CN108316339A - 一种透水性地质大型拱桥基础的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种透水性地质大型拱桥基础的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：筑岛围堰→便道修筑→钢筋混凝土咬合桩施工→高压注浆止水帷幕施工同时基坑内基底注浆施工→旋喷桩止水帷幕施工→冠梁及第一道内支撑梁施工→开挖至第二道内支撑梁标高→腰梁及第二道内支撑梁施工→开挖至第三道内支撑梁标高及第三层内支撑梁施工→开挖至设计基底→拱座基础施工并逐层拆除内撑→基坑回填；本发明的施工方法，施工进度快，施工质量稳定，坑外止水帷幕使基坑外侧形成一圈闭合防渗水结构层，同时顶部的高压旋喷桩使支护桩外侧土层板结，进一步加固了基坑外侧土层，有效防止了因洪水冲刷导致的围堰滑坡及坍塌情况；另外，异形钢筋笼节省混凝土材料。

Description

一种透水性地质大型拱桥基础的施工方法

技术领域

本发明涉及建筑设计以及建筑施工技术领域，具体为一种透水性地质大型拱桥基础的施工方法。

背景技术

随着我国经济快速发展和基础建设规模扩大，跨河跨江大桥的发展，目前水中深基坑工程规模越来越大，开挖深度越来越深，当深基坑周边有建筑物时，建筑物的保护给工程界提出了许多技术难题。为了提高效率，缩短工期，保护环境，节能减排，并确保透水性深基坑内结构物的质量和性能，促进基坑基础工程更好的发展，钢筋混凝土咬合桩+止水帷幕综合支护施工已经是透水性深基坑防护施工发展的趋势；现有施工技术中，透水性地质的施工需要防止出现大面积土质松散情况，开挖后容易出现工程超方问题，基底因水压差较大导致的基底涌水、渗水等情况的发生；基坑外止水帷幕防护不够，另外，在开挖基坑过程中，由于技术等原因常出现基坑坍塌等安全事故；另外，现有的钢筋混凝土咬合桩的基坑止水都是用同种型号也就是圆柱形的钢筋笼混凝土形成的桩作为止水帷幕，在定位和隔水以及防止土壤坍塌存在一定的缺陷，钢筋笼混凝土桩与桩对接时接头质量无法保证、对接时操作繁琐、费时费力、施工速度慢等问题，桩与桩之间的咬合质量不佳，并且浪费混凝土原材料。

针对现有技术存在的缺点，本发明提供一种透水性地质大型拱桥基础的施工方法，意在解决现有技术存在的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种透水性地质大型拱桥基础的施工方法，利用本发明的施工方法，其优点在于保证了施工速度快，减少成桩时间，节省了混凝土材料等费用，施工周期缩短；意在解决现有技术中的缺点。

本发明采用的技术方案如下：

一种透水性地质大型拱桥基础的施工方法，其特征在于：

包括以下步骤：筑岛围堰→便道修筑→钢筋混凝土咬合桩施工→高压注浆止水帷幕施工→旋喷桩止水帷幕施工→冠梁及第一道内支撑梁施工→开挖至第二道内支撑梁标高→腰梁及第二道内支撑梁施工→开挖至第三道内支撑梁标高及第三层内支撑梁施工→开挖至设计基底→拱座基础施工并逐层拆除内撑→基坑回填；

所述筑岛围堰施工先在坡脚设置钢筋网石笼，再填筑粘土至设计顶标高，迎水面边坡采用模袋混凝土护坡及土袋边坡防护；所述筑岛围堰的工艺流程为：坡脚段模袋混凝土护坡脚→填筑粘土至设计标高→迎水面边坡及开挖边坡修整→边坡防护施工；

所述步骤钢筋混凝土咬合桩施工包括：基坑迎水面且为回填土侧钻孔桩采用冲击钻机进行冲进施工成孔，非迎水面采用旋挖钻机进行钻进施工成孔；

所述钢筋混凝土咬合桩支护在基坑四周，桩径1.5m，桩间距1.3m，咬合桩分为两种桩型，其中含有弧形钢板的钢筋笼桩为异形钢筋笼桩基，所述异形钢筋笼桩基之间的为普通钢筋笼桩基；所述咬合桩总体施工顺序为从基坑远离河岸一侧从中间开始施工异形钢筋笼桩基，后施工普通钢筋笼桩基；咬合桩施工顺序如下：

第一步：先钻孔异形钢筋笼桩；

第二步：在已施工完成的异形钢筋笼桩两侧跳桩施工两侧异形钢筋笼桩；

第三步：施工已施工完成异形钢筋笼桩中间的普通钢筋笼桩基，为保证咬合质量和满足钻机施工工艺，在施工普通钢筋笼桩基时必须保证异形钢筋笼桩基成桩时间大于24h并小于48h；

第四步：继续跳桩施工两侧异形钢筋笼桩；

第五步：施工两侧普通钢筋笼桩基，普通钢筋笼桩基成孔后，采用圆柱形刷壁器清理干净异形钢筋笼侧壁，确保咬合桩止水效果；

第六步：重复以上步骤二至五直至桩基全部完成。

优选的，所述异形钢筋笼桩是由异形钢筋笼作为主骨架构成的，所述钢筋笼包括若干根竖向支撑钢筋、若干圈外圈横向加强箍筋、内圈横向加强箍筋、横向支撑钢筋以及弧形钢板焊接而成，所述横向加强箍筋是由闭合的圆形钢筋圈经过轧制后形成的具备四边为弧线的四边形，所述具备四边为弧线的四边形的一对相对边的弧线边一圆弧的圆心方向向内，另外一对相对边的弧线边二圆弧的圆心方向向外；

所述异形钢筋笼的内圈横向加强箍筋，所述内圈横向加强箍筋为两根弧线钢筋和两根直线钢筋组成的四边形，所述两根弧线钢筋为弧线边三，所述弧线边三与弧线边一的圆弧半径相同；所述竖向支撑钢筋焊接于弧度边三与度弧边一之间，所述所述外圈横向加强箍筋与竖向支撑钢筋采用梅花形点焊的方式进行焊接连接。

所述异形钢筋笼的弧形钢板焊接于所述外圈横向加强箍筋的一对圆弧圆心方向向外的弧线边二上；所述外圈横向加强箍筋还包括两根焊接于弧线边二起连接加固两根弧线边二的横向支撑钢筋。

其制作方法包含以下步骤：

①胎架制作

胎架选用10#槽钢和厚8mm弧形钢板焊接而成，采用植筋固定于钢筋场；即成为钢板胎座待用；所述胎座上的弧形钢板厚度均为8mm，水平投影宽度为82.2cm，长度为1.5m；

②异形钢筋笼制作流程

异形钢筋笼具体施工工序如下：

第一步：在所述钢板胎座上安装下弧形钢板，弧形钢板与胎座之间接头焊接牢固，同时加工好外圈横向加强箍筋；

第二步：在下弧形钢板上焊接横向加强箍箍骨架弧度边二处；骨架与钢板之间采用每0.2m设置一个2cm焊缝分段焊接牢固，

第三步：在横向加强箍骨架弧线边二上焊接上弧形钢板；焊缝设置与第二步一致；

第四步：在外圈横向加强箍筋弧度边一上焊接钢筋笼竖向支撑钢筋，钢筋笼竖向支撑刚劲与骨架弧度边一直接采用电焊；

第五步：安装内圈横向加强箍筋，内圈横向加强箍筋接头采用单面焊，焊接牢固；内圈加强箍筋与竖向支撑钢筋采用梅花形点焊。

优选的，所述步骤高压注浆止水帷幕施工具体实施方法为：在钢筋混凝土咬合桩的***设置止水帷幕和基坑底部高压注浆同时施工；基坑外止水帷幕分布在钢筋混凝土咬合桩外，呈双排布置，止水帷幕分为岩内注浆止水帷幕和土层高压旋喷桩止水帷幕；

①基坑底部注浆孔采用梅花形布置，间距为1.0m，在基坑开挖范围内均匀分布，深度为基坑底部以下6m；

②止水帷幕施工：在钢筋混凝土咬合桩外侧设置止水帷幕，土层止水帷幕呈2排布置、岩层采用高压注浆；土层止水帷幕在采用双管法施工，在部分咬合桩施工完成后进行；土层止水帷幕采用“之”字形布置，桩间距为0.5m，桩径为0.6m；土层止水帷幕共设置2排，排间距为0.45m，靠近咬合桩一排轴线距离咬合桩为0.25m，旋喷桩与咬合桩叠合0.05m；

高压注浆止水帷幕设置在土层止水帷幕底部，底标高为基坑底以下5m；高压注浆止水帷幕间距为1.5m，共设置2排，排距为0.6m。

优选的，所述高压旋喷止水帷幕施工采用双重管法旋喷注浆，

双重管法是使用双通道的二重注浆管；把二重注浆管放至设计的土层深度后，通过在管底侧面的一个同轴双重喷嘴，同时喷射出高压浆液和空气两种介质的喷射流冲击破坏土体；即以高压泥浆泵等高压发生装置喷射出 28Mpa以上压力的浆液，从喷嘴中高速喷出；并用0.8Mpa左右压力把压缩空气，从外喷嘴中喷出；在高压浆液流和它外圈环绕气流的共同作用下，喷嘴一面喷射一面旋转和提升，最后在土中形成圆柱状固结体。

优选的，所述冠梁及第一道内支撑梁施工还包括前期准备阶段，主要包括以下步骤：

(1)模板安装

冠梁高1m以上做薄壁挡土墙厚度30cm，高2m；冠梁拟采用组合钢模拼装，板间用M20全牙螺杆设置对拉螺杆，螺杆间隔140cm，螺杆外套PVC 管，以利于拆模后螺杆顺利拔出重复利用；环梁及内撑梁高1m，模板采用现场定制钢模，模板大面采用厚6mm钢板，尺寸1.5m×1.2m，面板设置并排两根Φ22空心钢管竖肋@40cm布设，竖肋背设置并排两根Φ48mm空心钢管做横肋@50cm布设，用M20全牙螺杆设置成对拉螺杆@50cm布设，全牙螺杆穿过双钢管间用蝴蝶扣扣紧，螺杆外套PVC管，以利于拆模后螺杆顺利拔出重复利用，模板后用Φ22空心钢管及顶托作为板后支撑。

(2)钢筋加工及安装

调直支护桩预留钢筋，复测桩顶标高，设置冠梁模板，并预埋挡土墙钢筋，浇筑完成冠梁等强后，架立施工支架后进行挡墙钢筋安装；

钢筋的加工制作均在钢筋加工场内进行，半成品钢筋运至现场按施工技术规范的有关规定进行安装。钢筋制作安装根据梁分段施工次数进行，预留足够的搭接长度，受力钢筋接头位置相互错开不小于35d。钢筋骨架安装完成后在主筋上绑扎预制混凝土垫块，以保证保护层的厚度。

钢筋安装遵循先下后上，先主后次原则，即先焊接外露部分主筋、箍筋及拉结筋，再连接主筋绑扎箍筋。间距按照设计尺寸严格控制。当长度较长时，采用分节安装。外露钢筋较长则需搭设支承架。

钢筋的绑扎顺序：一般情况下先长轴后短轴，由一端向另一端依次进行，按图纸要求划线、铺钢筋、穿箍筋、绑扎、成型。钢筋安装应特别注意梁分段施工时纵筋外露以便于梁两段纵筋连接，为了保证钢筋预埋的准确性，采用支架进行定位，在梁钢筋顶面仍应设置一定位框以确保钢筋的位置准确性。

钢筋焊接采用闪光电弧焊，双面焊缝长度不小于5d，单面焊缝长度不小于10d。每截面接头不超过钢筋总数的50％，接头前后错开距离不小于40 倍钢筋直径。

混凝土腰梁施工在土方开挖至设计标高时，在支护桩内植入φ20钢筋，锚固深度满足规范要求，完成后进行抗拔试验，合格后，开始腰梁钢筋施工；

(3)混凝土浇筑

砼采用商混，罐车运输，根据梁高度和地势情况采取吊装或泵送入模，***式振动器人工分层振捣密实。浇注砼前，先对模板、钢筋及预埋件进行检查，并做好记录，符合设计及规范要求后方可进行浇筑；

优选的，所述施工方法中基坑开挖具体步骤如下：

步骤一:开挖第一层土方时，采用两台挖机开挖至混凝土支撑垫层以下，将土方直接装车运出基坑，开始施工冠梁及混凝土支撑；

步骤二：采用两台长臂挖机开挖第二层土方，待开挖至第二层土方底时，在基坑中间两根钢支撑之间留出出土便道，然后在拱座基础基坑处按阶梯逐层开挖，同时在靠近系梁土层边设置斜向便道，两台挖机接力将土方传递至中间系梁底土层位置，由一台挖机装车运出；

步骤三：1#挖机自上而下第一个台阶开始向上倒土，2#挖机在系梁底土层面开始将1#挖机挖出的土方装车，依次循环，直至开挖完毕；

步骤四：待拱座基础基坑内的土方清理完成后，1#挖机顺出土便道清理、平整便道上的土方，2#挖机在其工作半径外将土倒运至基坑外，装车运出，直至结束整个土方开挖过程。

优选的，所述拱座基础施工的具体步骤为：

拱座基础采用钢筋混凝土结构扩大基础，基础顶面内倾，与水平面夹角为10度，基础纵桥向长30m，横桥向宽16m，最大高度为17.622m，纵桥向基础底部与基岩接触面设置成台阶状；拱座基础采用每2m厚为一层，分层浇筑，每层拱座基础混凝土采用竹胶板立模，绑扎钢筋，分块浇筑；每层拱座基础混凝土接触面凿毛、设置锚固钢筋。

本发明的有益效果为：

(1)本发明的施工方法中采用了专用防水施工技术原理；基底高压注浆可使基坑底在中风化岩层位置进一步板结，因岩溶节理发育的基底在开挖时不会因为扰动出现大面松散情况，大大减少了开挖后的工程超方问题，也有利于防止基底因水压差较大导致的基底涌水、渗水等情况的发生。

(2)本发明的施工方法中坑外止水帷幕可使基坑外侧形成一圈闭合的防渗水结构层，同时顶部的高压旋喷桩使支护桩外侧土层板结，进一步加固了基坑外侧土层，有效防止了因洪水冲刷导致的围堰滑坡及坍塌情况。

(3)本发明的施工方法中，因基坑开挖深度较大且临江施工，为保证桩身整体强度达到抗压强度要求采取钢筋混凝土异型桩+钢筋混凝土圆桩的结构形式增大桩身设计强度；异型钢筋笼桩基采用弧形钢板连接器保证与标准圆桩桩基充分咬合20cm，再普通圆柱钢筋笼桩基钻孔完成后采用圆柱形刷壁器清理弧形钢板连接面保证了咬合质量；采用在桩基护筒及弧形钢板连接器上放样出轴线位置控制钢板连接器朝向，确保钻进普通圆柱形桩时精确定位，避免了咬伤弧形钢板连接器，同时提高了快速定位的效率，提高工效。

(4)本发明施工方法中采用专用边坡防护施工技术原理，参考坝体施工技术，根据现场情况采用模袋混凝土+土袋的施工方法进行边坡防护。围堰为回填土围堰，结构松散且浸泡在江水之中，在土方填筑至设计标高后，采用机械刷坡成型安装模袋，施工工期短且可以做到全面积覆盖，阻水效果好，施工进度快。

(5)本发明的异形钢筋笼，成型后用于大跨度桥梁基础施工设施中，起到支护作用外还起到止水的作用，异形钢筋笼与普通钢筋笼间隔设置分布，组成的支护基础更稳固；本发明的异形钢筋笼，异形钢筋笼在整体填浇过程中柱体体积与传统圆柱形支护桩相比小很多，使用异形钢筋笼浇筑成桩利于节省混凝土原材料，进一步起到节约成本的效果。

附图说明

图1为本发明施工方法流程图；

图2为本发明胎架制作流程示意图；

图3为本发明异形钢筋笼的制作流程图；

图4为本发明基坑开挖步骤流程图；

图5为本发明异形钢筋笼的俯视结构示意图；

图6为本发明异形钢筋笼与普通钢筋笼的结合实例参考图；

附图中，1代表10#槽钢支撑架，2代表钢板，3代表异形钢筋笼，4代表已卷曲完成的限位钢板，400代表竖向支撑钢筋，200代表外圈横向加强箍筋， 100代表弧形钢板，201代表弧线边一，202代表横向支撑钢筋，203代表弧线边二，300代表内圈横向加强箍筋，301代表弧线边三，L1代表弧线边一的弧长度，R1代表弧线边一的圆弧半径，L2代表弧形钢板的弧长度，R2代表弧形钢板圆弧半径，A代表普通钢筋笼支护桩，B代表异形钢筋笼支护桩。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

实施例1

一种透水性地质大型拱桥基础的施工方法，其特征在于：

包括以下步骤：筑岛围堰→便道修筑→钢筋混凝土咬合桩施工→高压注浆止水帷幕施工→旋喷桩止水帷幕施工→冠梁及第一道内支撑梁施工→开挖至第二道内支撑梁标高→腰梁及第二道内支撑梁施工→开挖至第三道内支撑梁标高及第三层内支撑梁施工→开挖至设计基底→拱座基础施工并逐层拆除内撑→基坑回填；

具体实施方式如下：

筑岛围堰

1、筑岛填筑

筑岛围堰施工先在坡脚设置钢筋网石笼，再填筑粘土至设计顶标高，迎水面边坡采用模袋混凝土护坡及土袋边坡防护。

工艺流程：坡脚段模袋混凝土护坡脚→填筑粘土至设计标高→迎水面边坡及开挖边坡修整→边坡防护施工。

2、坡面防护施工

围堰为回填土围堰，坡面受水流冲刷严重，稳定性差，为增强护坡的抗冲刷能力，本工程模袋混凝土厚度定为25cm，混凝土采用C25泵送商品砼。

在坡面上采用“突出部位削坡，凹坑部位回填”方法进行水下理坡，对于附近河道存在土坑坡面，采用抛填片石填坑，表面铺10cm厚的级配碎石找平进行处理。

坡顶锚固混凝土浇筑，坡底抛填片石压脚，模袋在工厂加工成形后运输至施工现场，在岸边用缝纫机缝好，由上而下铺放，模袋混凝土采用泵灌法施工；浇筑顺序自下而上进行，先浇筑坡脚部分，再浇筑坡面部分，最后浇筑坡顶平台部分。

模袋混凝土施工完成后在模袋混凝土坡顶位置施工土袋护坡，顺坡填筑厚度为1m，回填至坡顶标高。

钢筋混凝土咬合桩施工

1、钻孔桩施工

为保证成桩质量，基坑迎水面且为回填土侧钻孔桩采用冲击钻机进行冲进施工，其余采用旋挖钻机进行钻进施工。

基坑四周采用钢筋混凝土咬合桩支护，桩径1.5m，桩间距1.3m，咬合桩分为两种桩型，其中含有弧形钢板的异形钢筋笼桩基统一命名为A型桩基， A型桩之间的为普通圆柱形钢筋笼桩基，其中，普通圆柱形钢筋笼桩基统一命名为B型桩基；充分考虑咬合桩的施工工艺和成桩质量，咬合桩总体施工安排为从基坑远离河岸一侧从中间开始施工A型桩基，后施工B型桩。

结合图5、图6所示，本步骤中，所述异形钢筋笼桩是由异形钢筋笼作为主骨架构成的，所述钢筋笼包括若干根竖向支撑钢筋400、若干圈外圈横向加强箍筋200、内圈横向加强箍筋300、横向支撑钢筋202以及弧形钢板100焊接而成，所述横向加强箍筋是由闭合的圆形钢筋圈经过轧制后形成的具备四边为弧线的四边形，所述具备四边为弧线的四边形的一对相对边的弧线边一 201圆弧的圆心方向向内，另外一对相对边的弧线边二203圆弧的圆心方向向外；

所述异形钢筋笼的内圈横向加强箍筋300，所述内圈横向加强箍筋300 为两根弧线钢筋和两根直线钢筋组成的四边形，所述两根弧线钢筋为弧线边三301，所述弧线边三301与弧线边一201的圆弧半径相同；所述竖向支撑钢筋400焊接于弧度边三与度弧边一之间，所述所述外圈横向加强箍筋200 与竖向支撑钢筋400采用梅花形点焊的方式进行焊接连接。

所述异形钢筋笼的弧形钢板100焊接于所述外圈横向加强箍筋200的一对圆弧圆心方向向外的弧线边二203上；所述外圈横向加强箍筋200还包括两根焊接于弧线边二203起连接加固两根弧线边二203的横向支撑钢筋 202。

咬合桩施工顺序如下安排：

第一步：根据现场场地布置情况，拟选择A型桩基进行钻孔成桩；

第二步：在已施工完成的A型桩两侧跳桩施工两侧A型桩；

第三步：施工已施工完成A型中间的B型桩，为保证咬合质量和满足钻机施工工艺，在施工B型桩基时必须保证A型桩基桩成桩时间大于24h并小于48h；

第四步：继续跳桩两侧A型桩。

第五步：施工两侧B型桩，B桩成孔后，采用刷壁器清理干净连接器侧壁，确保咬合桩止水效果。

第六步：重复以上步骤直至桩基全部完成，期间根据实际情况进行增减钻机设备，以达到咬合桩施工工艺要求！

2、钢筋笼制作

钢筋笼在加工棚内加工，用现场加工的平板车运至工地。钢筋笼均在加工场加工成整笼，再运送至现场吊装入孔。

1)普通钢筋笼制作

钢筋笼在专用胎具上加工成型。钢筋笼钢筋按设计图纸尺寸放样制作主筋、加强筋和箍筋，并标出主筋在加强筋圈上的位置，焊接时使加强筋上主筋的标记对准主筋中部的加劲筋标记，扶正加强筋，校正加强筋与主筋的垂直度，然后点焊，主筋上焊好全部加强筋后，将骨架搁于支架上，按设计位置布置螺旋筋，梅花形点焊或绑扎于主筋上。

2)异形钢筋笼制作

①胎架制作

结合图2所示：由于A型桩基钢筋笼设置有钢板连接器，为异形钢筋笼，该部分钢筋笼特制制作胎架。胎架设置如下：

根据钢筋笼设计长度设置胎架长度。胎架选用10#槽钢和8mm弧形钢板焊接而成，采用植筋固定于钢筋场。提前按照设计图纸要求进行钢板下料。钢板厚度均为8mm，宽度为82.2cm，长度为1.5m。卷制完成后由质检员反复进行检查，务必保证钢板弧长、弦长满足设计要求。待胎座制作及钢板加工完成后进行A型桩基钢筋笼的制作。

②异形钢筋笼制作流程

结合图3所示：异形钢筋笼具体施工工序如下：

第一步：将钢板胎座上安装下钢板，钢板之间接头焊接牢固，同时加工好加强箍。

第二步：在下钢板上焊接加强箍骨架。安装时注意骨架、钢板轴线一致，定位准确。骨架与钢板之间采用每0.2m设置一个2cm焊缝分段焊接牢固。

第三步：在加强箍骨架上焊接上钢板。安装时，保证上下钢板、骨架轴线一致、定位准确。焊缝设置与第二步一致。

第四步：在加强箍上焊接钢筋笼主筋，钢筋笼主筋与骨架直接采用电焊。安装时，控制好焊机电流，焊接牢固。

第五步：安装箍筋，箍筋接头采用单面焊，焊接牢固。箍筋与主筋采用梅花形点焊。

③声测管安装

异形钢筋笼全部加工完成后进行声测管的安装，声测管安装：根据设计图纸要求，桩基均采用超声波无破损检验方法进行检测，桩径1.5m桩基采用三孔检测法。检测管沿箍筋四周等间距布置。检测管下端伸至桩底，下端用钢板封底焊牢；上端高出破桩头顶面100cm，接头、底端、顶端作防水处理，做到不漏水；在拼接钢筋笼的同时接长声测管，声测管与钢筋间用铁丝绑牢固，并在底端、中间、顶端将声测管与钢筋笼进行绑扎，防止灌注水下混凝土时上浮，检测时孔深不够，钢筋笼下放定位后，在声测管封顶端前，管内灌满清水，防止混凝土水泥浆渗入管中。

④钢筋笼吊装

成孔验收第一次清孔过程中，利用枕木在孔口四周搭设高出护筒高10cm 的枕木垛，便于支承钢筋笼和导管、漏斗。第一次清孔合格后，利用汽车吊将钢筋笼吊入孔进行。下放钢筋笼时，下落速度要均匀，骨架居中，切勿碰撞孔壁。异形钢筋笼安装时，需在护筒上放样周线位置，控制钢板轴线位置，不能影响临边咬合桩施工。

中心调整骨架下放至设计标高时，用吊环将钢筋笼吊在枕木垛上；利用孔口四周的护桩测定钢筋笼的中心，钢筋笼中心偏差不得大于3cm；钢筋笼顶端利用混凝土垫块确保桩身钢筋周围净保护层厚度。

3水下混凝土灌注

水下混凝土灌注按照钻孔桩水下混凝土灌注施工。

格构柱施工

格构柱采用灌注桩基础，格构柱采用直径630mm*10mm钢管，与柱下桩基础连接，施工步骤为：

第一步：在加工现场将格构柱***钢筋笼3m，采用“井字形”钢筋与钢筋笼加劲箍筋连接；无加劲箍筋部位采用就近增加拉筋的方法与钢筋笼主筋连接；

第二步：吊装钢筋笼：采用汽车吊将钢筋笼吊放入孔，入孔时预埋入钢筋笼段格构柱外露孔口1m，并用轨道钢卡固在孔口位置；

第三步：将连接好的钢筋笼与格构柱整体吊装入孔；

第四步：吊装完成后进行水下砼灌注，砼灌注顶面标高控制在桩柱顶面标高以上50cm；

第五步：待柱桩砼终凝后，往格构柱埋入土层段填塞砂料将格构柱固定 在孔洞中心位置；

格构柱安装完成后主要保护，防止起重吊装、土方开挖等机械碰撞造成格构柱倾斜或弯曲，影响其工作性能；如果出现格构柱倾斜或破损等情况应该及时对其进行加固或更换，防止支撑掉落造成事故。

高压注浆止水施工

本桥东西岸拱座基坑四周采用钢筋混凝土咬合桩支护。在支护桩的***设置止水帷幕和基坑底部高压注浆。基坑外止水帷幕分布在支护桩外，呈双排布置，外侧止水帷幕分为岩内注浆止水帷幕和土层高压旋喷桩止水帷幕。

①基底注浆孔采用梅花形布置，间距为1.0m，在基坑开挖范围内均布，深度为基坑底以下6m。基底高压注浆施工前根据布置原则放样孔位布置轴线，再对其进行插扦定位，移动机器至定位处进行钻孔施工。

②止水帷幕施工：在钢筋混凝土咬合桩外侧设置止水帷幕，土层止水帷幕呈2排布置、岩层采用高压注浆。土层止水帷幕在采用双管法施工，在部分咬合桩施工完成后进行。土层止水帷幕采用“之”字形布置，桩间距为0.5m，桩径为0.6m；土层止水帷幕共设置2排，排间距为0.45m，靠近咬合桩一排轴线距离咬合桩为0.25m，旋喷桩与咬合桩叠合0.05m；

高压注浆止水帷幕设置在土层止水帷幕底部，底标高为基坑底以下5m；高压注浆止水帷幕间距为1.5m，共设置2排，排距为0.6m。

高压旋喷止水帷幕施工

双重管法是使用双通道的二重注浆管。把二重注浆管放至设计的土层深度后，通过在管底侧面的一个同轴双重喷嘴，同时喷射出高压浆液和空气两种介质的喷射流冲击破坏土体。即以高压泥浆泵等高压发生装置喷射出 28Mpa以上压力的浆液，从喷嘴中高速喷出。并用0.8Mpa左右压力把压缩空气，从外喷嘴中喷出。在高压浆液流和它外圈环绕气流的共同作用下，喷嘴一面喷射一面旋转和提升，最后在土中形成圆柱状固结体。

冠梁、腰梁、内撑梁施工

1模板安装

冠梁高1m，以上做薄壁挡土墙厚度30cm，高2m。冠梁拟采用组合钢模拼装，板间用M20全牙螺杆设置@140cm对拉螺杆，螺杆外套PVC管，以利于拆模后螺杆顺利拔出重复利用。

腰梁及内撑梁高1m，模板采用现场定制钢模，模板大面采用厚6mm钢板，尺寸1.5m×1.2m，面板设置并排两根Φ22空心钢管竖肋@40cm布设，竖肋背设置并排两根Φ48mm空心钢管做横肋@50cm布设，用M20全牙螺杆设置成对拉螺杆@50cm布设，全牙螺杆穿过双钢管间用蝴蝶扣扣紧，螺杆外套PVC管，以利于拆模后螺杆顺利拔出重复利用，模板后用Φ22空心钢管及顶托作为板后支撑。

2钢筋加工及安装

调直支护桩预留钢筋，复测桩顶标高，设置冠梁模板，并预埋挡土墙钢筋，浇筑完成冠梁等强后，架立施工支架后进行挡墙钢筋安装；

钢筋的加工制作均在钢筋加工场内进行，半成品钢筋运至现场按施工技术规范的有关规定进行安装。钢筋制作安装根据梁分段施工次数进行，预留足够的搭接长度，受力钢筋接头位置相互错开不小于35d；钢筋骨架安装完成后在主筋上绑扎预制混凝土垫块，以保证保护层的厚度；

钢筋安装遵循先下后上，先主后次原则，即先焊接外露部分主筋、箍筋及拉结筋，再连接主筋绑扎箍筋；间距按照设计尺寸严格控制；当长度较长时，采用分节安装；外露钢筋较长则需搭设支承架。

钢筋的绑扎顺序：一般情况下先长轴后短轴，由一端向另一端依次进行，按图纸要求划线、铺钢筋、穿箍筋、绑扎、成型。钢筋安装应特别注意梁分段施工时纵筋外露以便于梁两段纵筋连接，为了保证钢筋预埋的准确性，采用支架进行定位，在梁钢筋顶面仍应设置一定位框以确保钢筋的位置准确性。

钢筋焊接采用闪光电弧焊，双面焊缝长度不小于5d，单面焊缝长度不小于10d；每截面接头不超过钢筋总数的50％，接头前后错开距离不小于40倍钢筋直径。

混凝土腰梁施工在土方开挖至设计标高时，在支护桩内植入φ20钢筋，锚固深度满足规范要求，完成后进行抗拔试验，合格后，开始腰梁钢筋施工。

3混凝土浇筑

砼采用商混，罐车运输，根据梁高度和地势情况采取吊装或泵送入模，***式振动器人工分层振捣密实。浇注砼前，先对模板、钢筋及预埋件进行检查，并做好记录，符合设计及规范要求后方可进行浇筑；

基坑开挖施工

基坑开挖分层进行，基坑裸露时间不宜过长，各构件施工完毕后及时验收，合格后立即回填；施工前应用BIM技术结合GIS技术对基坑的地形、地貌和地勘资料进行三维的建模，同时通过数字高程建立三维场地模型，根据基坑几何尺寸对岩层的分布进行分析，用以模拟土石方开挖的顺序最佳及最优路线，同时根据三维地质模型选用更为合理的开挖方式，避免采用***技术对基坑稳定性的威胁。

1)开挖前确定好地下水位

如地下水位较高，在开挖坑的底面沿周边每30m一个开一集水井，用泥沙泵抽水将地下水位降低至槽底以下0.5m时，方可开挖，以免产生挖土速度过快，因土层含水量过大支撑困难，不能及时支护导致塌方。

2)分层开挖，合理确定开挖顺序和分层开挖深度。

(1)开挖原则

基坑土方开挖必须严格按照基坑工程施工规程的要求施工。充分利用“时空效应”以提高工程施工质量，确保施工安全；

①基坑开挖必须在支护桩、冠梁、砼支撑混凝土达到强度100％方可开挖，基坑开挖过程中必须确保地下水位于基底以下1m，否则采用开挖降水井的方式进行降低地下水位；

②基坑开挖时，其纵横向边坡应根据地质、环境条件及开挖时的安全坡度，根据地质情况计算确定，但不得陡于1:3，必须分段、分区、分层、对称进行，不得超挖。每步开挖所暴露的宽度宜控制在3m-6m，每层开挖深度不大于2m,严禁在一个工况条件下一次开挖到底；

③纵向放坡开挖时，应在坡顶外设置截水沟或挡水土堤，防止地表水冲刷坡面和基坑外排水再回流渗入坑内；

④基坑开挖后，应及时设置坑内排水沟和集水井，防止坑底积水；

⑤土方开挖的顺序、方法必须与设计工况相一致，并遵循“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则；

⑥每一工况挖土及钢支撑的安装时不得超过12小时；

⑦机械挖土时，坑底应保留200-300mm厚土层用人工挖除整平，防止坑底土扰动；

⑧采用机械挖土时，挖土机械和车辆不得直接在支撑上行走操作，严禁挖土机械碰撞支撑、立柱、井点管、围护桩；钢支撑顶面严禁堆放杂物；

⑨土方开挖时，弃土堆放应在2倍基坑开挖深度范围以外；

(2)开挖顺序，结合图4所示

所述施工方法中基坑开挖具体步骤如下：

步骤一:开挖第一层土方时，采用两台挖机开挖至混凝土支撑垫层以下，将土方直接装车运出基坑，开始施工冠梁及混凝土支撑；

步骤二：采用两台长臂挖机开挖第二层土方，待开挖至第二层土方底时，在基坑中间两根钢支撑之间留出出土便道，然后在拱座基础基坑处按阶梯逐层开挖，同时在靠近系梁土层边设置斜向便道，两台挖机接力将土方传递至中间系梁底土层位置，由一台挖机装车运出；

步骤三：1#挖机自上而下第一个台阶开始向上倒土，2#挖机在系梁底土层面开始将1#挖机挖出的土方装车，依次循环，直至开挖完毕；

步骤四：待拱座基础基坑内的土方清理完成后，1#挖机顺出土便道清理、平整便道上的土方，2#挖机在其工作半径外将土倒运至基坑外，装车运出，直至结束整个土方开挖过程。

基坑开挖及支撑架设施工为本项目拱座基坑施工中一个最重要的工序，施工中必须严格按照施工规范操作，按“时空效应”原理组织施工，在开挖过程中掌握好“分层、分步、对称、平衡、限时”五个要点，遵循“竖向分层、纵向分区分段、先支后挖”的施工原则。

考虑到施工的方便和对基坑支护结构的保护，因此采用纵向放坡开挖，按照横桥向阶梯开挖一节支护一节的的原则。

第一层土方开挖至第一层砼支撑底以下0.5m，距离原始地面约0.5m。土方开挖完成后及时施工第一道砼支撑；本层土方直接采用反铲挖掘机开挖、装车，自卸汽车外运；为了减少钢支撑安装对土方开挖的影响，沿纵向在基坑中部开一道宽4-5m的沟槽，沿着纵向放坡，按开挖深度高低依次安装支撑。

第二、三层土方开挖高度为7-10m，基坑外侧拱座基础基坑侧采用2台 PC400LC长臂挖掘机开挖第二层土方，至第三层土方开始时采用2台PC200 型挖机配合开挖，自卸汽车外运，边角处采用PC120型小挖机清理；基坑横向范围内超出长臂挖机作业范围的土方由1#挖机倒运到2#挖机作业范围，2# 挖机开挖、装车，自卸汽车外运；开挖至第二道支撑以下0.5m后，及时安装支撑，并预加至设计应力值。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种透水性地质大型拱桥基础的施工方法，其特征在于：

包括以下步骤：筑岛围堰→便道修筑→钢筋混凝土咬合桩施工→高压注浆止水帷幕施工同时基坑内基底注浆施工→旋喷桩止水帷幕施工→冠梁及第一道内支撑梁施工→开挖至第二道内支撑梁标高→腰梁及第二道内支撑梁施工→开挖至第三道内支撑梁标高及第三层内支撑梁施工→开挖至设计基底→拱座基础施工并逐层拆除内撑→基坑回填；

所述筑岛围堰施工先在坡脚设置钢筋网石笼，再填筑粘土至设计顶标高，迎水面边坡采用模袋混凝土护坡及土袋边坡防护；所述筑岛围堰的工艺流程为：坡脚段模袋混凝土护坡脚→填筑粘土至设计标高→迎水面边坡及开挖边坡修整→边坡防护施工；

所述步骤钢筋混凝土咬合桩施工包括：基坑迎水面且为回填土侧钻孔桩采用冲击钻机进行冲进施工成孔，非迎水面采用旋挖钻机进行钻进施工成孔；

所述钢筋混凝土咬合桩支护在基坑四周，桩径1.5m，桩间距1.3m，咬合桩分为两种桩型，其中含有弧形钢板的钢筋笼桩为异形钢筋笼桩基，所述异形钢筋笼桩基之间的为普通钢筋笼桩基；所述咬合桩总体施工顺序为从基坑远离河岸一侧从中间开始施工异形钢筋笼桩基，后施工普通钢筋笼桩基；咬合桩施工顺序如下：

第一步：先钻孔异形钢筋笼桩；

第二步：在已施工完成的异形钢筋笼桩两侧跳桩施工两侧异形钢筋笼桩；

第三步：施工已施工完成异形钢筋笼桩中间的普通钢筋笼桩基；

第四步：继续跳桩施工两侧异形钢筋笼桩；

第五步：施工两侧普通钢筋笼桩基，普通钢筋笼桩基成孔后，采用圆柱形刷壁器清理干净异形钢筋笼侧壁，确保咬合桩止水效果；

第六步：重复以上步骤二至五直至桩基全部完成。

2.根据权利要求1所述一种透水性地质大型拱桥基础的施工方法，其特征在于，所述异形钢筋笼桩是由异形钢筋笼作为主骨架构成的，所述钢筋笼包括若干根竖向支撑钢筋、若干圈外圈横向加强箍筋、内圈横向加强箍筋、横向支撑钢筋以及弧形钢板焊接而成，所述横向加强箍筋是由闭合的圆形钢筋圈经过轧制后形成的具备四边为弧线的四边形，所述具备四边为弧线的四边形的一对相对边的弧线边一圆弧的圆心方向向内，另外一对相对边的弧线边二圆弧的圆心方向向外；其制作方法包含以下步骤：

①胎架制作

胎架选用10#槽钢和厚8mm弧形钢板焊接而成，采用植筋固定于钢筋场；即成为钢板胎座待用；所述胎座上的弧形钢板厚度均为8mm，水平投影宽度为82.2cm，长度为1.5m；

②异形钢筋笼制作流程

异形钢筋笼具体施工工序如下：

第一步：在所述钢板胎座上安装下弧形钢板，弧形钢板与胎座之间接头焊接牢固，同时加工好外圈横向加强箍筋；

第二步：在下弧形钢板上焊接横向加强箍箍骨架弧度边二处；骨架与钢板之间采用每0.2m设置一个2cm焊缝分段焊接牢固，

第三步：在横向加强箍骨架弧线边二上焊接上弧形钢板；焊缝设置与第二步一致；

第四步：在外圈横向加强箍筋弧度边一上焊接钢筋笼竖向支撑钢筋，钢筋笼竖向支撑刚劲与骨架弧度边一直接采用电焊；

第五步：安装内圈横向加强箍筋，内圈横向加强箍筋接头采用单面焊，焊接牢固；内圈加强箍筋与竖向支撑钢筋采用梅花形点焊。

3.根据权利要求1所述透水性地质大型拱桥基础的施工方法，其特征在于：所述步骤高压注浆止水帷幕施工具体实施方法为：在钢筋混凝土咬合桩的***设置止水帷幕和基坑底部高压注浆同时施工；基坑外止水帷幕分布在钢筋混凝土咬合桩外，呈双排布置，止水帷幕分为岩内注浆止水帷幕和土层高压旋喷桩止水帷幕；

①基坑底部注浆孔采用梅花形布置，间距为1.0m，在基坑开挖范围内均匀分布，深度为基坑底部以下6m；

②止水帷幕施工：在钢筋混凝土咬合桩外侧设置止水帷幕，土层止水帷幕呈2排布置、岩层采用高压注浆；土层止水帷幕在采用双管法施工，在部分咬合桩施工完成后进行；土层止水帷幕采用“之”字形布置，桩间距为0.5m，桩径为0.6m；土层止水帷幕共设置2排，排间距为0.45m，靠近咬合桩一排轴线距离咬合桩为0.25m，旋喷桩与咬合桩叠合0.05m；

高压注浆止水帷幕设置在土层止水帷幕底部，底标高为基坑底以下5m；高压注浆止水帷幕间距为1.5m，共设置2排，排距为0.6m。

4.根据权利要求1所述透水性地质大型拱桥基础的施工方法，其特征在于：

所述高压旋喷止水帷幕施工采用双重管法旋喷注浆，

双重管法是使用双通道的二重注浆管；把二重注浆管放至设计的土层深度后，通过在管底侧面的一个同轴双重喷嘴，同时喷射出高压浆液和空气两种介质的喷射流冲击破坏土体；即以高压泥浆泵等高压发生装置喷射出28Mpa以上压力的浆液，从喷嘴中高速喷出；并用0.8Mpa左右压力把压缩空气，从外喷嘴中喷出；在高压浆液流和它外圈环绕气流的共同作用下，喷嘴一面喷射一面旋转和提升，最后在土中形成圆柱状固结体。

5.根据权利要求1所述透水性地质大型拱桥基础的施工方法，其特征在于：

所述冠梁、腰梁以及第一至第三道内撑梁施工的具体步骤如下：

(1)模板安装

冠梁高1m以上做薄壁挡土墙厚度30cm，高2m；冠梁拟采用组合钢模拼装，板间用M20全牙螺杆设置@140cm对拉螺杆，螺杆外套PVC管；

腰梁及内撑梁高1m，模板采用现场定制钢模，模板大面采用厚6mm钢板，尺寸1.5m×1.2m，面板设置并排两根Φ22mm空心钢管竖肋@40cm布设，竖肋背设置并排两根Φ48mm空心钢管做横肋@50cm布设，用M20全牙螺杆设置成对拉螺杆@50cm布设，全牙螺杆穿过双钢管间用蝴蝶扣扣紧，螺杆外套PVC管，以利于拆模后螺杆顺利拔出重复利用，模板后用Φ22mm空心钢管及顶托作为板后支撑；

(2)钢筋加工及安装

调直支护桩预留钢筋，复测桩顶标高，设置冠梁模板，并预埋挡土墙钢筋，浇筑完成冠梁等强后，架立施工支架后进行挡墙钢筋安装；

钢筋制作安装根据梁分段施工次数进行，预留足够的搭接长度，受力钢筋接头位置相互错开不小于35d；钢筋骨架安装完成后在主筋上绑扎预制混凝土垫块；

钢筋安装遵循先下后上，先主后次原则，钢筋的绑扎顺序：先长轴后短轴，由一端向另一端依次进行；

钢筋焊接采用闪光电弧焊，双面焊缝长度不小于5d，单面焊缝长度不小于10d；每截面接头不超过钢筋总数的50％，接头前后错开距离不小于40倍钢筋直径；

混凝土腰梁施工在土方开挖至设计标高时，在支护桩内植入φ20mm钢筋，锚固深度满足规范要求，完成后进行抗拔试验，合格后，开始腰梁钢筋施工。

(3)混凝土浇筑

混凝土采用罐车运输，根据梁高度和地势情况采取吊装或泵送入模，***式振动器人工分层振捣密实。

6.根据权利要求1所述透水性地质大型拱桥基础的施工方法，其特征在于：

所述施工方法中基坑开挖具体步骤如下：

步骤一:开挖第一层土方时，采用两台挖机开挖至混凝土支撑垫层以下，将土方直接装车运出基坑，开始施工冠梁及混凝土支撑；

步骤二：采用两台长臂挖机开挖第二层土方，待开挖至第二层土方底时，在基坑中间两根钢支撑之间留出出土便道，然后在拱座基础基坑处按阶梯逐层开挖，同时在靠近系梁土层边设置斜向便道，两台挖机接力将土方传递至中间系梁底土层位置，由一台挖机装车运出；

步骤三：1#挖机自上而下第一个台阶开始向上倒土，2#挖机在系梁底土层面开始将1#挖机挖出的土方装车，依次循环，直至开挖完毕；

步骤四：待拱座基础基坑内的土方清理完成后，1#挖机顺出土便道清理、平整便道上的土方，2#挖机在其工作半径外将土倒运至基坑外，装车运出，直至结束整个土方开挖过程。

7.根据权利要求1所述透水性地质大型拱桥基础的施工方法，其特征在于：

所述拱座基础施工的具体步骤为：

拱座基础采用钢筋混凝土结构扩大基础，基础顶面内倾，与水平面夹角为10度，基础纵桥向长30m，横桥向宽16m，最大高度为17.622m，纵桥向基础底部与基岩接触面设置成台阶状；拱座基础采用每2m厚为一层，分层浇筑，每层拱座基础混凝土采用竹胶板立模，绑扎钢筋，分块浇筑；每层拱座基础混凝土接触面凿毛、设置锚固钢筋。

8.根据权利要求2所述透水性地质大型拱桥基础的施工方法，其特征在于：

所述异形钢筋笼的内圈横向加强箍筋，所述内圈横向加强箍筋为两根弧线钢筋和两根直线钢筋组成的四边形，所述两根弧线钢筋为弧线边三，所述弧线边三与弧线边一的圆弧半径相同；所述竖向支撑钢筋焊接于弧度边三与度弧边一之间，所述所述外圈横向加强箍筋与竖向支撑钢筋采用梅花形点焊的方式进行焊接连接。

9.根据权利要求2所述透水性地质大型拱桥基础的施工方法，其特征在于：

所述异形钢筋笼的弧形钢板焊接于所述外圈横向加强箍筋的一对圆弧圆心方向向外的弧线边二上；所述外圈横向加强箍筋还包括两根焊接于弧线边二起连接加固两根弧线边二的横向支撑钢筋。