專利名稱：一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上固定鋼護筒的施工方法
一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上固定鋼護筒的施工方技術領域
本發明屬于橋梁施工領域，具體涉及一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上固定鋼護筒的施工方法。
背景技術：
隨著社會經濟的發展，對于便捷交通的需求愈加強烈，建造于各種地質上的橋梁工程也越來越多。以往的橋梁一般都建造在具有較厚覆蓋層的江河和湖泊上，在這種地質條件下，一般在鋼護筒就位后，通過打樁錘插打鋼護筒至覆蓋層設計標高。但是，有很多江河、湖泊和海洋地質狀況為傾斜裸巖面和淺覆蓋層傾斜巖面，在此種地質條件下鉆孔樁施工的難點是鋼護筒的定位安裝以及護筒底口漏漿處理，如采用傳統方法施工，由于水流、風浪和風荷載的作用和影響，鋼護筒樁基的穩定性無法得到保證，從而影響鋼護筒的安全性能和主體工程的施工進度。
針對上述無覆蓋層陡峭裸巖的地質情況，現有技術常采用水下爆破、人造覆蓋層、 導管架、巖面預成孔嵌埋鋼管等方案。
水下爆破武廣客運專線某重點大橋工程，水中墩位處水深18m，裸巖面傾斜成 35°，采用鉆孔平臺方案，首先將傾斜的巖面爆破整平，再布置鋼護筒，向河床上拋填沙袋埋設護筒，依托近墩處的已有樁來穩定平臺，從而形成鉆孔樁平臺。此方案需水下爆破，清渣工作量大，周期大，造價高，并需既有樁來維持平臺的穩定。
人造覆蓋層柳州柳江上某大橋工程，水中墩位處水深15m，裸巖面傾斜成15°， 采用鉆孔平臺方案，先在墩位處拋填3m厚土袋，再插打鋼管樁。人造覆蓋層方案需在平臺范圍內拋填大量土袋，工程量大，施工成本高。
導管架上海某海上大橋近島段工程，橋位海床為淺覆蓋層和裸巖，采用導管架棧橋為水中施工通道，采用導管架平臺作為水中主墩的鉆孔平臺，施工時用多根直徑I. Irn的鋼管在陸上連成導管架，再船運至墩位處，用大1500t吊船吊放安裝，此方案需大噸位吊船和工作船，用鋼量大，施工周期較長。
巖面預成孔嵌埋鋼管浙江某大橋的水中墩施工水深26m，河床無覆蓋層，巖面呈 45°傾斜，棧橋、平臺施工采用預成孔嵌埋鋼護筒固定的施工方案，即在棧橋鋼管樁位置用大于管樁直徑的沖擊鉆機預成孔，放入鋼管樁后在預成孔內的管樁外澆注水下混凝土，將其直接穩固在巖層中，鋼護筒也采用類似方法布置。此方案施工周期較長，需在浮式平臺上作業，水位需較穩定，流速不大。
綜上所述，以上方案均存在工作量大、施工周期長、成本大等缺點。
因此本領域的技術人員急需一種可有效解決鋼護筒與陡峭堅硬裸巖河床的連接問題的方法，同時可以達到施工周期短、成本低、安全高效的目的。發明內容
本發明的目的是根據上述現有技術的不足之處，提供一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上固定鋼護筒的施工方法，該施工方法通過在岸上將所述鋼護筒底口以及鋼圍圈預切割成與所述陡峭裸巖面相匹配的形狀，在鋼護筒底部、鋼護筒與鋼圍圈之間澆筑水下混凝土，形成鋼護筒的穩定基座，以使所述鋼護筒穩固于陡峭裸巖面上。
本發明目的實現由以下技術方案完成一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上固定鋼護筒的施工方法，涉及陡峭裸巖面，其特征在于至少包括如下步驟確定鋼護筒在所述陡峭裸巖面上的安裝位，并通過水下測深儀測量其位置參數；選擇鋼護筒，并使鋼護筒安裝端的底口形狀尺寸與所測量的所述安裝位的相關位置參數匹配；同時在所述鋼護筒底部通過型鋼支架焊接一鋼圍圈； 沉降所述鋼護筒及其鋼圍圈于所述安裝位，其后在所述鋼護筒內、所述鋼護筒與鋼圍圈之間澆筑水下混凝土，最后填充滿所述鋼護筒底部及鋼圍圈內部，形成穩定的鋼護筒基座，用以進行后續鉆孔灌注樁施工。
所述鋼圍圈直徑大于所述鋼護筒直徑Im 3m。
當所述鋼護筒及鋼圍圈沉降于所述陡峭裸巖面上之后，潛水員下水利用干拌混凝土袋封堵所述鋼圍圈與所述陡峭裸巖面之間的縫隙。
當安裝所述鋼護筒以及進行水下混凝土澆筑時，通過在水下采用探測儀用以檢查所述鋼護筒著床情況及水下混凝土的澆筑情況。
所述鋼護筒通過一導向架用以限位下放至所述陡峭裸巖面上，所述的導向架上設置有糾偏千斤頂，當所述水下探測儀檢查到所述鋼護筒平面位置及垂直度存在偏差時通過所述糾偏千斤頂進行調節，直至所述鋼護筒中心偏差不大于80_。
在所述鋼護筒內澆筑水下混凝土時，灌注至鋼圍圈頂即停止。
所述鋼圍圈的最小聞度不小于80cm。
本發明的優點是，采用水下探測技術并通過探測數據在岸上預切割鋼護筒及其鋼圍圈的底口使其與陡峭裸巖面相匹配，安全快捷，減少深潛水作業量，降低施工風險；在鋼護筒底部、鋼護筒與鋼圍圈之間澆筑水下混凝土，形成鋼護筒的穩定基座，以使鋼護筒穩固于陡峭裸巖面上，可有效防止鋼護筒底口的漏漿，施工周期短、成本低、安全高效，保證了深水大直徑鉆孔樁施工順利完成。
圖I為本發明的結構示意圖；圖2為本發明中導向架上的糾偏千斤頂布置示意圖；圖3為本發明中鉆孔樁施工工藝流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖通過實施例對本發明的特征及其它相關特征作進一步詳細說明，以便于同行業技術人員的理解如圖1-3，圖中標記1-7分別為鋼護筒I、鋼圍圈2、干拌混凝土袋3、陡峭裸巖面4、水下混凝土 5、導向架6、糾偏千斤頂7。
實施例本實施例具體涉及一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上固定鋼護筒的施工方法。本實施例將結合黔江特大橋工程為例進行詳細說明，工程位于廣西黔江，江深水急，河流兩側岸坡地形起伏大，岸坡局部見基巖外露，河床巖面傾斜為25° 60°之間不等；其主橋為106+200+106m三跨預應力混凝土連續剛構，3#、4#墩是連續剛構的水中主墩， 兩墩結構相同，承臺為紡錘形輪廓，每墩布置3排共15根Φ2. 5m嵌巖鉆孔樁，樁基要求整體嵌入完整中風化白云巖(frk=80MPa)不小于10m，采用水下C40混凝土。
如圖1-3所示，以下為在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上固定鉆孔樁鋼護筒的具體施工步驟①首先采用注漿嵌巖錨桿技術在橋墩位置處搭設構架式鉆孔平臺，在所述的構架式鉆孔平臺上安裝導向架6，在導向架6的四個角上分別設置有糾偏千斤頂7用以調節鋼護筒I 的位置，其中導向架6位于鋼護筒I的河床安裝位的正上方。
②在鋼護筒I安裝之前，將測深儀的探頭及導線固定在金屬桿上，其探頭設于水面下30cm用于檢測安裝位的位置參數，沿已安裝好的導向架八等分點測量陡峭裸巖面4的高差，根據測得的各點水深可確定鋼護筒I的長度及其底口高差，根據該底口高差在岸上將鋼護筒I的底口形狀尺寸切割成與陡峭裸巖面4相匹配，其中所述的水下測深儀具體型號為HD-360便攜式測深儀；同時在陡峭裸巖面4上安裝架設一水下探測儀，該水下探測儀可以將水下巖面情況以影像的方式顯示出來，具體用于后續的鋼護筒I的水下安裝、水下混凝土 5的澆筑工程中，檢查鋼護筒I的著床情況以及水下混凝土 3澆筑情況，代替了潛水員的作業。
③選擇水流平穩時安裝鋼護筒1，起重機通過導向架6安裝底節鋼護筒1，下放至水面，小型運輸船裝載鋼圍圈2至鋼護筒I的底口，焊接型鋼支架，將鋼圍圈2固定在鋼護筒I的底口 ；起重機繼續下放鋼護筒1，將底節鋼護筒I固定在構架式平臺頂面，接長鋼護筒1，重復上述步驟，直至鋼護筒I、鋼圍圈2著床；其中所述的鋼圍圈2由鋼板卷制而成，其亦根據水下測深儀所測得的數據在岸上將其底口切割成與陡峭裸巖面4相匹配的形狀，其半徑小于1/2鉆孔樁中心距離，大于鋼護筒I的半徑O. 5 1. 5m，根據河床巖層傾斜狀況， 最小高度不小于80cm。
④檢查鋼護筒平面位置、垂直度，若有偏差通過導向架6對角糾偏千斤頂7進行調節，直至滿足鋼護筒I的中心與鉆孔樁中心平面位置偏差不大于80_，鋼護筒I在豎直方向的傾斜度不大于1%。利用水下探測器檢查鋼護筒I、鋼圍圈2的著床情況。
⑤其后派潛水員利用干拌混凝土袋3封堵鋼圍圈2與陡峭裸巖面4之間的縫隙。
⑥通過垂直導管法澆筑鋼圍圈2與鋼護筒I之間、鋼護筒I內水下C30混凝土 5， 在水下混凝土 5澆筑過程中利用水下探測器觀察混凝土澆筑狀況；當灌注至鋼圍圈2的頂部時即停止，其后繼續灌注鋼護筒I內水下混凝土 5，以利鉆進過程中，抵抗陡峭裸巖面4。
⑦最后進行鉆孔灌注粧的施工。
本項目創新的將水下探測輔助技術應用于鋼護筒安裝，用水下測深儀測量鋼護筒在陡峭裸巖面上安裝位的位置參數，在岸上提前切割鋼護筒底口代替深潛水(34m)切割； 用水下探測器遙控檢查代替深潛水檢查，減少了高危險、高強度、專業性強的深潛水作業。 同時采用水下圍堰技術，即淺水區潛水員在鋼護筒底口周圍堆碼混凝土袋、深水區在護筒底口安裝鋼圍圈形成水下圍堰，再在圍堰內澆筑水下混凝土以錨固護筒，解決了鉆孔樁鋼護筒底口固定及鉆孔時漏漿的技術難題。
權利要求
1.一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上固定鋼護筒的施工方法，涉及陡峭裸巖面，其特征在于至少包括如下步驟 確定鋼護筒在所述陡峭裸巖面上的安裝位，并通過水下測深儀測量其位置參數；選擇鋼護筒，并使鋼護筒安裝端的底口形狀尺寸與所測量的所述安裝位的相關位置參數匹配；同時在所述鋼護筒底部通過型鋼支架焊接一鋼圍圈； 沉降所述鋼護筒及其鋼圍圈于所述安裝位，其后在所述鋼護筒內、所述鋼護筒與鋼圍圈之間澆筑水下混凝土，最后填充滿所述鋼護筒底部及鋼圍圈內部，形成穩定的鋼護筒基座，用以進行后續鉆孔灌注樁施工。
2.根據權利要求I所述的一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上固定鋼護筒的施工方法，其特征在于所述鋼圍圈直徑大于所述鋼護筒直徑Im 3m。
3.根據權利要求I所述的一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上固定鋼護筒的施工方法，其特征在于當所述鋼護筒及鋼圍圈沉降于所述陡峭裸巖面上之后，潛水員下水利用干拌混凝土袋封堵所述鋼圍圈與所述陡峭裸巖面之間的縫隙。
4.根據權利要求I所述的一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上固定鋼護筒的施工方法，其特征在于當安裝所述鋼護筒以及進行水下混凝土澆筑時，通過在水下采用探測儀用以檢查所述鋼護筒著床情況及水下混凝土的澆筑情況。
5.根據權利要求I或4所述的一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上固定鋼護筒的施工方法，其特征在于所述鋼護筒通過一導向架用以限位下放至所述陡峭裸巖面上，所述的導向架上設置有糾偏千斤頂，當所述水下探測儀檢查到所述鋼護筒平面位置及垂直度存在偏差時通過所述糾偏千斤頂進行調節，直至所述鋼護筒中心偏差不大于80_。
6.根據權利要求I所述的一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上固定鋼護筒的施工方法，其特征在于在所述鋼護筒內澆筑水下混凝土時，灌注至鋼圍圈頂即停止。
7.根據權利要求I或6所述的一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上固定鋼護筒的施工方法，其特征在于所述鋼圍圈的最小1 度不小于80cm。
全文摘要
本發明屬于橋梁施工領域，具體涉及一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上固定鋼護筒的施工方法。其具體方案如下測量鋼護筒在陡峭裸巖面安裝位上的位置參數，并使鋼護筒安裝端底口形狀尺寸與所測量的安裝位的相關位置參數匹配，并在其底口安裝鋼圍圈；沉降鋼護筒及其鋼圍圈于安裝位，在鋼護筒內澆筑水下混凝土并繞流充填滿鋼護筒底部及鋼圍圈內部，形成穩定的鋼護筒基座。本發明的優點是，通過采用水下探測技術結合在岸上預切割鋼護筒底口，減少了深潛水作業量及施工風險；同時通過在鋼護筒底部及其鋼圍圈內澆筑水下混凝土，形成鋼護筒的穩定基座，以使鋼護筒穩固于陡峭裸巖面上，防止其底口漏漿，縮短了施工工期并降低了成本。
文檔編號E02D5/38GK102979090SQ201210536080
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月13日 優先權日2012年12月13日
發明者劉學明, 文獻, 褚文景, 鄭亞民, 陳軍, 曾彬, 李大寬 申請人:中鐵上海工程局第二工程有限公司