一种陡坡硬岩河床深水承台用复合式钢板桩围堰施工方法
【专利摘要】位于陡坡硬岩河床的深水承台用复合式钢板桩围堰及施工方法，属于建筑施工【技术领域】。该方法是基于传统的钢板桩围堰施工方法并加以改进，目的是克服目前桥梁位于陡坡硬岩河床的深水承台施工存在的缺陷和不足，通过改进钢板桩围堰水中的布置方式和围堰结构形成能适用于位于陡坡硬岩河床的深水承台施工的复合式钢板桩围堰，使提供一种既简单、高效，又安全的位于陡坡硬岩深水承台围堰施工新方法。
【专利说明】一种陡坡硬岩河床深水承台用复合式钢板粧围堰施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种位于陡坡硬岩河床的深水承台用复合式钢板桩围堰施工方法，该方法是基于传统的钢板桩围堰施工方法并加以改进，通过改进钢板桩围堰水中的布置方式和围堰结构形成能应用于位于陡坡硬岩河床的深水承台施工的复合式钢板桩围堰，使位于陡坡硬岩河床水中的承台施工更简单、更高效、更安全和更经济。
【背景技术】
[0002]目前，国内桥梁的水中承台大部分采用高桩承台形式，而高桩承台水中施工往往需要布置围堰，施工工序主要为搭设围堰、围堰抽水、承台施工。位于水深较深处的承台施工主要采用钢吊箱围堰、钢套箱围堰、钢板桩围堰和沉箱围堰等围堰，围堰选择主要根据具体施工条件。
[0003]位于陡坡硬岩河床的深水承台，即河床地质结构主要为硬岩且倾斜，承台的设计底标高在陡坡硬岩范围内。
[0004]目前，对于跨特殊流域的桥梁，其位于陡坡硬岩河床的深水承台施工主要存在以下问题:
[0005]I)采用钢吊箱围堰、钢套箱围堰和沉箱围堰三者之一，都需要将在承台的设计底标高内的陡坡硬岩破除。而采用深水下机械破除施工难度大，施工具有不可控性较高。采用水下爆破，爆破震动难于避免影响河坝结构，水下爆破将威胁到河里微生物和鱼类。
[0006]2)采用钢板桩围堰，在陡坡硬岩处，钢板桩打入深度很有限，欲在围堰内干作业条件下破除在承台的设计底标闻内的陆坡硬岩，难于避免围堪内渗流管涌或基底隆起等基坑失稳现象。且承台范围内存在需破除的陡坡硬岩，坑底不能完全依靠封底混凝土加强。
[0007]对于位于陡坡硬岩河床的深水承台施工，若不因地制宜，不改进传统围堰施工模式，不仅造成施工难度大及对环境扰动大，更直接影响施工进度。因此，需改进传统深水承台围堰结构和布置方式以适应陡坡硬岩河床的深水承台施工的需要。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是克服目前桥梁位于陡坡硬岩河床的深水承台施工存在的上述缺陷和不足，通过改进钢板桩围堰水中的布置方式和围堰结构形成能应用于位于陡坡硬岩河床的深水承台施工的复合式钢板桩围堰，使提供一种既简单、高效，又安全的深水承台围堰施工新方法。
[0009]本发明采取了如下技术方案:
[0010]一种应用于陡坡硬岩河床深水承台施工的复合式钢板桩围堰，其包括有钢板桩、围檩、贝雷片、封底混凝土 ；通过钢板桩和贝雷梁组合布置成单排和双排布置的钢板桩围堰的封闭外围结构，在围堰的封闭外围结构内进行水下封底混凝土封底，然后在围堰的封闭外围结构内进行层层抽水并沿着钢板桩高度上层层布置围檩，最后形成一个复合式钢板桩围堰。所述围堰的具体组成如下:[0011]围堰的围檩结构为:沿圈梁(5)向内侧布置内撑，内撑由内檩(I)、竖杆(2)、斜杆
(3)和角斜杆(4)组成，内檩(I)、竖杆(2)、斜杆(3)和角斜杆(4)之间连接组成稳定性的内部三角形结构和加强四边形结构；角斜杆(4)沿圈梁(5)四个角斜边方向布置可以有效减小围檩四个角的应力集中；整个围檩的结构为沿横纵轴方向的对称结构。
[0012]围堰整体结构和布置方式为:在水深一侧布置单排钢板桩一深水钢板桩(6)。在水浅一侧布置双排钢板桩一浅水外钢板桩(8)和浅水内钢板桩(9)，沿河床陡坡方向亦布置双排钢板一斜坡内钢板桩(11)和斜坡外钢板桩(10)。所有双排钢板桩的内净距均为贝雷片(7)的宽度，所有双排钢板桩内侧沿高度方向水平焊接两层贝雷片(7)并片接片延伸至围堰转角处。所有钢板桩布置完成后，分别对所有双排布置的钢板桩之间的内空进行水下边缘混凝土( 13)封底厚度不低于2m和对基坑内进行水下坑内混凝土( 12)封底厚度为沿陡坡递增封至需破除陡坡硬岩一开挖岩区(14)形成平整面的标高为止。待水下封底混凝土达到规范施工要求强度后，然后在围堰的封闭外围结构内进行层层抽水并沿着钢板桩高度上层层布置围檩，最后形成一个复合式钢板桩围堰。
[0013]所述陡坡硬岩河床深水承台用复合式钢板桩围堰施工方法，其具体施工步骤如下:
[0014]步骤一:放样定位，标记钢板桩围堰轴线位置，搭设水上施工平台，相关打桩设备入场；
[0015]步骤二:在深水一侧打入单排钢板桩一深水钢板桩(6)，在浅水一侧和沿陡坡方向两侧都打入两排钢板桩一浅水外钢板桩(8)和浅水内钢板桩(9)，两排钢板桩之间净距为贝雷片(7)的宽度，最外层和最内层钢板桩均与深水一侧的单排钢板桩进行闭合布置。双排布置的钢板桩之间沿高度方向用两层贝雷片(7)进行搭接；
[0016]步骤三:对所有双排布置的钢板桩之间的内空进行水下边缘混凝土(13)封底，边缘混凝土(13)封底厚度不低于2m;对基坑内进行水下坑内混凝土(12)封底，坑内混凝土
(12)封底高度为沿陡坡递增封至需破除陡坡硬岩形成平整面的标高为止；
[0017]步骤四:所有水下混凝土封底完成并达到施工规范要求强度后，对基坑内和所有双排钢板桩之间的水进行层层抽水工作，每次抽水至围檩设计位置以下40cm后开始布置该层围檩，直至各层围檩搭设完成后，将坑内余下的水全部抽干；
[0018]步骤五:坑内干作业条件下进行机械开挖和破除承台底面标高范围内的陡坡硬岩一开挖岩区(14)，并将坑内岩渣清理，最后再进行承台(16)主体施工。
[0019]本发明将围堰的围檩结构改进为外围内撑加强圈梁型稳定结构，增强结构同时，增大施工净空面，克服了传统围檩布置横纵向横撑缺点以适应深水承台施工要求；将围堰整体结构布置设计为单双排钢板桩组合布置结构形成一种复合式钢板桩围堰，陡坡处的双层钢板桩布置以及基坑内外层封底混凝土浇筑避免了基坑出现管涌和地基隆起现象；复合式钢板桩围堰设计形成新的施工方法适用于位于陡坡硬岩河床的深水承台施工，克服了传统钢板桩围堰单一布置和其他传统围堰在该施工条件下的不足，保证了结构安全和施工安全；有效地降低施工难度、减少工期和降低成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1钢板桩布置和围檩布置平面图；[0021]图2钢板桩围堰内封底混凝土和开挖岩区分布平面图；
[0022]图3钢板桩围堰结构布置立面图。
[0023]图中:1、内檩；2、竖杆；3、斜杆；4、角斜；5、圈梁；6、深水钢板桩；7、贝雷片；8、浅水外钢板桩；9、浅水内钢板桩；10、斜坡外钢板桩；11、斜坡内钢板桩；12、坑内混凝土封底；13、边缘混凝土封底；14、开挖岩区；15、桥壤；16、承台；17、粧基。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和【具体实施方式】对于本发明作进一步的说明。
[0025]利用上述设计对陡坡硬岩河床深水承台用复合式钢板桩围堰施工方法，具体步骤如下:
[0026]步骤一:放样定位，标记钢板桩围堰轴线位置，搭设水上施工平台，相关打桩设备入场；
[0027]步骤二:(如图2和3)在深水一侧打入单排钢板桩一深水钢板桩(6)，在浅水一侧和沿陡坡方向两侧都打入两排钢板桩一浅水外钢板桩(8)和浅水内钢板桩(9)，两排钢板桩之间净距为贝雷片(7)的宽度，最外层和最内层钢板桩均与深水一侧的单排钢板桩进行闭合布置。双排布置的钢板桩之间沿高度方向用两层贝雷片(7)进行搭接；
[0028]步骤三:(如图2和3)对所有双排布置的钢板桩之间的内空进行水下边缘混凝土
(13)封底，边缘混凝土(13)封底厚度不低于2m。对基坑内进行水下坑内混凝土(12)封底，坑内混凝土(12)封底高度为沿陡坡递增封至需破除陡坡硬岩形成平整面的标高为止；
[0029]步骤四:(如图1、2和3)所有水下混凝土封底完成并达到施工规范要求强度后，对基坑内和所有双排钢板桩之间的水进行层层抽水工作，每次抽水至围檩设计位置以下40cm后开始布置该层围檩，直至各层围檩搭设完成后，将坑内余下的水全部抽干；
[0030]步骤五:(如图3)坑内干作业条件下进行机械开挖和破除承台底面标高范围内的陡坡硬岩一开挖区(14)，并将坑内岩渣清理，最后再进行承台(16)主体施工。
[0031]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.陡坡硬岩河床深水承台用复合式钢板桩围堰，其包括有钢板桩、围檩、贝雷片、封底混凝土；通过钢板桩和贝雷梁组合布置成单排和双排布置的钢板桩围堰的封闭外围结构，在围堰的封闭外围结构内进行水下封底混凝土封底，然后在围堰的封闭外围结构内进行层层抽水并沿着钢板桩高度上层层布置围檩，最后形成一个复合式钢板桩围堰；其特征在于: 围堰的围檩结构为:沿圈梁(5)向内侧布置内撑，内撑由内檩(I)、竖杆(2)、斜杆(3)和角斜杆(4)组成，内檩(I)、竖杆(2)、斜杆(3)和角斜杆(4)之间连接组成稳定性的内部三角形结构和加强四边形结构；角斜杆(4)沿圈梁(5)四个角斜边方向布置可以有效减小围檩四个角的应力集中；整个围檩的结构为沿横纵轴方向的对称结构； 围堰整体结构和布置方式为:在水深一侧布置单排钢板桩一深水钢板桩(6)。在水浅一侧布置双排钢板桩一浅水外钢板桩(8)和浅水内钢板桩浅水内钢板桩(9)，沿河床陡坡方向亦布置双排钢板一斜坡内钢板桩斜坡内钢板桩斜坡内钢板桩(11)和斜坡外钢板桩(10);所有双排钢板桩的内净距均为贝雷片(7)的宽度；所有双排钢板桩内侧沿高度方向水平焊接两层贝雷片(7)并横向延伸至围堰转角处；所有钢板桩布置完成后，在双排钢板桩之间的坑底进行水下边缘混凝土(13)封底厚度不低于2m，在围堰内层坑底进行水下坑内混凝土(12)封底厚度为沿陡坡递增封至需破除陡坡硬岩一开挖岩区(14)形成平整面的标高为止；围堰内层沿着钢板桩高度方向层层布置围檩，每层围檩都与围堰内层沿着钢板桩进行连接布置，最后形成一个复合式钢板桩围堰。
2.权利要求1所述的陡坡硬岩河床深水承台用复合式钢板桩围堰，根据I中结构特征其具体施工步骤如下: 步骤一:放样定位，标记钢板桩围堰轴线位置，搭设水上施工平台，打桩设备入场；步骤二:在深水一侧打入单排钢板桩即深水钢板桩(6)，在浅水一侧和沿陡坡方向两侦緖时丁入两排钢板桩即外钢板桩(8)和浅水内钢板桩浅水内钢板桩(9)，两排钢板桩之间净距为贝雷片(7)的宽度，最外层和最内层钢板桩均与深水一侧的单排钢板桩进行闭合布置；双排布置的钢板桩之间沿高度方向用两层贝雷片(7)进行搭接； 步骤三:对所有双排布置的钢板桩之间的内空进行水下边缘混凝土(13)封底，边缘混凝土(13)封底厚度不低于2m;对基坑内进行水下坑内混凝土(12)封底，坑内混凝土(12)封底高度为沿陡坡递增封至需破除陡坡硬岩形成平整面的标高为止； 步骤四:所有水下混凝土封底完成并达到施工规范要求强度后，对基坑内和所有双排钢板桩之间的水进行层层抽水工作，每次抽水至围檩设计位置以下40cm后开始布置该层围檩，直至各层围檩搭设完成后，将坑内余下的水全部抽干； 步骤五:坑内干作业条件下进行机械开挖和破除承台底面标高范围内的陡坡硬岩一开挖岩区(14)，并将坑内岩渣清理，最后再进行承台(16)主体施工。
【文档编号】E02D19/04GK103882878SQ201410108860
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月21日 优先权日:2014年3月21日
【发明者】张文学, 陈壮, 刘海陆, 李增银, 黄荐 申请人:北京工业大学