专利名称：黄河河道内承台施工用钢板桩围堰施工工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于黄河河道内承台施工技术领域，尤其是涉及一种黄河河道内承台施工 用钢板桩围堰施工工艺。
背景技术：
随着我国经济的快速增长，国家基础建设不断增加，将实施“以桥代船”战略—— 黄河上的所有浮桥将被黄河大桥取代。而在我国黄河中上游地区，黄河存在凌汛期，河漫滩 面积很大，钢板桩围堰设计方案和水下清基方法可应用于黄河中上游大桥施工。包头市镫口黄河特大桥全长6355m，位于内蒙古包头市与鄂尔多斯界内的河套平 原上，该地区地势平坦、植被稀少，地下水主要以第四系松散沉积孔隙潜水和半承压水类型 为主，其含水层岩性为上更新统 全新统黄河冲洪积粉细砂、中粗砂、砾石以及冲洪积亚砂 土。包头市镫口黄河特大桥的主桥全长1. 01km，计一联11跨，结构型式为55+9X 100+55m， 上部结构为变截面连续箱梁，采用挂篮悬臂施工；下部结构为矩形墩柱配钻孔桩基础，且钻 孔桩基础上建有大体积承台。所有主桥承台均位于黄河的河漫滩内，砂土层深基坑的施工 难度极大。其中，主桥承台共十二座，结构尺寸分别为115#和126#承台的尺寸为 12. 5X8. 5X3. 0m, 116 119#和 122 125# 承台的尺寸为 14. 4X14. 4X4. Om, 120 和 121# 承台的尺寸为18.8X12. 44X4. 5m，其中122# 125#承台位于黄河主河道内，且123#和 124#承台在主河道内，122#和125#在靠近黄河岸边。115 121#和126#位于黄河河漫 滩范围内，河漫滩内承台埋置深度6 9m，水中承台埋置深度最深的123#承台在常水位 (+998. 38m)以下 9. 38m。具体而言122# 125#墩承台尺寸为14. 4mX14. 4mX4. Om，承台底面高程依次为 +993. 5m、990. 5m、991. 5m和994. 9m。122#和125#墩采用筑岛法施工钻孔桩。地质情况 自上而下依次为粉砂、中砂、粗砂、砂砾、砾石及亚粘土等。钢板桩入土部分为砂砾层。水文 资料设计洪水频率1/300 ；设计流量7036m3/秒。施工常水位按+998. 38m,设计水位为 +1001. 96m,实际施工水位为+998. 5m左右，流速为1. Om/s。位于主河道内的123#和124# 承台尺寸为14. 4mX 14. 4mX4. Om。现有的水中墩承台施工方法进行施工时，通常均采用先 施工承台底部的钻孔桩，之后再在施工完工完成的钻孔桩桩顶完成承台和承台上部墩柱的 施工，因而存在施工周期较长、施工工序繁琐、投入人力物力较大等多种缺陷和不足。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种黄河河道 内承台施工用钢板桩围堰施工工艺，其设计合理、施工方便、施工成本低且采用承台钻孔桩 一体化施工方法进行施工，能有效解决现有钢板桩围堰施工中钻孔桩与承台先后进行施工 时所存在的施工工期长、投资大、需搭设多个施工平台、施工难度大等缺陷和不足。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种黄河河道内承台施工用钢
4板桩围堰施工工艺，所施工承台为位于黄河主河道内的水中承台，其特征在于该工艺包括 以下步骤步骤一、根据需施工水中承台的结构、尺寸和底部标高，并结合施工地点的河床地 质和水文情况以及围堰施工时需预留的作业空间，确定施工水中承台时所用围堰的结构和 尺寸，所述围堰由多片依次紧密相接的钢板桩围成；之后，根据所确定围堰的结构和尺寸， 确定施工围堰所用单片钢板桩的数量、尺寸及型号；步骤二、测量放线采用水上施工放样方法及相配套使用的施工放样设备，对围堰 的四周边线和水中承台底部需施工钻孔桩的中心位置进行测量放样；步骤三、围堰施工参照步骤二中测量放样出的围堰的四周边线，且按常规水中 承台的围堰施工方法进行多片钢板桩的插打及合拢施工，并获得合拢后的围堰；待围堰合 拢后，采用抽水机和水下抽浆设备在围堰内部进行抽水和水下开挖，直至开挖至水中承台 的底部标高位置；且在抽水和水下开挖过程中，采用由上至下边进行抽水或水下开挖边安 装内支撑的方式，在围堰内部安装多道内支撑，且所安装内支撑的数量根据围堰在黄河主 河道内所处的具体位置来定，距离黄河主河道的河道中心线越远，所安装内支撑的数量越 少；步骤四、承台底部钻孔桩施工，其施工过程包括以下步骤401、钻孔施工平台搭设利用步骤三中安装完成的内支撑搭设施工钻孔桩时所用 的钻孔施工平台，所述钻孔施工平台包括搭设在内支撑上的多道支撑梁一和铺设在多道支 撑梁一上的平台面板一；402、钻孔桩施工参照步骤二中测量放样出的需施工钻孔桩的中心位置，利用步 骤401中搭设完成的所述钻孔施工平台，且按常规水中钻孔桩的施工方法施工完成对水中 承台进行支撑的钻孔桩；施工完成的钻孔桩顶部标高与需施工水中承台的顶部标高相对 应；步骤五、承台施工钻孔桩施工完成后，拆除步骤401中搭设的钻孔施工平台，在 已施工完成的钻孔桩桩顶上进行水中承台的成型施工，便完成所述钻孔桩与水中承台的一 体化施工；步骤六、承台上部墩柱施工在施工成型的水中承台上施工支撑桥梁上部结构用 的墩柱，且待所施工墩柱施工完成后，拆除围堰及其内部所安装的内支撑。上述步骤三中进行围堰施工之前，先参照步骤二中测量放样出的需施工钻孔桩的 中心位置，完成施工钻孔桩所用钢护筒的埋设施工；之后，再利用埋设好的钢护筒搭设施工 围堰时所用的围堰施工平台，且待围堰施工完成后再将所述围堰施工平台拆除；所述围堰 施工平台包括搭设在钢护筒上的多道支撑梁二和铺设在多道支撑梁二上的平台面板二。多道所述支撑梁二拼装为一体并形成整体式支撑梁架且所述支撑梁二为工字钢， 所述平台面板二由安装在所述整体式支撑梁架上的多片栈桥梁组成；搭设所述围堰施工平 台时，先在钢护筒的顶部外侧设置支撑牛腿，之后再将所述整体式支撑梁架平稳固定在钢 护筒和支撑牛腿上。上述步骤401中搭设所述钻孔施工平台时，利用设置在钢护筒上的支撑牛腿和步 骤三中安装完成的内支撑进行搭设，多道支撑梁一相应分别搭设在内支撑和支撑牛腿上； 所述支撑梁一的两端部分别固定在内支撑上且其下部通过支撑牛腿支撑固定在钢护筒上。
上述步骤三中待围堰合拢后且采用抽水机和水下抽浆设备在围堰内部进行抽水 和水下开挖之前，应对需施工水中承台的底部标高处且位于钢护筒外侧的水下区域进行 混凝土封底，且封底后形成的混凝土封底层的顶部标高与需施工水中承台的底部标高相对应。上述步骤一中所述水中承台的横截面形状为矩形，相应地步骤二中所施工围堰的 横截面形状为矩形，所述钢板桩为拉森IV型钢板桩，且所述围堰由多片拉森IV型钢板桩和 四片拉森IV型钢板桩的角桩组成。上述步骤三中所述内支撑的数量为两道或三道，其中两道内支撑包括由上至下安 装在围堰内的第一内支撑层一和第二内支撑层一，三道内支撑包括由上至下安装在围堰内 的第一内支撑层二、第二内支撑层二和第三内支撑层二。所述第一内支撑层一、第一内支撑层二和第二内支撑层二均由安装在围堰四周内 侧的矩形围囹和四组分别对称布设在所述矩形围囹四个内角上的斜向支撑组成；所述第二 内支撑层一和第三内支撑层二均包括安装在围堰四周内侧的矩形围囹和由两道纵横向布 设的水平支撑组成的十字支撑，两道水平支撑的两端分别固定在矩形围囹上且二者的中部 固定连接为一体，所述十字支撑位于矩形围囹中部。所述矩形围囹为由四道围梁围成的维护圈梁，所述围梁由多片水平布设的工字钢 和两个分别水平向布设在多片工字钢上下两侧的连接板组成，多片工字钢通过两个连接板 组装为一体，所述围梁的左右两端部固定在钢板桩上且其左右两端部与钢板桩之间通过上 下两个支撑牛腿进行加紧固定；所述斜向支撑包括前后两道平行布设的斜向支撑杆和连接 在两道斜向支撑杆中部间的连接杆。上述步骤二中需施工钻孔桩的数量为多个，步骤三中所述钢护筒的数量与需施工 钻孔桩的数量相同；步骤401中所述的支撑梁一为贝雷梁。本发明与现有技术相比具有以下优点1、设计合理、操作简单且实现方便，运用钢板桩围堰的插打及合拢技术，成功解决 了围堰的止水问题，实现了干处作业。2、由于黄河地质情况的特殊性(均为细砂、粉砂层)，本发明采用相对应的水下 清基、封底技术，水下清基采用ZJQ型潜水渣浆泵进行清基，水下混凝土封底采用导管法进 行，成功解决了常水位下10_12m深度的大体积混凝土承台的清基、封底、混凝土浇筑等难题。3、形成了承台钻孔桩施工一体化施工工法先施工钢板桩围堰，然后在围堰上利 用支撑系统及护筒搭设钻孔平台(在护筒上焊接支撑牛腿)，而在钻孔桩完成后，拆除平台 的面板体系及贝雷梁以后即可以开始承台施工，可以节约2个月的工期，采用承台钻孔桩 一体化施工方法，在缩短工期的同时，也大幅度节约了施工成本，减少了大量的人力物力， 同时施工方便，简单易控，施工过程安全可靠，危险系数较低。4、经济和社会效益非常大，推广应用价值高，在以后类似工程施工过程中，尽量将 承台施工和钻孔灌注桩施工方案结合在一起，因而具有很大的指导作用。综上所述，本发明设计合理、施工方便、施工成本低且采用承台钻孔桩一体化施工 方法进行施工，在提高施工效率、缩短施工周期的同时，也能大幅度节约施工成本，减少大 量的人力物力投入，能有效解决现有钢板桩围堰施工中钻孔桩与承台先后进行施工时所存在的施工工期长、投资大、需搭设多个施工平台、施工难度大等缺陷和不足。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明的施工工艺流程图。
图2为本发明施工中围堰内部所布设三道内支撑的结构示意图, 图3为图2中第一内支撑层二的结构示意图。 图4为图2中第二内支撑层二的结构示意图。 图5为图2中第三内支撑层二的结构示意图。 图6为本发明施工中围堰内部所布设两道内支撑的结构示意图, 图7为本发明所搭设钻孔施工平台的结构示意图。 图8为图7的A-A剖视图。 图9为图7的B-B剖视图。 附图标记说明
1-水中承台； 4-内支撑；
7-1-第一内支撑层---；
8-2-第二内支撑层二 10-斜向支撑；
13-混凝土封底层；
2-围堰； 5_钢护筒； ；7-2-第二内支撑层-
；8-3-第三内支撑层 11-水平支撑； 14-顶层钢板；
3-钢板桩； 6-支撑牛腿； ；8-1-第一内支撑层
9-矩形围囹； 12-贝雷梁； 15-导向桩。
具体实施例方式如图1所示的一种黄河河道内承台施工用钢板桩围堰施工工艺，所施工承台为位 于黄河主河道内的水中承台1，该工艺包括以下步骤步骤一、根据需施工水中承台1的结构、尺寸和底部标高，并结合施工地点的河床 地质和水文情况以及围堰施工时需预留的作业空间，确定施工水中承台1时所用围堰2的 结构和尺寸，所述围堰2由多片依次紧密相接的钢板桩3围成；之后，根据所确定围堰2的 结构和尺寸，确定施工围堰2所用单片钢板桩3的数量、尺寸及型号。本实施例中，所述水中承台1的横截面形状为矩形，相应地步骤二中所施工围堰2 的横截面形状为矩形，所述钢板桩3为拉森IV型钢板桩，且所述围堰2由多片拉森IV型钢 板桩和四片拉森IV型钢板桩的角桩组成。所施工水中承台1的尺寸为14. 4mX 14. 4mX4. 0m，考虑四周要有lm左右的作业空 间(用于承台施工过程中的抽水、堵漏、支立拆除模板等)，结合每个单片钢板桩的尺寸情 况，最终确定钢板桩围堰2为的横截面为矩形且其尺寸为17. 6mX 17. 6m,所述围堰2的每边 均由44片拉森IV型钢板桩组成，再加上四个角上的4片角桩，构成整个围堰2。所述拉森 IV型钢板桩具体尺寸为长15m或18m，宽0. 4m且厚15. 5cm,拉森IV型钢板桩W = 2037cm3。 同时，施工水中承台1时，还要密切关注迎水面河床冲刷深度的变化情况，必要时须在围堰 2外侧设置防冲刷设施，以确保围堰内2承台的安全作业。
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步骤二、测量放线采用水上施工放样方法及相配套使用的施工放样设备，对围堰 2的四周边线和水中承台1底部需施工钻孔桩的中心位置进行测量放样。步骤三、围堰施工参照步骤二中测量放样出的围堰2的四周边线，且按常规水中 承台的围堰施工方法进行多片钢板桩3的插打及合拢施工，并获得合拢后的围堰2 ；待围堰 2合拢后，采用抽水机和水下抽浆设备在围堰2内部进行抽水和水下开挖，直至开挖至水中 承台1的底部标高位置；且在抽水和水下开挖过程中，采用由上至下边进行抽水或水下开 挖边安装内支撑4的方式，在围堰2内部安装多道内支撑4，且所安装内支撑4的数量根据 围堰2在黄河主河道内所处的具体位置来定，距离黄河主河道的河道中心线越远，所安装 内支撑4的数量越少。结合图2、图3、图4、图5及图6所示，实际施工时，所述内支撑4的数量为两道或 三道，其中两道内支撑4包括由上至下安装在围堰2内的第一内支撑层一 7-1和第二内支 撑层一 7-2，三道内支撑4包括由上至下安装在围堰2内的第一内支撑层二 8-1、第二内支 撑层二 8-2和第三内支撑层二 8-3。其中，距离黄河主河道的河道中心线比较近的水中承 台1，施工时围堰2内部需安装三道内支撑4;距离黄河主河道的河道中心线比较远(如靠 近河岸)的水中承台1，施工时围堰2内部需安装两道内支撑4。本实施例中，进行围堰施工之前，先参照步骤二中测量放样出的需施工钻孔桩的 中心位置，完成施工钻孔桩所用钢护筒5的埋设施工；之后，再利用埋设好的钢护筒5搭设 施工围堰2时所用的围堰施工平台，且待围堰2施工完成后再将所述围堰施工平台拆除。所 述围堰施工平台包括搭设在钢护筒5上的多道支撑梁二和铺设在多道支撑梁二上的平台 面板二。实际安装时，多道所述支撑梁二拼装为一体并形成整体式支撑梁架且所述支撑梁 二为工字钢，所述平台面板二由安装在所述整体式支撑梁架上的多片栈桥梁组成。搭设所 述围堰施工平台时，先在钢护筒5的顶部外侧设置支撑牛腿6，之后再将所述整体式支撑梁 架平稳固定在钢护筒5和支撑牛腿6上。实际搭设所述围堰施工平台时，首先在钢护筒5外侧焊接支撑牛腿6，并将拼焊成 组好的平台面板二搁放在钢护筒5顶部及支撑牛腿6上并焊接牢固，然后利用履带吊在便 桥上铺放8片12. 66m的栈桥梁。使用所述围堰施工平台对安装围堰2所用的导向设备进 行安装时，采用履带吊通过过渡跳板行使到该围堰施工平台中央，即可开始安装导向架管 桩和安放导向架。本实施例中，所述平台面板二由多片水平布设的工字钢和两个分别水平 向布设在多片工字钢上下两侧的连接板组成，且此处所用的工字钢为136工字钢。对围堰2进行施工之前，首先检查振动锤，由于振动锤是打拔钢板桩3的关键 设备，在打拔前一定要进行专门检查，确保线路畅通，功能正常，振动锤的端电压要达到 380-420V,而夹板牙齿不能有太多磨损。其次，还需对钢板桩3进行检查，所采用的钢板桩3不论是新购置还是租赁的，进 入施工现场前均需检查整理，只有完整平直的板桩可运入现场。对多次利用的钢板桩3， 尤其要强调检查，使用过的钢板桩3在拔桩、运输及堆放过程中，容易受外界因素影响而变 形，如不整理，不利于打入。检查方法可用小平车，在其上放置一块长1. 5 2. 0m的标准板 桩，从头至尾沿被检查钢板桩3走一次，发现缺陷随时调整。所述钢板桩3整理后，在运输 和堆放时要尽量不使其弯曲变形，避免碰撞，尤其不能将连续锁口碰坏。堆放场地应平整坚 实，不产生大的沉陷。最下层的钢板桩3底部应垫木块。另外，不同断面的钢板桩3需分开堆放，每堆钢板桩3间要留出一定通道，便于吊机或运输车辆的通行。所述导向设备能确保施工后的板桩轴线，因而插打钢板桩3的导向设备时，对一 些要求闭合的围护结构，更需导向，所用的导向桩15或导向梁都可用木材代替，导向梁间 的净距即板桩墙宽度。为保持准确距离，可在导向梁间，每隔一定距离，嵌一临时垫木。导 向装置在使用完后，可拆出移至下一段继续使用。本实施例中所采用的导向设备为导向桩 15，且导向桩15的数量为多个。实际插打钢板桩3时，先用岸上汽车吊或履带吊将需插打钢板桩3吊放到围堰施 工平台上，并运至履带吊作业范围之内，由履带吊吊起插正，然后开启振动锤一边振动，一 边插打。在插打钢板桩3之前，为保证钢板桩3顺利合拢，应先打下导向架。在插打钢板桩 3时，第一片钢板桩3必须插正、打正，以免影响后面的钢板桩3。在整个钢板桩围堰施打过 程中，开始时可插一片打一片，即将每一片钢板桩3打到设计位置，到剩下最后20片时，要 先插后打；若合拢有误，用倒链或滑车组对拉使之合拢，合拢后，再逐片打到设计深度。插 打钢板桩3的具体作业步骤为①在钢板桩3的锁口内涂黄油，安置吊点，根据履带吊起重 高度可在桩顶利用拔桩孔系千斤顶，如起重机高度不够，可用钢丝绳在钢板桩3的1/3以上 处捆扎，捆扎处应有夹板，并垫有木块、胶皮等以防滑移和受力后吊点处锁口变形。②在钢 板桩3的下端系揽风绳二根，履带吊起吊钢板桩3接近垂直状态时，利用揽风绳控制正反方 向。③钢板桩3就位下插，第一片钢板桩3沿活动导向下插是整个围堰2的基准，要反复测 量检查，使其方向垂直，位置准确，必要时可加辅助设施，控制桩在导向设备内的左右位置。 ④移动履带吊，将钢板桩3夹住后，进一步复核钢板桩3的垂直度、位置，认可后进行插打。 使钢板桩3 (第一片或第一组)下沉到河床设计标高，其它钢板桩3则以插打好的桩为准。 对准锁口，控制好方向，利用自重下插，当自重不能迫使下插时，可利用配重或滑车组加压。所述钢板桩3插打过程中，要确保钢板桩围堰2的整体合拢，且应选择河床较低处 为合拢面，插打至合拢面时，应精确丈量尺寸，考虑到钢板桩3锁口的间隙和钢板桩3本身 的性能，合拢面尺寸应大于理论尺寸15-20cm为宜，避免合拢口尺寸过小的出现同时与合 拢口相邻的10-15片(组)钢板桩3采取先插至桩的稳定标高，主要是有利于钢板桩3的 调整，并且合拢口两侧的钢板桩3具有高差，便于插桩，待合拢后，再将钢板桩3打至设计标 高。合拢口解决措施如下①钢板桩合拢口尺寸上下都大时I、当尺寸上大下小时，在合拢口两侧的钢板桩3上下平行设置吊耳，且设置位置 根据尺寸大小的差值而定，利用倒链或转向滑轮进行对位，直至符合要求合拢为止。其优点 是钢板桩3对向平行受拉能保证桩的两侧锁口在同一平面内，通过对拉，使两侧钢板桩3 连接有利于稳定，便于插桩合拢。II、当尺寸下大上小时，钢板桩3上部设置的吊耳，应尽量向钢板桩3的下部安置， 必要时可安放在水下对位，直至合拢。②钢板桩合拢口尺寸上下都小时此时应将合拢口的位置设置在合拢面一侧的角桩附近，用千斤顶在钢板桩顶端顶 推和设置吊耳，将合拢口向两侧张拉，调整上下尺寸，但要采取保证两侧钢板桩3的锁口在 同一平面内，一般是在桩内外安置活动导向，迫使钢板桩3在导梁平面内移动。
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拔出的钢板桩3应及时清除土砂，涂以油脂，同时变形较大的钢板桩3需调直，完 整的钢板桩3要及时运出工地，堆置在平整的场地上。同时，待围堰2合拢后且采用抽水机和水下抽浆设备在围堰2内部进行抽水和水 下开挖之前，应对需施工水中承台1的底部标高处且位于钢护筒5外侧的水下区域进行混 凝土封底，且封底后形成的混凝土封底层13的顶部标高与需施工水中承台1的底部标高相 对应。实际施工时，由于基底土层较软，为了防止钢板桩围堰2向内滑移，同时为了防止 抽水后，基底发生隆起，须进行水下混凝土封底。水下混凝土封底采用导管法，导管管底口 距基底面200 300mm，导管顶装有漏斗。灌注前让漏斗装满混凝土，在灌注开始后让泵车 持续供应混凝土。开始灌注时，此时导管内的空气和水在混凝土的重压下由导管底口排出， 瞬间混凝土通过导管压向基底，在导管周围堆成一个平坦的混凝土圆锥体，将导管底口埋 住使水不能从底口进入导管。继而再灌注的混凝土通过导管源源不断地灌入锥体内。随着 导管的提升，混凝土在水下摊开和升高，直至达到设计标高。当围堰2合拢后，抽水施工前还须进行内支撑4的安装，以防水压力过大影响围堰 2内的施工安全。所述矩形的围堰2宜采用平面钢架支撑为宜，四个角设置为三角形，其稳 定性较好，又可以做成抽水平台，内支撑4的安装由上往下进行，一边抽水，一边安装，其数 量根据水压力和土压力计算决定。所述内支撑4的施工具体做法为水下封底C20混凝土强度须达到90%以上后， 先进行第一道内支撑安装，再抽水至第二层内支撑标高下0. 5m处进行第二层内支撑设置， 第二层内支撑安装完毕后，继续抽水至第三层内支撑标高下0. 5m处进行第二层内支撑设 置，以下支撑依次按照上述方法进行。设置内支撑4时，除了考虑受力外，还应考虑不妨碍 堰内施工。所述内支撑4自上而下设置，一边抽水，一边安装，根据水压力和上压力计算决 定设置内支撑4的数量。本实施例中，所述第一内支撑层一 7-1、第一内支撑层8-1和第二内支撑层二 8-2 均由安装在围堰2四周内侧的矩形围囹9和四组分别对称布设在所述矩形围囹9四个内角 上的斜向支撑10组成。所述第二内支撑层一 7-2和第三内支撑层二 8-3均包括安装在围 堰2四周内侧的矩形围囹9和由两道纵横向布设的水平支撑11组成的十字支撑，两道水平 支撑11的两端分别固定在矩形围囹9上且二者的中部固定连接为一体，所述十字支撑位于 矩形围囹9中部。所述矩形围囹9为由四道围梁围成的维护圈梁，所述围梁由多片水平布 设的工字钢和两个分别水平向布设在多片工字钢上下两侧的连接板组成，多片工字钢通过 两个连接板组装为一体，所述围梁的左右两端部固定在钢板桩3上且其左右两端部与钢板 桩3之间通过上下两个支撑牛腿6进行加紧固定。所述斜向支撑10包括前后两道平行布 设的斜向支撑杆和连接在两道斜向支撑杆中部间的连接杆。所述矩形围囹9中的工字钢136型钢，所述水平支撑11和斜向支撑10为I45b型 钢及600mm钢管，上下两道内支撑4间的间距为2. 5 3m。待围堰2合拢后，采用抽水机和水下抽浆设备在围堰2内部进行抽水和水下开挖 时，所用抽水机排水量应大于围堰2内渗水量的1. 5-2. 0倍(抽完后留1-2台抽水机备用)。 在抽水时，发现有明显的渗漏后，可在渗漏的围堰2外侧放锯末，随着水流由外向内流人， 锯末流人钢板桩3间的缝隙内，起到堵漏的作用，也可在围堰2的内侧用刮刀将干海带或棉纱插进钢板桩3间的缝隙内。由于之前在钢板桩3的打设过程中，在其锁口间涂抹黄油，用以止水，但由于钢板 桩3的变形或其他原因，锁口之间仍有连接不紧密的部位，围堰2通常会漏水。因此在抽水 过程中，通常采用细麻丝、棉条等材料，在钢板桩3内侧嵌塞、塞紧，或者用锯屑加细煤灰在 漏缝外侧周围放入，随水夹带至漏缝处自行堵塞。本实施例中，所述水下抽浆设备为潜水渣浆泵。所述围堰2合拢后，安装第一道 内支撑4，然后采用潜水渣浆泵进行水下开挖，吸泥至水中承台1的底部标高以下1. 5 2. 0mm处。所述潜水渣浆泵用履带吊进行吊装，便于及时在整个围堰2范围内移动，潜水渣 浆泵工作时通过电机轴带动叶轮旋转，将能量传递给浆体介质，使之产生一定的流速，带动 固体物流动，实现浆体的输送，它除了主叶轮外，还设有搅拌叶轮，能将沉淀于水底的淤渣 搅拌成湍流后抽取出来。所述潜水渣浆泵的主要工作参数为转速980r/min，功率55kW， 流量250m3/h，扬程35m，间断通过最大粒度35mm。综上，水下混凝土封底结束后开始进行抽 水，抽水应适当缓慢进行，同时加强围堰2的状态观测，检查各部位(各个角桩处、围堰合拢 处等)是否有明显漏水严重的现象，并及时采取措施；抽至河床顶时，对整个围堰2的内支 撑体系进行细致完善焊接连接处角铁，检查各道内支撑的焊缝质量，然后方可继续抽水至 承台底部，确保整个抽水过程的安全性。步骤四、承台底部钻孔桩施工，其施工过程包括以下步骤401、钻孔施工平台搭设利用步骤三中安装完成的内支撑4搭设施工钻孔桩时所 用的钻孔施工平台，所述钻孔施工平台包括搭设在内支撑4上的多道支撑梁一和铺设在多 道支撑梁一上的平台面板一。实际搭设时，所述钻孔施工平台通常搭设在围堰2内部所设 置的第二道内支撑4的矩形围囹9上，可以减少投入，并且方便施工。如图7、图8及图9所示，本实施例中，搭设所述钻孔施工平台时，利用设置在钢护 筒5上的支撑牛腿6和步骤三中安装完成的内支撑4进行搭设，多道支撑梁一相应分别搭 设在内支撑4和支撑牛腿6上；所述支撑梁一的两端部分别固定在内支撑4上且其下部通 过支撑牛腿6支撑固定在钢护筒5上。所述支撑梁一为贝雷梁12。所述平台面板一为顶层 钢板14。402、钻孔桩施工参照步骤二中测量放样出的需施工钻孔桩的中心位置，利用步 骤401中搭设完成的所述钻孔施工平台，且按常规水中钻孔桩的施工方法施工完成对水中 承台1进行支撑的钻孔桩；施工完成的钻孔桩顶部标高与需施工水中承台1的顶部标高相 对应。步骤五、承台施工钻孔桩施工完成后，拆除步骤401中搭设的钻孔施工平台，在 已施工完成的钻孔桩桩顶上进行水中承台1的成型施工，便完成所述钻孔桩与水中承台1 的一体化施工。步骤六、承台上部墩柱施工在施工成型的水中承台1上施工支撑桥梁上部结构 用的墩柱，且待所施工墩柱施工完成后，拆除围堰2及其内部所安装的内支撑4。所述水中承台1与承台上部墩柱施工完成且待二者的混凝土强度均达到一定强 度后，清除围堰2内的残留物，才能进行拔桩(即拔出钢板桩3)。在拔桩前应向围堰2内抽 水并达到一定水位，同时由下往上拆除内支撑4，直到围堰2的内支撑4全部拆除完后，且待 围堰2的内外水位相同时，方可进行拔桩。拔桩时，可以借助千斤顶松动钢板桩3，减少钢板
11桩3与土以及钢板桩3之间的摩擦力，然后由水上履带吊吊起，当钢板桩3还有较大的摩擦 力，履带吊不能吊起时，应在钢板桩3上设立支点，用千斤顶继续向上松动，直到浮吊能吊 动为止。
本实施例中，步骤二中需施工钻孔桩的数量为多个，步骤三中所述钢护筒5的数 量与需施工钻孔桩的数量相同。各水中承台1实际施工过程中，还需对各水中承台1能承受的荷载、迎水面侧额动 水压力、所安装钢板桩3的竖向承载力、钢板桩围堰坑底涌砂及封底混凝土受力、围堰2的 抗浮稳定性、钢板桩3的入土深度、围堰2的整体稳定性、各道内支撑4的受力情况进行验 算，并且实际施工时用测绳带测锤进行量测且根据量测结果对施工中的标高进行控制，所 述测锤为用钢板焊制成的平底空心锥体。以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明 技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技 术方案的保护范围内。
权利要求
一种黄河河道内承台施工用钢板桩围堰施工工艺，所施工承台为位于黄河主河道内的水中承台(1)，其特征在于该工艺包括以下步骤步骤一、根据需施工水中承台(1)的结构、尺寸和底部标高，并结合施工地点的河床地质和水文情况以及围堰施工时需预留的作业空间，确定施工水中承台(1)时所用围堰(2)的结构和尺寸，所述围堰(2)由多片依次紧密相接的钢板桩(3)围成；之后，根据所确定围堰(2)的结构和尺寸，确定施工围堰(2)所用单片钢板桩(3)的数量、尺寸及型号；步骤二、测量放线采用水上施工放样方法及相配套使用的施工放样设备，对围堰(2)的四周边线和水中承台(1)底部需施工钻孔桩的中心位置进行测量放样；步骤三、围堰施工参照步骤二中测量放样出的围堰(2)的四周边线，且按常规水中承台的围堰施工方法进行多片钢板桩(3)的插打及合拢施工，并获得合拢后的围堰(2)；待围堰(2)合拢后，采用抽水机和水下抽浆设备在围堰(2)内部进行抽水和水下开挖，直至开挖至水中承台(1)的底部标高位置；且在抽水和水下开挖过程中，采用由上至下边进行抽水或水下开挖边安装内支撑(4)的方式，在围堰(2)内部安装多道内支撑(4)，且所安装内支撑(4)的数量根据围堰(2)在黄河主河道内所处的具体位置来定，距离黄河主河道的河道中心线越远，所安装内支撑(4)的数量越少；步骤四、承台底部钻孔桩施工，其施工过程包括以下步骤401、钻孔施工平台搭设利用步骤三中安装完成的内支撑(4)搭设施工钻孔桩时所用的钻孔施工平台，所述钻孔施工平台包括搭设在内支撑(4)上的多道支撑梁一和铺设在多道支撑梁一上的平台面板一；402、钻孔桩施工参照步骤二中测量放样出的需施工钻孔桩的中心位置，利用步骤401中搭设完成的所述钻孔施工平台，且按常规水中钻孔桩的施工方法施工完成对水中承台(1)进行支撑的钻孔桩；施工完成的钻孔桩顶部标高与需施工水中承台(1)的顶部标高相对应；步骤五、承台施工钻孔桩施工完成后，拆除步骤401中搭设的钻孔施工平台，在已施工完成的钻孔桩桩顶上进行水中承台(1)的成型施工，便完成所述钻孔桩与水中承台(1)的一体化施工；步骤六、承台上部墩柱施工在施工成型的水中承台(1)上施工支撑桥梁上部结构用的墩柱，且待所施工墩柱施工完成后，拆除围堰(2)及其内部所安装的内支撑(4)。
2.按照权利要求1所述的黄河河道内承台施工用钢板桩围堰施工工艺，其特征在于 步骤三中进行围堰施工之前，先参照步骤二中测量放样出的需施工钻孔桩的中心位置，完 成施工钻孔桩所用钢护筒(5)的埋设施工；之后，再利用埋设好的钢护筒(5)搭设施工围堰 (2)时所用的围堰施工平台，且待围堰(2)施工完成后再将所述围堰施工平台拆除；所述围 堰施工平台包括搭设在钢护筒(5)上的多道支撑梁二和铺设在多道支撑梁二上的平台面 板二。
3.按照权利要求2所述的黄河河道内承台施工用钢板桩围堰施工工艺，其特征在于 多道所述支撑梁二拼装为一体并形成整体式支撑梁架且所述支撑梁二为工字钢，所述平台 面板二由安装在所述整体式支撑梁架上的多片栈桥梁组成；搭设所述围堰施工平台时，先 在钢护筒(5)的顶部外侧设置支撑牛腿(6)，之后再将所述整体式支撑梁架平稳固定在钢 护筒(5)和支撑牛腿(6)上。
4.按照权利要求3所述的黄河河道内承台施工用钢板桩围堰施工工艺，其特征在于 步骤401中搭设所述钻孔施工平台时，利用设置在钢护筒(5)上的支撑牛腿(6)和步骤三 中安装完成的内支撑(4)进行搭设，多道支撑梁一相应分别搭设在内支撑(4)和支撑牛腿 (6)上；所述支撑梁一的两端部分别固定在内支撑(4)上且其下部通过支撑牛腿(6)支撑 固定在钢护筒(5)上。
5.按照权利要求2、3或4所述的黄河河道内承台施工用钢板桩围堰施工工艺，其特征 在于步骤三中待围堰(2)合拢后且采用抽水机和水下抽浆设备在围堰(2)内部进行抽水 和水下开挖之前，应对需施工水中承台(1)的底部标高处且位于钢护筒(5)外侧的水下区 域进行混凝土封底，且封底后形成的混凝土封底层(13)的顶部标高与需施工水中承台(1) 的底部标高相对应。
6.按照权利要求1至4中任一项权利要求所述的黄河河道内承台施工用钢板桩围堰 施工工艺，其特征在于步骤一中所述水中承台(1)的横截面形状为矩形，相应地步骤二中 所施工围堰⑵的横截面形状为矩形，所述钢板桩⑶为拉森IV型钢板桩，且所述围堰(2) 由多片拉森IV型钢板桩和四片拉森IV型钢板桩的角桩组成。
7.按照权利要求6所述的黄河河道内承台施工用钢板桩围堰施工工艺，其特征在于 步骤三中所述内支撑(4)的数量为两道或三道，其中两道内支撑(4)包括由上至下安装在 围堰(2)内的第一内支撑层一(7-1)和第二内支撑层一(7-2)，三道内支撑(4)包括由上至 下安装在围堰(2)内的第一内支撑层二(8-1)、第二内支撑层二(8-2)和第三内支撑层二 (8-3)。
8.按照权利要求7所述的黄河河道内承台施工用钢板桩围堰施工工艺，其特征在于 所述第一内支撑层一(7-1)、第一内支撑层二(8-1)和第二内支撑层二(8-2)均由安装在围 堰⑵四周内侧的矩形围囹(9)和四组分别对称布设在所述矩形围囹(9)四个内角上的斜 向支撑(10)组成；所述第二内支撑层一(7-2)和第三内支撑层二(8-3)均包括安装在围堰 (2)四周内侧的矩形围囹(9)和由两道纵横向布设的水平支撑(11)组成的十字支撑，两道 水平支撑(11)的两端分别固定在矩形围囹(9)上且二者的中部固定连接为一体，所述十字 支撑位于矩形围囹(9)中部。
9.按照权利要求8所述的黄河河道内承台施工用钢板桩围堰施工工艺，其特征在于 所述矩形围囹(9)为由四道围梁围成的维护圈梁，所述围梁由多片水平布设的工字钢和两 个分别水平向布设在多片工字钢上下两侧的连接板组成，多片工字钢通过两个连接板组装 为一体，所述围梁的左右两端部固定在钢板桩⑶上且其左右两端部与钢板桩⑶之间通 过上下两个支撑牛腿(6)进行加紧固定；所述斜向支撑(10)包括前后两道平行布设的斜向 支撑杆和连接在两道斜向支撑杆中部间的连接杆。
10.按照权利要求3所述的黄河河道内承台施工用钢板桩围堰施工工艺，其特征在于 步骤二中需施工钻孔桩的数量为多个，步骤三中所述钢护筒(5)的数量与需施工钻孔桩的 数量相同；步骤401中所述的支撑梁一为贝雷梁(12)。
全文摘要
本发明公开了一种黄河河道内承台施工用钢板桩围堰施工工艺，所施工承台为位于黄河主河道内的水中承台，该工艺包括以下步骤一、确定施工水中承台时所用围堰的结构和尺寸；二、测量放线；三、围堰施工；四、承台底部钻孔桩施工；五、承台施工钻孔桩施工完成后，在已施工完成的钻孔桩桩顶上进行水中承台的成型施工，便完成钻孔桩与水中承台的一体化施工；六、承台上部墩柱施工。本发明设计合理、施工方便、施工成本低且采用承台钻孔桩一体化施工方法进行施工，能有效解决现有钢板桩围堰施工中钻孔桩与承台先后进行施工时所存在的施工工期长、投资大、需搭设多个施工平台、施工难度大等缺陷和不足。
文档编号E02D27/14GK101838993SQ20101017461
公开日2010年9月22日 申请日期2010年5月17日 优先权日2010年5月17日
发明者刘建新, 张永民, 张照龙, 杜越, 王永丽, 赵选利 申请人:中铁二十局集团有限公司;中铁二十局集团第一工程有限公司;中铁二十局集团第三工程有限公司;中铁二十局集团第五工程有限公司