，待平台前方沉桩施工完成后，旋挖钻机4继续完成余下钻孔作业，因此实际上本实施例的旋挖钻机4运转效率高。

钢护筒2在插打过程中，出现无法沉桩时，其下端深入到岩层一段距离，上端通过导向支架5固定，此时钢护筒2可以维持稳定。本实施例的钢护筒2因为要插打进入到岩层内，因此不需要对钢护筒2下端进行切削贴合岩层表面，本实施例的钢护筒2下端为平直端面结构。

本实施例的漏斗11是固定在顶推平台3后端的固定支架10上，如图4所示。

本实施例的纵向指图2中左右方向，横向指图2中垂直纸面方向，竖直方向指图2中的上下方向。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。