水上充砂嵌岩钢管桩工作平台的制作方法

本实用新型涉及一种桥梁施工领域，具体是指水上桥梁充砂嵌岩钢管桩工作平台。

背景技术：

钢管桩工作平台是水上桥梁施工必备的临时工程，通过工作平台与栈桥结合，作为机具设备、材料人员的运输和桥墩桩、墩身施工的通道及工作场地。而钢管桩又是工作平台的关键构件，压弯受力，强度和稳定性要求高，特别对于水流速度较大的深水和裸露基岩环境，设计和施工难度更大。现有用于水上深水桥梁施工的钢管桩工作平台一般存在构造复杂、使用安全性欠佳、建造费用较高等缺陷。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供一种构造简单、安全可靠、费用低廉、钢管桩受力合理的水上充砂嵌岩钢管桩工作平台。

本实用新型的技术问题通过以下技术方案实现：

一种水上充砂嵌岩钢管桩工作平台，包括多根互相平行并嵌入基岩的钢管桩，在多根钢管桩构成的钢管桩排架的不同高度位置设置多个互相连接的水平十字撑和垂直十字撑，每对钢管桩顶均焊接一根工字钢横梁形成门字形刚构，其上依次铺设多根工字钢纵梁和搭设贝雷梁平台，所述的钢管桩为钢制薄壁钢管，每根钢管桩底均设有多个沿钢管桩的圆周均匀分布的半圆形缺口，每个半圆形缺口均开口朝下设置；所述的基岩上设有供所述钢管桩底嵌入的倒凸形台阶孔；所述的钢管桩内灌入混凝土，该混凝土经多个半圆形缺口同时填塞充满在钢管桩底与倒凸形台阶孔之间的间隙内，并将所述钢管桩底嵌固在基岩中；所述的钢管桩内还设有由钢管桩顶按照分层依次灌入并填充夯实至钢管桩顶的砂砾，钢管桩顶设有压实砂砾的橡胶板，该橡胶板顶面与所述钢管桩顶相平。

所述的倒凸形台阶孔的每级台阶高度相同，倒凸形台阶孔的下级直径比钢管桩外径大10cm~20cm，倒凸形台阶孔的上级直径比钢管桩的外径大30cm～40cm，每根钢管桩底均设有4~8个圆周均布的半圆形缺口，直径为8cm~10cm。

所述的砂砾洁净含泥量小于3%，含水量小于5%，砂砾分层依次灌入钢管桩内并填充夯实的密实度为85%～95%，填充夯实至钢管桩顶后，放入3cm～5cm厚的圆形橡胶板，该橡胶板的直径比钢管桩的内径小1cm～2cm，在钢管桩顶设有焊接固定的工字钢横梁，该工字钢横梁压实橡胶板顶面与钢管桩顶相平，工字钢横梁上安装贝雷梁平台。

所述的水平十字撑和垂直十字撑为型钢制作而成的十字形构件，分层或分段以二二或四四对应焊接在相邻钢管桩外壁上。

所述的工字钢横梁沿水流方向焊接在一对钢管桩顶而形成门字形刚构，并承载从贝雷梁平台和工字钢纵梁上传递的集中垂直力、水平力、弯矩和均布水流压力。

所述的混凝土用量为1.5～2倍倒凸形台阶孔的体积，混凝土所用的石子骨料最大直径不大于钢管桩底的半圆形缺口直径一半。

与现有技术相比，本实用新型主要设计了一种水上桥梁充砂嵌岩钢管桩工作平台，主要具有以下特点：一是钢管桩底嵌入基岩上的倒凸形台阶孔内以混凝土固结，嵌固效果优越，抗弯抗拔性能强；二是钢管桩内填充密实的砂砾，钢管桩顶放置圆形橡胶板压实，以使砂砾与钢管桩的摩阻力增大了钢管桩受压稳定临界应力，加强了钢管桩的稳定性，且砂砾取材容易、价格低廉、可重复利用、节约钢材；三是应用广泛，充砂钢管桩还可应用在高架桥现浇支架、栈桥等工程中。这种施工结构具有构造简单、安全可靠、经济合理、钢管桩稳定性强、低碳环保等优点，其结合相应的施工方法能有利于减少水上桥梁充砂嵌岩钢管桩工作平台的建造费用，提高稳定性，还具有节能减排的效果，经济效益和社会效益显著。

附图说明

图1为本实用新型的立面图。

图2为图1的A—A剖视图。

具体实施方式

下面将按上述附图对本实用新型实施例再作详细说明。

如图1、图2所示，1.基岩、2.钢管桩、3.混凝土、4.砂砾、51.水平十字撑、52.垂直十字撑、53.橡胶板、61.工字钢横梁、62.工字钢纵梁、7.贝雷梁平台、8.吊机、9.桥墩桩。

水上充砂嵌岩钢管桩工作平台，属于水上桥梁施工领域，也可适用于高架桥现浇支架、栈桥等工程中，其结构如图1、图2所示，包括在桥墩桩9上下游设置多根互相平行的钢管桩2，该多根钢管桩共同嵌入基岩1内固定而形成钢管桩排架，再在钢管桩排架的不同高度位置设置多个水平十字撑51和垂直十字撑52进行互相连接，该水平十字撑51和垂直十字撑52为型钢制作而成的十字形构件，可分层或分段以二二或四四对应焊接在相邻钢管桩2外壁上，起到连接和稳定多根钢管桩2结构的作用。

所述的每根钢管桩2均为钢制薄壁钢管，它与基岩1之间的嵌固结构均为：基岩1上设有预先通过钻机转出的倒凸形台阶孔，钢管桩底再嵌入倒凸形台阶孔内，该倒凸形台阶孔的每级台阶高度相同，其总高度需符合设计要求，倒凸形台阶孔的下级直径比钢管桩2的外径大10cm～20cm，倒凸形孔的上级直径比钢管桩2的外径大30cm～40cm，钢管桩底设有沿钢管桩2的周边切割均匀分布4～8个半圆形缺口，每个半圆形缺口的直径均为8cm～10cm，且半圆形缺口的开口朝下，以供倒凸形台阶孔内灌注混凝土3时，可从钢管桩2底部溢出混凝土3而填塞充满在钢管桩底与倒凸形台阶孔之间的间隙内，并使钢管桩底牢固地嵌固在基岩1中。

所述的混凝土3起到锚固钢管桩2与基岩1的作用，混凝土3用量为1.5～2倍的倒凸形台阶孔体积，混凝土3所用的石子骨料最大直径不大于钢管桩底的半圆形缺口直径的一半，以便于混凝土3从钢管桩底的半圆形缺口溢出而灌满嵌固钢管桩底与倒凸形台阶孔之间的间隙。

接着在每根钢管桩2中填充密实的砂砾4，该砂砾洁净含泥量小于3%，含水量小于5%，在钢管桩底嵌固入基岩1中，且混凝土3达到规定强度后，可分层从钢管桩顶灌入并夯实，密实度85%～95%，填充夯实至钢管桩顶后，放入3cm～5cm厚的圆形橡胶板53，该橡胶板的直径比钢管桩2的内径小1cm～2cm，再将工字钢横梁61放置在钢管桩顶以压实橡胶板53，并使橡胶板顶面与钢管桩顶相平。

工字钢横梁61沿水流方向焊接在每对钢管桩顶以形成门字形刚构，其上再依次铺设多根工字钢纵梁62和搭设贝雷梁平台7；所述的贝雷梁平台为制式型钢部件，可按设计要求铺设成供吊机8和其他机具、材料、人员施工桥墩桩9以及桥墩身的场地，即门字形刚构承载从贝雷梁平台7和工字钢纵梁62上传递的吊机8和其他机具、材料、人员等产生的集中垂直力、水平力、弯矩和均布水流压力。

所述的水上充砂嵌岩钢管桩工作平台的施工方法，主要包括如下步骤：

步骤一、拟定水上充砂嵌岩钢管桩工作平台结构方案

①根据桥墩的规模、水深、水流速度和地质钻探资料以及设计图纸，拟定钻水上充砂嵌岩钢管桩工作台平规模以及各部件的材料、规格和尺寸及嵌岩段钢管桩底的外径圆周混凝土强度，确定钢管桩的数量和分布位置；

②查阅以往资料确定钢管桩内壁与砂砾之间单位长度的摩阻力值，无资料时，通过试验确定钢管桩内壁与砂砾之间单位长度的摩阻力值；

③按照公式一、公式二、公式三和公式四以及有关标准规范计算水上充砂嵌岩钢管桩工作平台结构的承载力；

④用有限元软件计算复核水上充砂嵌岩钢管桩工作平台结构的承载力，直至满足要求；

步骤二、采用打桩船施工钢管桩

①测量放样，要求桩位准确；

②冲击钻机冲钻倒凸形台阶孔的上级台阶，达到设计深度后，更换与倒凸形台阶孔的下级台阶直径相符的钻头冲孔，掏渣清洁，直至符合设计要求；

③按设计要求加工焊接钢管桩，钢管桩底沿钢管桩的周边切割均匀分布的4～8个直径为8cm～10cm的半圆形缺口，该半圆形缺口开口朝下；

④加工完成的钢管桩2放进倒凸形台阶孔内，潜水员下潜检查钢管桩与倒凸形台阶孔的相互位置是否准确，并定位准确固定钢管桩顶，垂直度符合要求；

⑤泵车运送混凝土3至打桩船，在钢管桩内插入小导管，并用灌注水下混凝土的方法将混凝土灌入钢管桩2内，按预定量的混凝土灌入后，暂停混凝土灌注，潜水员下潜检查倒凸形台阶孔的饱满程度，如钢管桩外壁与倒凸形台阶孔之间的间隙内未填塞饱满混凝土3时，继续在钢管桩内灌注混凝土直至符合要求；

步骤三、焊接水平十字撑和垂直十字撑

①测量钢管桩2的位置，水平误差和垂直度符合要求；

②将水平十字撑51和垂直十字撑52按照分层或分段以二二或四四对应焊接在相邻钢管桩2外壁上，检验焊缝符合要求；

步骤四、钢管桩内灌注砂砾

①筛选洁净的砂砾4并晒干，含泥量小于3%，含水量小于5%；

②将砂砾倒入钢管桩2内，每层倒入后用冲击锤夯实，密实度85%～95%，砂砾填充至钢管桩顶齐平；

③在钢管桩2顶放入圆形橡胶板53，该橡胶板的直径比钢管桩2的内径小1cm～2cm；

步骤五、钢管桩顶与工字钢横梁焊接

①将一根工字钢横梁61沿水流方向放置在一对钢管桩顶的橡胶板顶面，压实钢管桩2内的砂砾4，直至橡胶板53顶面与钢管桩顶齐平；

②焊接工字钢横梁61底面与一对钢管桩顶形成门字形刚构；

③检验焊缝符合要求；

步骤六、架设工字钢纵梁和贝雷梁平台

①测量各排工字钢横梁61与一对钢管桩顶形成门字形刚构的顶面高程，误差符合要求；

②将多根工字钢纵梁62焊接在工字钢横梁61和一对钢管桩顶形成的门字形刚构顶面，其上再铺设贝雷梁平台7。

本实用新型所述实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外还应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围内。