CN105672348A - 一种深水区砂卵石地层截除桥梁桩基的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深水区砂卵石地层截除桥梁桩基的施工方法，采用被动托换原理，先在既有桥台后一定距离施工围护结构、河中施工临时围堰以提供作业空间，在围护结构内施工托换桩基和托换承台，将既有桥梁自重荷载传递到托换桩和托换承台上，再在托换承台下方开挖破桩通道，采用人工挖孔方法最终将桩截除。该方法在保证施工质量的前提下可加快施工进度、降低造价以及减少托换施工对既有建筑物、管线和地面交通的影响，具有技术先进性，有显著的社会效益和经济效益。

Description

一种深水区砂卵石地层截除桥梁桩基的施工方法

技术领域

本发明属于桥梁施工领域，具体涉及一种深水区砂卵石地层截除桥梁桩基的施工方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展和国内外地下工程施工技术的不断完善，城市地下工程的数量和规模均达到很高水平。为了加强市区间交通联系，尤其是被江河、湖泊、浅海分割的城市，原先主要采用桥梁进行城市内各行政区间的交通联系，随着地下工程开挖技术的进步和机械化设备的研发，各大城市开始采用盾构法进行过江或跨海隧道的施工。在这些水域进行盾构隧道施工时，经常遇到桥梁桩基侵入盾构隧道开挖轮廓线之内，造成盾构无法进行。

针对这种工程问题，以截除侵入盾构隧道内桩基为目的方法在我国已有所发展。目前截除侵入盾构隧道内有水桥梁钢筋混凝土桩基的主要方法是拆除旧桥，将桩基拔除，与此同时搭建临时替代桥梁，将地面道路交通改道，然后实施盾构推进。施工结束后，修建新桥，并最终拆除临时桥梁，以恢复原有交通、管线。上述方法不但费时费力，造价也非常昂贵。同时对于交通不能受到影响的重要地段，或者不能另辟空间建临时桥梁的时候，该方法往往受到诸多限制。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种施工过程简单且造价低廉的深水区砂卵石地层截除桥梁桩基的施工方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种深水区砂卵石地层截除桥梁桩基的施工方法，主要包括以下步骤：

1)施工准备：结合工程与现场管线情况，对施工区域进行全面调查和分析；

2)基坑围护施工，围护结构采用围护桩加预应力锚索的支护体系；

3)在河道中修筑临时围堰，堰体采用麻袋装黏土分层堆码砌筑，砌筑到顶部后进行压顶施工；

4)止水帷幕施工：采用双重管高压旋喷灌浆工艺在围堰内侧布置止水帷幕；

5)基坑内井管降水施工：确定深水区砂卵石地层涌水量系数，在帷幕内侧施工降水井；

6)基坑开挖及支护：采用机械与人工相结合的方式分层、分步开挖基坑，每层开挖厚度不超过2m，桥台后围护桩间及时挂网喷砼，桥台前预留坡度并及时施作网喷砼与土钉支护；

7)托换桩基施工：在基坑内已有的承台周围施工托换桩基，采用泥浆护壁、冲孔灌注桩工艺固定，跳孔法施工，上部无水地层人工挖孔，下部冲击成孔；

8)托换承台施工：托换桩基施工完成后，将原有承台下方及周边土体挖开，达到托换承台尺寸后浇注托换承台，使托换承台与托换桩基相接并成一体；

9)破桩通道施工：先从托换承台前端向下开挖一个竖井，通道口用模筑混凝土进行加固，通道内两面放坡，开挖后对坡面挂网喷砼；

10)人工挖孔破除桩基：在待破除桩基***挖破桩孔，破桩孔内径大于待破除桩基外径并与待破除桩基外径相切，在待破除桩基上开设若干个破碎孔，向破碎孔内填充化学破碎剂破除；

11)回填及拆除围堰：桩基破除施工完成后，采用粒径不大于10cm的砂卵石对桩孔、破桩通道和基坑进行回填并分层夯实，回填过程中埋设注浆管，回填后进行注浆固结，固结后拆除围堰，恢复河流通道。

进一步，所述步骤1)中的分析内容包括工程地质、地下水情况及在基坑影响范围内地下管线的埋深尺寸、材质及其基础型式，管线保护采用悬吊法。

进一步，所述步骤2)中的围护桩采用人工挖孔桩或钻孔灌注桩，各人工挖孔桩或钻孔灌注桩间采用钢筋网喷混凝土，锚索采用预应力钢绞线。

进一步，所述步骤3)中的麻袋采用上下和内外层相互错缝方式堆码，整齐紧密堆码并整理坡脚。

进一步，所述步骤3)中的堰体有内外两层，内层堰体与外层堰体之间还装填有粘土包裹层，装填粘土包裹层前排出内、外层堰体之间的积水。

进一步，所述步骤8)中还包括将原有承台上与托换承台相结合的面凿毛并清理干净，在浇筑托换承台前2h在表面涂刷一层界面剂。

进一步，所述托换承台与原有承台之间采用植筋连接。

进一步，所述步骤8)中还包括在原有承台上打设排气孔及预设注浆孔步骤：

a)在原有承台底部两边水平对称布置一排注浆孔，注浆孔一端伸到承台中间，另一端从侧面处露到混凝土面外，在下部承台浇筑不密实时回填砂浆或注浆；

b)在原有承台上钻设两排以梅花型布置的排气孔，排气孔穿透原有承台，在浇筑托换承台时作为排气孔和注浆孔；

进一步，所述步骤10)中，挖孔施工时每下挖0.5～1m施做一次护壁钢筋混凝土，在盾构通过高度范围，用玻璃纤维筋代替护壁钢筋，挖至泥岩层时，在孔内配备水泵排水。

进一步，所述步骤11)中，机械无法作业时采用人工回填并用水冲压实。

本发明的有益效果在于：

1)造价低：与现有整体拆除桥梁结构方法相比，其减少了桥梁拆除、重建及管线迁改的费用，降低了工程造价；

2)施工质量可控：通过明挖基坑提供作业面，各工序质量可控，桥梁桩基托换过程中各方面指标均符合国家规范要求，总体施工质量可控；

3)地面交通影响小：托换可分桥幅进行，其他桥幅正常运行，减小了因施工对地面交通造成的影响；

4)管线迁改量小：与拆除、重建桥梁方法相比，该方法无需对桥梁上部结构进行破坏，避免了对通过桥梁的管线进行迁改的过程，施工量小；

5)施工进度快：该方法工程量小、工序可控，极大的提高了其施工进度。

总的来说，该方法在处理深水区砂卵石地层桥梁桩基侵入地下结构限界时，能够保证施工质量，加快施工进度，降低造价以及减少托换施工对既有建筑物、管线和地面交通的影响，具有技术先进性，有显著的社会效益和经济效益。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明的工艺流程图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为破桩通道示意图；

图4为破桩示意图；

图5为排气孔与注浆孔立面布置示意图；

图6为排气孔与注浆孔平面布置示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

如图所示，本发明中的深水区砂卵石地层截除桥梁桩基的施工方法，主要包括以下步骤：

1)施工准备：结合工程与现场管线情况，对施工区域进行全面调查和分析；分析内容包括工程地质、地下水情况及在基坑影响范围内地下管线的埋深尺寸、材质及其基础型式，同时设计安全可靠的管线的保护方案，避免管线损坏，管线保护主要采用悬吊法。

2)基坑围护施工，围护结构采用围护桩1加预应力锚索2的支护体系；其中，围护桩1采用人工挖孔桩或钻孔灌注桩，各人工挖孔桩或钻孔灌注桩间采用钢筋网喷混凝土，锚索2采用预应力钢绞线。

具体的，围护桩大小为Φ1000～Φ1500mm，相邻桩间距为2000mm，桩间采用Φ8200×200mm钢筋网喷混凝土，锚索采用7束Φ15.2预应力钢绞线，材料强度标准值fptk＝1720MPa。

3)在河道中修筑临时围堰3，堰体采用麻袋装黏土分层堆码砌筑，砌筑方法为上下和内外层相互错缝方式堆码，整齐紧密堆码并整理坡脚，砌筑到顶部后进行压顶施工；具体的，堰体有内外两层，内层堰体与外层堰体之间还装填有粘土包裹层，装填粘土包裹层前需排出内、外层堰体之间的积水，避免防水层出现水囊、空腔。粘土包裹层可提升围堰3的防水效果。

4)止水帷幕施工：采用双重管高压旋喷灌浆工艺在围堰3内侧布置止水帷幕4；具体的，帷幕4布置于围堰3内侧(具体处于桥台前基坑内、破桩通道外侧)处，孔位间距0.8m，共设3排。钻孔采用液压锚固钻机跟管钻进，成孔直径为146mm，成孔后需及时安设塑料管，拔出套筒，防止塌孔。

旋喷使用的水泥应采用强度等级为32.5(R)的普通硅酸盐水泥，在旋喷前1h以内配制。浆液水灰比为1：1～1.5：1，加入3％的陶土、0.9‰的碱，以消除离析；使用时过滤，去硬块、砂石等，以免堵塞管路和喷嘴；旋喷过程中，冒浆量控制在10％～25％之间。

5)基坑内井管降水施工：确定深水区砂卵石地层涌水量系数，在帷幕4内侧施工降水井。具体的，首先根据涌水量系数确定降水井数量，其次，根据实际情况选择深井潜水泵及井位布设位置。在不对后续掘进产生影响的前提下降低地层的渗水量。

6)基坑开挖及支护：采用机械与人工相结合的方式分层、分步开挖基坑5，每层开挖厚度不超过2m，桥台后围护桩1间及时挂网喷砼，桥台前预留坡度并及时施作网喷砼与土钉支护。

具体的，先确定开挖位置管线布设情况，在开挖管线部分时采用人工开挖的方式，避免对管线造成损坏，施工时采用小型挖机分层、分步开挖，吊车配合吊土斗出土方式。每层开挖厚度不超过2m。桥台后每挖不超过2m深时，进行一次围护桩1间的挂网喷砼与锚索固定，以克服此处无法放坡所造成的影响；桥台前可按照要求预留坡度，及时施作网喷砼和土钉支护。

7)托换桩基施工：在基坑5内已有的承台周围施工托换桩基6，采用泥浆护壁、冲孔灌注桩工艺固定，跳孔法施工，为保证地下管线安全，上部无水地层人工挖孔，下部冲击成孔。

8)托换承台施工：托换桩基6施工完成后，将原有承台7下方及周边土体挖开，达到所需尺寸后浇注托换承台8，此处的托换承台8为U型结构，其可承托、包裹原有承台7，使托换承台8与托换桩基6相接并成一体。在托换体系中，托换承台8在下方将原有承台7成体托住，荷载将通过托换承台8传递到新加的托换桩基6上，从而达到托换的目的。

9)破桩通道施工：先从托换承台8前端向下开挖一个竖井，尺寸为2.0m×3.0m，井口用模筑混凝土进行加固，井道内两面放坡，坡度为1：0.5，开挖后对坡面挂网喷砼；钢筋网般采用φ6150×150mm，喷射100mm厚C20混凝土；再在托换承台8下方人工开挖一个高为2m、宽为3m破桩通道9，开挖的渣土人工用小车推出井口，再由卷扬机提升至基坑5外。

10)人工挖孔破除桩基：在待破除桩基10***挖破桩孔11，破桩孔11内径大于待破除桩基10外径并与待破除桩基10外径相切，在待破除桩基10上开设若干个破碎孔12，向破碎孔12内填充化学破碎剂破除。

具体的，人工挖孔的直径通常比待破除桩基10大0.5～1m，并与待破除桩基10外径相切。由于深水区砂卵石地层地下水丰富，卵石土易坍塌，施工时每下挖0.5～1m时施做一次护壁钢筋混凝土，在盾构通过高度范围，将护壁钢筋用玻璃纤维筋代替。挖至泥岩层时，降水井已无法疏干水，故需在孔内配备水泵进行明排。

破桩方法可采用化学破碎剂+人工破除，在选择合适的参数前提下，可达到安全快速的施工目的，满足施工进度要求。

装填破碎剂的钻机采用一般风动钻机，钻头宜采用一字型，钻杆长度1m左右。化学破碎剂参数为：钢筋混凝土0.9H(H每循环破除高度)，相邻孔距a为15～30cm，排距为(0.6～0.9)H，孔径38～50mm，用药量按18～25kg/m³。装药时需在药剂中加入22％～32％(重量比)的水，并拌成流质状态(糊状)后，迅速倒入孔内并确保药剂在孔内处于密实状态。

11)回填及拆除围堰：桩基破除施工完成后，采用粒径不大于10cm的砂卵石对桩孔、破桩通道9和基坑5进行回填并分层夯实，机械无法作业时采用人工回填并用水冲压实。回填过程中埋设注浆管，回填后进行注浆固结，固结后拆除围堰，恢复河流通道。

作为上述方案的进一步改进，所述步骤8)中还包括将原有承台7上与托换承台8相结合的面凿毛并清理干净，凿毛深度为10mm～20mm，在浇筑托换承台8前2h在表面涂刷一层界面剂，使两者间连接牢固。

作为上述方案的进一步改进，所述托换承台8与原有承台7之间采用植筋连接，可进一步提升其连接稳固性。

作为上述方案的进一步改进，所述步骤8)中还包括在原有承台7上打设排气孔71及预设注浆孔72步骤：

a)预设注浆孔72：在原有承台7底部两边水平对称布置一排注浆孔72，注浆孔72一端伸到承台中间，另一端从侧面处露到混凝土面外，各注浆孔直径为80mm，相邻注浆孔间距离为2m，可在下部托换承台8浇筑不密实时回填砂浆或注浆；

b)打设排气孔71：在原有承台7上钻设两排φ801000以梅花型布置的排气孔71，排气孔71穿透原有承台7，可在浇筑托换承台时作为排气孔和注浆孔，可有效保证原有承台与托换承台连结处间浇筑密实。

本实施例中的托换桩基与托换承台间采用桩基嵌入承台内的方法连接，嵌入深度为800mm，连接稳固可靠。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种深水区砂卵石地层截除桥梁桩基的施工方法，其特征在于主要包括以下步骤：

1)施工准备：结合工程与现场管线情况，对施工区域进行全面调查和分析；

2)基坑围护施工，围护结构采用围护桩加预应力锚索的支护体系；

3)在河道中修筑临时围堰，堰体采用麻袋装黏土分层堆码砌筑，砌筑到顶部后进行压顶施工；

4)止水帷幕施工：采用双重管高压旋喷灌浆工艺在围堰内侧布置止水帷幕；

5)基坑内井管降水施工：确定深水区砂卵石地层涌水量系数，在帷幕内侧施工降水井；

6)基坑开挖及支护：采用机械与人工相结合的方式分层、分步开挖基坑，每层开挖厚度不超过2m，桥台后围护桩间及时挂网喷砼，桥台前预留坡度并及时施作网喷砼与土钉支护；

7)托换桩基施工：在基坑内已有的承台周围施工托换桩基，采用泥浆护壁、冲孔灌注桩工艺固定，跳孔法施工，上部无水地层人工挖孔，下部冲击成孔；

8)托换承台施工：托换桩基施工完成后，将原有承台下方及周边土体挖开，达到托换承台尺寸后浇注托换承台，使托换承台与托换桩基相接并成一体；

9)破桩通道施工：先从托换承台前端向下开挖一个竖井，通道口用模筑混凝土进行加固，通道内两面放坡，开挖后对坡面挂网喷砼；

10)人工挖孔破除桩基：在待破除桩基***挖破桩孔，破桩孔内径大于待破除桩基外径并与待破除桩基外径相切，在待破除桩基上开设若干个破碎孔，向破碎孔内填充化学破碎剂破除；

11)回填及拆除围堰：桩基破除施工完成后，采用粒径不大于10cm的砂卵石对桩孔、破桩通道和基坑进行回填并分层夯实，回填过程中埋设注浆管，回填后进行注浆固结，固结后拆除围堰，恢复河流通道。

2.根据权利要求1所述的深水区砂卵石地层截除桥梁桩基的施工方法，其特征在于：所述步骤1)中的分析内容包括工程地质、地下水情况及在基坑影响范围内地下管线的埋深尺寸、材质及其基础型式，管线保护采用悬吊法。

3.根据权利要求1所述的深水区砂卵石地层截除桥梁桩基的施工方法，其特征在于：所述步骤2)中的围护桩采用人工挖孔桩或钻孔灌注桩，各人工挖孔桩或钻孔灌注桩间采用钢筋网喷混凝土，锚索采用预应力钢绞线。

4.根据权利要求1所述的深水区砂卵石地层截除桥梁桩基的施工方法，其特征在于：所述步骤3)中的麻袋采用上下和内外层相互错缝方式堆码，整齐紧密堆码并整理坡脚。

5.根据权利要求1深水区砂卵石地层截除桥梁桩基的施工方法，其特征在于：所述步骤3)中的堰体有内外两层，内层堰体与外层堰体之间还装填有粘土包裹层，装填粘土包裹层前排出内、外层堰体之间的积水。

6.根据权利要求1所述的深水区砂卵石地层截除桥梁桩基的施工方法，其特征在于：所述步骤8)中还包括将原有承台上与托换承台相结合的面凿毛并清理干净，在浇筑托换承台前2h在表面涂刷一层界面剂。

7.根据权利要求6所述的深水区砂卵石地层截除桥梁桩基的施工方法，其特征在于：所述托换承台与原有承台之间采用植筋连接。

8.根据权利要求1所述的深水区砂卵石地层截除桥梁桩基的施工方法，其特征在于：所述步骤8)中还包括在原有承台上打设排气孔及预设注浆孔步骤：

a)在原有承台底部两边水平对称布置一排注浆孔，注浆孔一端伸到承台中间，另一端从侧面处露到混凝土面外，在下部承台浇筑不密实时回填砂浆或注浆；

b)在原有承台上钻设两排以梅花型布置的排气孔，排气孔穿透原有承台，在浇筑托换承台时作为排气孔和注浆孔。

9.根据权利要求1所述的深水区砂卵石地层截除桥梁桩基的施工方法，其特征在于：所述步骤10)中，挖孔施工时每下挖0.5～1m施做一次护壁钢筋混凝土，在盾构通过高度范围，用玻璃纤维筋代替护壁钢筋，挖至泥岩层时，在孔内配备水泵排水。

10.根据权利要求1所述的深水区砂卵石地层截除桥梁桩基的施工方法，其特征在于：所述步骤11)中，机械无法作业时采用人工回填并用水冲压实。