CN108221688A - 超深水主墩承台围堰施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种超深水主墩承台围堰施工方法，采用了锁口钢管桩来进行围堰施工建设主墩承台，这种围堰结构更为稳定，锁口钢管桩在施工之前进行加工，安装的时候只要相互拼接并焊接组合在一起，操作简单方便；用O‑C型的锁口钢管桩，止水形式简单，便于二次止水，由于是在工厂中加工而成，施工精度便于控制；内支撑***安装采用先支撑后抽水，分层抽水、分层支撑的方式，进一步加强了围堰的受力，且这种安装方式，使围堰的内支撑施工时操作更方便快捷。采用多导管同时移动的封底方式，这种方式加快了封底速度，且让导管可以移动，借助混凝土积水的扩散以及流动性，使底部混凝土更均匀平整，也在一定程度上加快了封底的速度。

Description

超深水主墩承台围堰施工方法

技术领域

本申请涉及桥墩围堰的施工技术领域，特别是涉及一种桥梁的超深水主墩承台围堰施工方法。

背景技术

对于位于水位较深，且水位升降幅度大的大承台轮廓的桥墩，施工可以采用双壁钢围堰、钢板桩围堰等形式，但是采用双壁钢围堰、安装下放对设备要求高、需要散拼，前期加工工期长，对加工精度、焊缝质量要求高，施工纠偏困难；同时用钢量较大，拆除困难且拆后可利用价值低。而采用钢板桩围堰，自身刚度小、对支撑要求高；不便于基础施工；深水施工时结构变形大，易漏水，对地质要求高，打穿密集弧面、片石和孤石较困难；对自身长度有要求，18m以上实施困难大，故对于大型浮吊无法使用、围堰内水头差较大，且工期较短的项目不适用。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种超深水主墩承台围堰施工方法，能在深水中进行桥墩的建设，且围堰结构稳定，无须大型施工设备，安装快速方便，封底也快速平整。

为了实现上述目的，本发明公开了一种超深水主墩承台围堰施工方法，包括：

确定围堰结构：依据主墩承台基础确定围堰的大小，并确定围堰所采用的锁口钢管桩的数量、长度；

加工锁口钢管桩：依据设计结构，加工锁口钢管桩；

安装围堰：将O-C型锁口钢管桩依次***到指定的位置，通过锁口紧密连接并进行封口组成围堰边框，所述围堰边框内侧依次安装内支撑***；

围堰抽水：对围堰内进行抽水，并对河床进行整理；

水下封底：采用多导管移动的方式对围堰底部进行封底；

拆除围堰：对围堰回水，依次拆除内支撑***和锁口钢管桩。

进一步的，加工锁口钢管桩包括：将锁口钢管桩分成首桩、标准桩、角桩和合拢桩，依据设计围堰结构所确定的数量进行加工。

进一步的，加工锁口钢管桩的方法还包括，将首桩、标准桩、角桩加工成O-C型的锁口钢管桩，所述首桩的两对称边上各自焊接一个O型锁口；所述标准桩的其中两对称边上分别焊接一个0型锁口和一个C型锁口；所述角桩上分别焊接一个O型锁口和一个C型锁口，但是两个锁口之间的夹角呈90度。

进一步的，加工锁口钢管桩的方法还包括对合拢桩进行加工，所述合拢桩包括第一合拢桩和第二合拢桩，将所述第二合拢桩的两对称边上分别焊接一个工字型锁口，所述第一合拢桩的两对称边上其中一端设置有C型锁口，另一端设置一个带缝隙的0型锁口，所述缝隙大于工字型锁口壁厚。

进一步的，所述锁口钢管桩的插打顺序为先插打首桩，所述首桩两侧分别插打上标准桩，围堰的拐角位置插打上角桩，围堰的合拢位置处两端分别为第一合拢桩中间连接一个第二合拢桩。

进一步的，安装围堰之前还包括：主墩承台从最外圈桩基开始施工，施工最后一轮次桩基的时候同步进行所述锁口钢管桩的插打。

进一步的，所述锁口钢管桩封口后，在锁口钢管桩的锁口位置加入止水材料。

进一步的，所述内支撑***包括围囹、对撑管、角撑管和加劲板，围囹安装在围堰边框内圈上，所述对撑管安装在围堰边框的对称角上，所述角撑管安装在围堰边框任意对边上。

进一步的，所述内支撑***设置有多层，通过从上至下的顺序依次安装各层内支撑***，通过从下至上的顺序依次拆卸内支撑***。

进一步的，水下封底前需进行水下河床开挖，河床开挖采用大功率砂石泵直接搅拌、抽取。

相比现有技术，本发明的方案具有以下优点：采用了锁口钢管桩来进行围堰施工，结构更为稳定，锁口钢管桩在施工之前进行加工，安装的时候只要相互拼接并焊接组合在一起，操作简单方便；用O-C型的锁口钢管桩，其水环境中能利用微生物与泥沙进入锁口缝隙形成止水层；且止水形式简单，便于二次止水，由于是在工厂中加工而成，施工精度便于控制；内支撑***安装采用先支撑后抽水，分层抽水、分层支撑的方式，进一步加强了围堰的受力，且这种安装方式，使围堰的内支撑施工时操作更方便快捷简单。采用多导管同时移动的封底方式这种方式，加快了封底速度，且让导管可以移动，借助混凝土积水的扩散以及流动性，使底部混凝土更均匀平整，也在一定程度上加快了封底的速度。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明超深水主墩承台围堰施工方法总体流程图；

图2为本发明主墩围堰结构示意图；

图3为本发明锁口钢管桩围合示意图；

图4为本发明首桩与标准桩连接示意图；

图5为本发明标准桩与角桩连接示意图；

图6为本发明合拢桩连接示意图；

图7为本发明首桩与其中一边的标准桩安装时导向框示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

请参阅图1和图2，本发明公开了一种超深水主墩承台围堰施工方法，包括：

确定围堰结构：依据主墩的承台基础确定围堰的大小，并确定围堰所采用的锁口钢管桩10的数量、长度；

此步骤为搭建围堰的前期准备工程，主墩的承台基础在桥梁的施工之中已经确定好，其位置也已经固定，在安装围堰之前需要再次测量承台大小，确定围堰的大小，依据围堰的大小，选取所采用的锁口钢管桩10的型号、直径大小以及长度。

加工锁口钢管桩10：依据设计结构，将锁口钢管桩10加工成O-C型锁口钢管桩10；

在本发明中，所选用的锁口钢管桩10为O-C型的锁口钢管桩10，O-C型锁口钢管桩10包括圆柱体空心的主管11和分别在主管11的外壁上焊接的O型锁口和/或C型锁口，采用O-C型的锁口钢管桩10，其水环境中能利用微生物与泥沙进入锁口缝隙形成止水层；且止水形式简单，便于二次止水，由于是在工厂中加工而成，施工精度便于控制。为了方便理解，可将O型锁口作为锁口钢管桩10的阳锁口12，将C型锁口作为阴锁口13，反之也可以，只是称呼不一样。进一步的，所述主管11和锁口间焊缝采用一面满焊、另一面间断焊的形式，比如每间隔30cm焊10cm长焊缝的形式，所述间断焊的有效焊缝大于钢管桩和锁口的壁厚，这样焊接以减少焊接变形。

以上的锁口钢管桩10是在工厂中加工而成，依据上述的第一个步骤确定好了锁口钢管桩10的型号以及主管11的大小，即可对阳锁口12和阴锁口13进行焊接加工，待加工完成，即可运送到施工现场进行插打安装。

安装围堰：将O-C型的锁口钢管桩10依次***到指定的位置，通过锁口紧密连接并进行封口组成围堰边框，所述围堰边框内侧依次安装内支撑***20；

此部分，所提到的内支撑***20也是通过之前的围堰设计，得到具体的内支撑***20的结构以及对应的长度，并在工厂加工好后，运送到施工现场进行焊接安装。需要注意的是，内支撑***20的安装需要将所有的锁口钢管桩10安装完毕并固定后，为了加强其承载能力和稳定性，在围堰边框的内部安装的一种固定***，一般内支撑***20设置有多层，安装的时候，通常是从围堰边框的上端往下逐步分层，分步骤安装。

围堰抽水：对围堰内进行抽水，并对河床进行整理；

对围堰抽水的过程中，还穿插对内支撑***20的安装，基于内支撑***20是从上至下依次安装，即先安装最上面一层的内支撑***20，安装完毕后，对围堰内部进行抽水，抽水抽至下一层需要安装内支撑***20的位置之下后，再安装下一层的内支撑***20，安装完毕后，再继续抽水至下一层，并安装再下一层的内支撑***20，直至抽水至河底。当抽水至河底后，需要对河床进行整理，以便于水下封底。河床整理包括对围堰基底进行吸泥，一般是采用大功率砂石泵直接搅拌、抽取，吸泥后的河床标高控制在-1.0m及以下，吸泥过程中应该多次反复对河床标高进行测量，尽量控制过吸、杜绝欠吸。

水下封底：采用多导管移动的方式对围堰底部进行封底；

围堰封底采用混凝土，封底混凝土的厚度和顶面的标高，以及基底高、封底混凝土总量都应根据挡墙施工的地质情况进行限定。水下封底实际上包括两次封底，第一次封底是在最上层的内支撑***20安装完毕后，进行第一次的水下混泥土封底，待所有的内支撑***20安装完毕，且水抽至坑底的时候，再通过混凝土对基底第二次封底。封底混凝土采用分块浇筑，从承台一端开始向另一端逐渐推进，也就是由点扩展成线，再由线扩展成面。混凝土浇浇时，控制好浇筑混凝土的导管接头的质量并保证混凝土的连续浇注，混凝土浇筑后底部表面应当基本平整。

在第一次水下封底的时候，采用了多导管移动的方式，即在围堰内向围堰底部***同时***多根导管，在导管的上端安装用于灌输混凝土的漏斗，通过漏斗不断向下灌输混凝土进行封底，同时导管可以通过手拉葫芦与塔吊悬挂起来，以便于随时移动，将灌输混凝土的导管从围堰的一端按照预先设计的路线移动至另一端，再反方向移动直至为围堰底部第一次封底完成。这种方式，采用多根导管同时作业，加快了封底速度，且让导管可以移动，借助混凝土的流动性，使底部混凝土更均匀，也在一定程度上加快了封底的速度。

拆除围堰：对围堰回水，依次拆除围堰。

当承台建设完毕或者是基于承台的其他项目建设完成后，依次进行回水，拆除内支撑，拔除围堰用的锁口钢管桩10，施工结束。需要注意的是，回水的时候不是一次性完全回水，也是分阶段的，先将水回至最下层的内支撑***20之下，将内支撑***20拆除之后，再将水回至上一层内支撑***20的下方，拆除该层内支撑***20后，再进行回水，依此方法，直至将最上一层的内支撑***20拆卸完毕，此时围堰内外水再次保持一致，再依次拔除锁口钢管桩10，将锁口钢管桩10和内支撑***20保留以便下次用。

请参阅图3，进一步的，在本发明的其中一个实施例中，安装围堰所采用的锁口钢管桩10包括首桩10A、标准桩10B、角桩10C和合拢桩10D。首桩10A用于围堰的初始位置，标准桩10B为与首桩10A左右连接的一种使用数量最多的锁口钢管桩10，角桩10C为在承台转弯的地方需要进行换向时采用的一种锁口钢管桩10，合拢桩10D则为通过首桩10A依次朝两个方向延伸安装的锁口钢管桩10最后汇合在一起时的一种锁口钢管桩10。这些种类的锁口钢管桩10的数量根据上述的第一步的围堰设计和计算得出，并根据计算结果，在工厂中依次加工出来。

请参阅图4-图5进一步的，加工锁口钢管桩10的方法还包括，将首桩10A、标准桩10B、角桩10C加工成O-C型的锁口钢管桩10，所述首桩10A的两对称边上各自焊接一个O型锁口；所述标准桩10B的其中两对称边上分别焊接一个0型锁口和一个C型锁口；所述角桩10C上分别焊接一个O型锁口和一个C型锁口，但是两个锁口之间的夹角呈90度。

进一步的，请参阅图6，加工锁口钢管桩10的方法还包括对合拢桩10D进行加工，所述合拢桩10D包括第一合拢桩101D和第二合拢桩102D，将所述第二合拢桩102D的两对称边上分别焊接一个工字型锁口，所述第一合拢桩101D的两对称边上其中一端设置有C型锁口，另一端设置一个带缝隙的0型锁口，所述缝隙大于工字型锁口壁厚。

所述锁口钢管桩10的插打顺序为先插打首桩10A，所述首桩10A两侧分别插打上标准桩10B，围堰的拐角位置插打上角桩10C，围堰的合拢位置处两端分别为第一合拢桩101D中间连接一个第二合拢桩102D。

但是在安装围堰之前需要主墩承台从最外圈桩基开始施工，施工最后一轮次桩基的时候同步进行所述锁口钢管桩的插打。具体的为：请参阅图7，在承台最外圈的护筒和龙门轨道基础桩之间加工钢30，工钢采用双层结构，以增大受力，在工钢30上再安装支撑架50，所述支撑架50为多层结构，分别上下叠加在一起，形成供锁口钢管桩安装导向的导向框。龙门轨道基础桩是在平台设置时既有的，其施工步骤在围堰之前，在最外圈的护筒和龙门轨道基础桩之间加焊工钢30，以及在工钢30上设置支撑架50，便于施工者行走，以及方便导向框的安装设置。

支撑架50延伸的方向，一般也是锁口钢管桩10插打的方向。因为锁口钢管桩10插打的时候，为了能更好地控制锁口钢管桩10的插打方向，需要在支撑架50上焊接一个导向框，以确保锁口钢管桩10插打的垂直度控制范围为±0.5％。

导向框除了支撑架50还包括导向架31，导向架31安装在锁口钢管桩10的预安装位置的左右两侧，导向架31与支撑架50围合成一个一端开口的框型结构，当安装第一根锁口钢管桩10的时候，导向框至少三面夹持锁口钢管桩10，锁口钢管桩10在导向框的导向下，再采用履带吊配合振动锤进行插打。第一根锁口钢管桩10插打的垂直度控制范围为±0.5％。当第一根锁口钢管桩10***打到位后，其他的锁口钢管桩10都是沿着支撑架50延伸方向，与第一个锁口钢管桩10并排依次进行插打焊接固定，由于插打过程中前一根锁口钢管桩10容易发生位移，故最好在每一根插打到位的锁口钢管桩10与支撑架50上焊接一块三角形加劲板40，以进行固定。

当需要安装第二根锁口钢管桩10的时候，将第一个锁口钢管桩10的其中一侧的导向架31移动一根锁口钢管桩10的距离并固定，并在第一根锁口钢管桩10的阴锁口13上涂抹黄油，保证围堰的锁口钢管桩10之间的密封性，使阳锁口12与阴锁口13之间挤压密实，确保止水。在导向架31的导向下插打下一根锁口钢管桩10，重复上述步骤依次安装完所有的锁口钢管桩10。为保证锁口钢管桩10顺利合拢，插打过程中确保每个锁口钢管桩10身保持垂直，在施工中加强测量工作，发现倾斜，及时调整，使每组锁口钢管桩10在顺围堰周边方向及其垂直方向的倾斜度均不大于5‰。

在进行锁口钢管桩10的插打时，当锁口钢管桩10的垂直度较好，可一次将桩打到要求深度，当垂直度较差时，要分两次进行施打，即先将所有的锁口钢管桩10打入约一半深度后，再第二次打到要求的深度。打桩时切忌振动过大，以免造成桩尖弯卷或锁口变形，导致拔桩困难或锁口漏水。

进一步的，上述在阴锁口13上涂抹粘稠的黄油是为了止水，当围堰上的所有锁口钢管桩10插打完毕，需要合拢的时候，在合拢口处的锁口钢管桩10上还可以采用配比为3:1的人工填塞红粘土加锯末进行填充止水，同时在每个相邻的两个锁口钢管桩10的锁口内也可以填充止水用的填充物，填充物不局限于人工填塞红粘土加锯末，还可以是旧棉絮或者木楔。

进一步的，当以上的止水方法还不足以保证止水效果的话，还可以在在相邻的两个锁口钢管桩10的锁口的外侧贴磁性防水橡胶条(图未示)予以封堵，磁性防水橡胶条为用柔性材料制成的条状体，条状体内沿橡胶条方向嵌设有磁性体，橡胶条包括中间的凸起部位和两侧的护翼。磁性防水橡胶条止水效果理想，凸起部位和其两侧的护翼实现对可漏水孔的密封，而且因为用柔性材料制作而成，不会随着风浪等外界因素影响引起锁口钢管桩10的变形而漏水，具有良好的抵抗外界恶劣环境能力，可以反复使用，方便施工。

请进一步参阅图2，在本发明中，所述内支撑***20包括围囹22、对撑管23、角撑管24和加劲板21，围囹22安装在围堰边框内圈上，一般需要用混凝土与锁扣钢管桩10连接固定。所述对撑管22安装在围堰边框的对称边上，所述角撑管23安装在围堰转角位置，加劲板21安装在对撑管23、角撑管24与围囹22连接的位置以进行支撑和受力加强。进一步的，当内支撑***20有多层的时候，还需要将上下两层内支撑***通过支撑钢管(图未示)进行焊接固定，以使上下层的内支撑***成为一个整体，加强受力。

进一步的，为了解释说明，若在围堰中安装三层内支撑***，可选的一种内支撑***规格为：最上一层内支撑和中间层的内支撑***采用3HN700×300H型钢做围囹22、Φ820×10mm钢管做对撑管23、Φ1000×12mm螺旋管做角撑管24；第三层内支撑***采用2HN700×300H型钢做围囹22、Φ820×10mm螺旋焊管做对撑管23、Φ1000×12mm螺旋焊管做角撑管24。加劲板21及上、下层支撑钢管间用Φ426×6mm螺旋焊管连接成整体。

综上所述，围堰设计计算时主要考虑以下11种工况：

工况一：安装位于最上层的第一道内支撑***20，内外水位一致，不做考虑；

工况二：进行第一次水下混凝土封底；

工况三：围堰内抽水至第二层内支撑以下；

工况四：安装完成第二层内支撑***20，同时将围堰内抽水至最下一层内支撑***20；

工况五：安装第三道内支撑***20；

工况六：围堰内抽水至坑底；进行第二次混凝土封底；

工况七：拆除第三道内支撑***20；

工况八：围堰内回水至第二道内支撑***20处；

工况九：拆除第二道内支撑***20；

工况十：围堰内回水至第一层内支撑***20以下；

工况十一：拆除第一道内支撑***20。

本发明的有益效果为：

1)采用了锁口钢管桩来进行围堰施工，结构更为稳定，锁口钢管桩在施工之前进行加工，安装的时候只要相互拼接在一起并焊接组装在一起，操作简单方便；

2)采用锁口钢管桩围堰结构，安装时，可采用轻型吊装设备在桩基施工同时安装钢管桩围堰，使加工速度更快，更方便；

3)在施工过程中围堰内外最大水头差可达20m,适合于在超深水中使用；

4)锁口钢管桩围堰整体刚度大，材料回收利用率高，平面布局适应性强，能较好地适应软弱覆盖层；

5)采用O-C型的锁口钢管桩，其水环境中能利用微生物与泥沙进入锁口缝隙形成止水层；且止水形式简单，便于二次止水，由于是在工厂中加工而成，施工精度便于控制；

6)插打锁口钢管桩时同步安装导向框，保证了锁口钢管桩安装时的垂直度；

7)内支撑安装采用先支撑后抽水，分层抽水、分层支撑的方式，进一步加强了围堰的受力，且这种安装方式，使围堰的内支撑施工时操作更方便快捷简单；

8)内支撑***由多种结构组成，各个结构相互连接组成一个整体，支撑能力强；

9)采用多导管同时移动的封底方式这种方式，加快了封底速度，且让导管可以移动，借助混凝土积水的扩散以及流动性，使底部混凝土更均匀平整，也在一定程度上加快了封底的速度。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种超深水主墩承台围堰施工方法，其特征在于，包括：

确定围堰结构：依据主墩承台基础确定围堰的大小，并确定围堰所采用的锁口钢管桩的数量、长度；

加工锁口钢管桩：依据设计结构，将锁口钢管桩加工成O-C型锁口钢管桩；

安装围堰：将锁口钢管桩依次***到指定的位置，通过锁口紧密连接并进行封口组成围堰边框，所述围堰边框内侧依次安装内支撑***；

围堰抽水：对围堰内进行抽水，并对河床进行整理；

水下封底：采用多导管同步移动的方式对围堰底部进行封底；

拆除围堰：对围堰回水，依次拆除内支撑***和锁口钢管桩。

2.根据权利要求1所述的超深水主墩承台围堰施工方法，其特征在于，加工锁口钢管桩包括：将锁口钢管桩分成首桩、标准桩、角桩和合拢桩，依据设计围堰结构所确定的数量进行加工。

3.根据权利要求2所述的超深水主墩承台围堰施工方法，其特征在于，加工锁口钢管桩的方法还包括，将首桩、标准桩、角桩加工成O-C型的锁口钢管桩，所述首桩的两对称边上各自焊接一个O型锁口；所述标准桩的其中两对称边上分别焊接一个0型锁口和一个C型锁口；所述角桩上分别焊接一个O型锁口和一个C型锁口，但是两个锁口之间的夹角呈90度。

4.根据权利要求2所述的超深水主墩承台围堰施工方法，其特征在于，加工锁口钢管桩的方法还包括对合拢桩进行加工，所述合拢桩包括第一合拢桩和第二合拢桩，将所述第二合拢桩的两对称边上分别焊接一个工字型锁口，所述第一合拢桩的两对称边上其中一端设置有C型锁口，另一端设置一个带缝隙的0型锁口，所述缝隙大于工字型锁口壁厚。

5.根据权利要求3所述的超深水主墩承台围堰施工方法，其特征在于，所述锁口钢管桩的插打顺序为先插打首桩，所述首桩两侧分别插打上标准桩，围堰的拐角位置插打上角桩，围堰的合拢位置处两端分别为第一合拢桩，中间连接一个第二合拢桩。

6.根据权利要求2所述的超深水主墩承台围堰施工方法，其特征在于，

安装围堰之前还包括：主墩承台从最外圈桩基开始施工，施工最后一轮次桩基的时候同步进行所述锁口钢管桩的插打。

7.根据权利要求1所述的超深水主墩承台围堰施工方法，其特征在于，所述锁口钢管桩封口后，在锁口钢管桩的锁口位置加入止水材料。

8.根据权利要求1所述的超深水主墩承台围堰施工方法，其特征在于，所述内支撑***包括围囹、对撑管、角撑管和加劲板，围囹安装在围堰边框内圈上，所述对撑管安装在围堰边框的对称角上，所述角撑管安装在围堰边框任意对边上。

9.根据权利要求8所述的超深水主墩承台围堰施工方法，其特征在于，所述内支撑***设置有多层，通过从上至下的顺序依次安装各层内支撑***，通过从下至上的顺序依次拆卸内支撑***。

10.根据权利要求1所述的超深水主墩承台围堰施工方法，其特征在于，水下封底前需进行水下河床开挖，河床开挖采用大功率砂石泵直接搅拌、抽取。