CN108330995A - 一种深水厚淤泥层环境下钢板桩围堰施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深水厚淤泥层环境下钢板桩围堰施工方法：施工时先在支撑圈梁内侧插打四根导向钢管桩，在导向钢管桩上安放第一层内支撑兼做钢板桩导向框，长短型钢板桩交替插打并逐一贴焊在第一层内支撑圈梁上，依靠内支撑辅助钢管桩及长型钢板桩以提高围堰在淤泥地质中的嵌固稳定性；钢板桩围堰合龙后，在围堰外侧四周再插打钢管桩辅助支撑；利用组合式吸泥泵及伸缩臂抓斗吸泥清淤至封底底高程，浇筑水下封底混凝土，以克服传统空压机反循环吸泥工艺在厚淤泥层地质条件下效率低的问题；在钢板桩围堰外侧锁口缝隙处从上至下悬挂填塞塑料薄膜条，围堰内抽水产生压力差薄膜随水流塞入锁口缝隙处，以达到止水效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种围堰施工方法，具体讲是一种深水厚淤泥层环境下钢板桩围堰施工方法。
背景技术
现今水上桥梁日益增多，为保证通航安全，越来越多的涉水桥梁基础埋置于河床面下。对于河床覆盖层以深厚淤泥层为主的地质情况，受围堰嵌固深度影响，超长钢板桩施工困难，常使用钢吊箱、锁口钢管桩形式围堰以解决此特殊环境下的围堰稳定性问题，但钢吊箱及锁口钢管桩围堰施工成本高、工序复杂。本发明在此提供一种厚淤泥层深水基础钢板桩围堰施工方法。实践证明，该种施工工艺经济适用、安全可靠。
发明内容
因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种钢板桩围堰施工方法，解决了厚淤泥层地质条件下深水基础施工技术难题；施工时先在支撑圈梁内侧插打四根导向钢管桩，在导向钢管桩上安放第一层内支撑兼做钢板桩导向框，长短型钢板桩交替插打并逐一贴焊在第一层内支撑圈梁上，依靠内支撑辅助钢管桩及长型钢板桩以提高围堰在淤泥地质中的嵌固稳定性；钢板桩围堰合龙后，在围堰外侧四周再插打钢管桩辅助支撑；利用组合式吸泥泵及伸缩臂抓斗吸泥清淤至封底底高程，浇筑水下封底混凝土，以克服传统空压机反循环吸泥工艺在厚淤泥层地质条件下效率低的问题；在钢板桩围堰外侧锁口缝隙处从上至下悬挂填塞塑料薄膜条，围堰内抽水产生压力差薄膜随水流塞入锁口缝隙处，以达到止水效果。
本发明是这样实现的，构造一种深水厚淤泥层环境下钢板桩围堰施工方法，其特征在于，按照如下方式实施：
（一）导向钢管桩插打：根据围堰设计尺寸，放样出导向钢管桩的位置，利用履带吊通过电动振动锤夹持钢管桩进行插打；钢管桩须按照计算要求打入基础一定深度，以确保其稳固性。导向钢管桩布置于内支撑圈梁内侧，共设置4根，插打时应保证其平面位置，不宜偏差过大，插打完毕后进行复测。
（二）顶层内支撑圈梁安装：按照设计高程在导向钢管桩上焊接第一层内支撑拼装牛腿，在牛腿顶面放样出顶层内支撑圈梁四周边线，现场拼装焊接圈梁，圈梁四边的单个杆件在加工场制作。圈梁拼装完成后与导向钢管桩焊接牢固，形成钢板桩插打支撑的框架。
（三）钢板桩插打
（1）钢板桩插打前在顶层圈梁外侧设置导向框，并安装移动限位卡，以保证钢板桩插打定位准确。为减小摩擦阻力与加强止水，边插打边在锁口处涂抹黄油。长短型钢板桩交替插打，靠近圈梁侧使用长型钢板桩，插打到位后贴焊在圈梁上。
（2）插打过程中，加强测量，发现倾斜，及时调整。开始时可插一根打一根，将每一片钢板桩打到设计位置，最后剩一部分，要先插后打，若合拢有误，用倒链或滑车组对拉，使之合拢。合拢后，再逐根打到设计深度。
（3）钢板桩合龙后，在外侧四周插打8根超长钢管桩辅助支撑，钢管桩底部嵌入稳固基层。
（四）吸泥浇筑封底
（1）由于围堰处于深水厚淤泥层中，使用组合式吸泥泵与伸缩臂抓斗结合进行基底清淤处理。吸泥完成后，派潜水员对钢板桩及护筒壁进行高压射水清洗。若基底清理后为流塑性软弱土层，应对基底超吸填砂或抛石挤淤，处理后再进行封底混凝土浇筑。
（2）封底混凝土采用水下垂直导管法浇筑，由围堰两边向中间，上游逐步向下游推进。混凝土灌注时不断测量顶面高程，在距离设计高程50cm时应注意均匀开球补方，最终顶面预留20cm作为调平层及排水沟施工用。浇筑水下封底混凝土过程中，要使内外水头差保持在一定的范围之内，保持一定的压力，使未终凝的混凝土不因压力大而发生变形，从而影响封底混凝土的质量和封底止水效果。
（五）锁口堵漏止水：封底混凝土养护期间对围堰进行止水处理。派潜水员在围堰钢板桩外侧锁口缝隙从上至下悬挂填塞塑料薄膜条，塑料薄膜条下端使用钢筋固定，围堰抽水后由于内外压力差塑料薄膜随水流进入锁口缝隙达到止水目的。
（六）抽水安装剩余支撑：封底混凝土达到设计强度后开始抽水。抽水至每层内撑圈梁标高以下1m位置停止抽水，焊接圈梁支撑牛腿，安装该层圈梁及内撑杆。安装时应保证圈梁与钢板桩紧密贴合，存在缝隙处使用钢板焊接填塞支垫。抽水过程中加强对围堰整体变形情况的监测，圈梁及支撑安装完毕后抽水至封底顶面。
（七）基础施工与围堰拆除：抽水完毕后对封底顶面进行清淤，凿除桩头，浇筑找平层混凝土，施工承台及墩身，待下部构造超出预计水位高程后，拆除围堰。拆除顺序由下而上：随着施工的进行，向围堰内回灌水至要拆除的内支撑位置，拆除该层内支撑。之后继续回灌水，依次拆除内支撑。拆除最后一层内支撑后，使内外水压平衡，板桩挤压力消失，用液压钳配合振动锤先震动几分钟，反复几次拔起插打拔除钢板桩。
本发明具有如下优点：设置导向钢管桩支撑圈梁兼做导向框，定位插打钢板桩，可提前割除周转钢护筒使用；使用长短型钢板桩交替插打，在围堰外侧设置辅助钢管桩支撑，可提高围堰整体稳定性，减少钢板桩用量；钢板桩外侧锁口填塞塑料薄膜，利用抽水压力差将薄膜带入锁口缝隙止水，方法简单易操作；使用伸缩臂抓斗、组合式吸泥泵进行吸泥，较传统使用空气压缩机反循环吸泥效率高。
在结合所承建的江西省都九（都昌至九江）高速项目鄱阳湖二桥C7标副孔深水基础施工，根据鄱阳湖水域的水文地址情况，通过分析比对最终确定采用支撑钢管辅助圈梁安装、长短钢板桩交替组合插打、薄膜负压止水、伸缩臂抓斗与组合式吸泥泵吸泥等措施，克服了深水厚淤泥层的施工环境，解决了厚淤泥层深水基础施工技术难题。实践证明，该种施工工艺经济适用、安全可靠。
附图说明
图1钢板桩围堰施工流程；
图2围堰平面布置图；
图3顶层圈梁拼装平面示意图；
图4导向框及限位卡示意图；
图5 围堰薄膜止水示意图。
具体实施方式
下面将结合附图1-图5对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明通过改进在此提供一种深水厚淤泥层环境下钢板桩围堰施工方法，解决了厚淤泥层深水基础施工技术难题；实践证明，该种施工工艺经济适用、安全可靠。
方法特点如下：
（1）工期适应性强。与常规钢板桩围堰施工相同，仅需现场接长部分钢板桩；可根据工期要求，灵活调整钢板桩进场数量以满足要求，不需要提前加工围堰用材料。
（2）经济效益显著。钢板桩可外租，不需要一次性投入大量原材料用于围堰制作，单个围堰用钢量少，可重复周转使用，安拆费用低。
（3）结构稳定性好。采用支撑钢管辅助圈梁安装、长短钢板桩交替组合插打的形式，有效克服深厚淤泥层地质条件下围堰的嵌固稳定性。
（4）施工便捷高效。围堰安拆无需大型起重设备辅助，采用薄膜负压止水、伸缩臂抓斗与组合式吸泥泵吸泥工艺，止水简单，吸泥效率高。
工艺原理：本围堰结构由拉森钢板桩、内支撑***构成。施工时先在支撑圈梁内侧插打四根导向钢管桩，在导向钢管桩上安放第一层内支撑兼做钢板桩导向框，长短型钢板桩交替插打并逐一贴焊在第一层内支撑圈梁上，依靠内支撑辅助钢管桩及长型钢板桩以提高围堰在淤泥地质中的嵌固稳定性；钢板桩围堰合龙后，利用组合式吸泥泵及伸缩臂抓斗吸泥清淤至封底底高程，浇筑水下封底混凝土，以克服传统空压机反循环吸泥工艺在厚淤泥层地质条件下效率低的问题；在钢板桩围堰外侧锁口缝隙处从上至下悬挂填塞塑料薄膜条，围堰内抽水产生压力差薄膜随水流塞入锁口缝隙处，以达到止水效果。
施工工艺流程及操作要点：施工工艺流程如图1所示；
（一）导向钢管桩插打：根据围堰设计尺寸，放样出导向钢管桩的位置，利用履带吊通过电动振动锤夹持钢管桩进行插打；钢管桩须按照计算要求打入基础一定深度，以确保其稳固性。导向钢管桩布置于内支撑圈梁内侧，共设置4根，如图2所示，插打时应保证其平面位置，不宜偏差过大，插打完毕后进行复测。
（二）顶层内支撑圈梁安装：按照设计高程在导向钢管桩上焊接第一层内支撑拼装牛腿，如图3所示，在牛腿顶面放样出顶层内支撑圈梁四周边线，现场拼装焊接圈梁，圈梁四边的单个杆件在加工场制作。圈梁拼装完成后与导向钢管桩焊接牢固，形成钢板桩插打支撑的框架。
（三）钢板桩插打
（1）钢板桩插打前在顶层圈梁外侧设置导向框，并安装移动限位卡，如图4所示，以保证钢板桩插打定位准确。为减小摩擦阻力与加强止水，边插打边在锁口处涂抹黄油。长短型钢板桩交替插打，靠近圈梁侧使用长型钢板桩，插打到位后贴焊在圈梁上。
（2）插打过程中，加强测量，发现倾斜，及时调整。开始时可插一根打一根，将每一片钢板桩打到设计位置，最后剩一部分，要先插后打，若合拢有误，用倒链或滑车组对拉，使之合拢。合拢后，再逐根打到设计深度。
（3）钢板桩合龙后，在外侧四周插打8根超长钢管桩辅助支撑，钢管桩底部嵌入稳固基层，如图2所示。
（四）吸泥浇筑封底
（1）由于围堰处于深水厚淤泥层中，使用组合式吸泥泵与伸缩臂抓斗结合进行基底清淤处理。吸泥完成后，派潜水员对钢板桩及护筒壁进行高压射水清洗。若基底清理后为流塑性软弱土层，应对基底超吸填砂或抛石挤淤，处理后再进行封底混凝土浇筑。
（2）封底混凝土采用水下垂直导管法浇筑，由围堰两边向中间，上游逐步向下游推进。混凝土灌注时不断测量顶面高程，在距离设计高程50cm时应注意均匀开球补方，最终顶面预留20cm作为调平层及排水沟施工用。浇筑水下封底混凝土过程中，要使内外水头差保持在一定的范围之内，保持一定的压力，使未终凝的混凝土不因压力大而发生变形，从而影响封底混凝土的质量和封底止水效果。
（五）锁口堵漏止水：封底混凝土养护期间对围堰进行止水处理。派潜水员在围堰钢板桩外侧锁口缝隙从上至下悬挂填塞塑料薄膜条，如图5所示，塑料薄膜条下端使用钢筋固定，围堰抽水后由于内外压力差塑料薄膜随水流进入锁口缝隙达到止水目的。
（六）抽水安装剩余支撑：封底混凝土达到设计强度后开始抽水。抽水至每层内撑圈梁标高以下1m位置停止抽水，焊接圈梁支撑牛腿，安装该层圈梁及内撑杆。安装时应保证圈梁与钢板桩紧密贴合，存在缝隙处使用钢板焊接填塞支垫。抽水过程中加强对围堰整体变形情况的监测，圈梁及支撑安装完毕后抽水至封底顶面。
（七）基础施工与围堰拆除：抽水完毕后对封底顶面进行清淤，凿除桩头，浇筑找平层混凝土，施工承台及墩身，待下部构造超出预计水位高程后，拆除围堰。拆除顺序由下而上：随着施工的进行，向围堰内回灌水至要拆除的内支撑位置，拆除该层内支撑。之后继续回灌水，依次拆除内支撑。拆除最后一层内支撑后，使内外水压平衡，板桩挤压力消失，用液压钳配合振动锤先震动几分钟，反复几次拔起插打拔除钢板桩。
效益分析体现为：
（1）经济效益
以鄱阳湖二桥C7标38个副孔深水基础施工为例，原计划采用锁口钢管桩围堰施工，后经优化使用本方法，共投入16套钢板桩围堰，施工工期4个月，较原锁口钢管桩围堰方案经济效益对比：使用钢板桩围堰单个围堰重143t，共租赁16套钢板桩2288t，运费及租赁费用425.6万元；钢板桩围堰施工费340元/t，38个围堰施工费用184.8万元；钢板桩围堰施工共租赁55t履带吊8台，4个月租赁及进出场费150.4万元。若使用相同套数的锁口钢管桩围堰，单个围堰重约200t，加工16套共需钢材3200t，按本项目摊销30%计，加工制造费用需656万元；锁口钢管桩围堰施工费用800元/t，38个围堰施工费用608万元；锁口钢管桩围堰须租用8台85t履带吊施工，4个月租赁及进出场费220.8万元。
本例采用钢板桩围堰发生费用合计760.8万元，锁口钢管桩围堰合计费用1484.8万元，产生经济效益724万元。
（2）社会效益：
鄱阳湖二桥C7标副孔水下基础施工中运用此方法，在4个月枯水期成功完成了38个深水基础施工，为大桥如期完工起了关键性的作用，产生了较好的社会效益，值得类似工程借鉴推广。
（3）技术效益
本例方法采用钢板桩围堰，通过设置支撑钢管辅助圈梁安装、长短钢板桩交替组合插打、薄膜负压止水、伸缩臂抓斗与组合式吸泥泵吸泥等工艺，克服了深水厚淤泥层的施工环境，为该类型深水基础施工提出了新的思路，使得钢板桩围堰适应性更加广泛。
应用实例：2016年12月至2017年4月期间，在江西省都九高速鄱阳湖二桥C7标副孔水下基础施工中成功应用本方法。
（1）工程概况：鄱阳湖二桥C7标副孔水下基础共38个，承台平面尺寸为8m×8m，设计水位与封底砼底面水头差最大达10.5m，墩位地质情况地质条件复杂，从上至下为深淤泥层、细砂（粗砂）层、圆砾层、泥岩层，淤泥层最厚13.7m。
（2）施工情况及结果评价：通过方案优化，采用18m与24m两种长度钢板桩交替插打形成围堰，使用薄膜负压止水、伸缩臂抓斗与组合式吸泥泵吸泥等工艺，在4个月枯水期成功完成了38个深水基础围堰，有效克服了深水厚淤泥层的不利条件，经济效益与社会效益显著，较原锁口钢管桩围堰方案节约成本724万元，为大桥如期建成提供了有利保证。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (1)
1.一种深水厚淤泥层环境下钢板桩围堰施工方法，其特征在于：按照如下步骤实施；
（一）导向钢管桩插打：根据围堰设计尺寸，放样出导向钢管桩的位置，利用履带吊通过电动振动锤夹持钢管桩进行插打；钢管桩须按照计算要求打入基础一定深度，以确保其稳固性；导向钢管桩布置于内支撑圈梁内侧，共设置4根，插打时应保证其平面位置，不宜偏差过大，插打完毕后进行复测；
（二）顶层内支撑圈梁安装：按照设计高程在导向钢管桩上焊接第一层内支撑拼装牛腿，在牛腿顶面放样出顶层内支撑圈梁四周边线，现场拼装焊接圈梁，圈梁四边的单个杆件在加工场制作；圈梁拼装完成后与导向钢管桩焊接牢固，形成钢板桩插打支撑的框架；
（三）钢板桩插打：
（1）钢板桩插打前在顶层圈梁外侧设置导向框，并安装移动限位卡，以保证钢板桩插打定位准确；为减小摩擦阻力与加强止水，边插打边在锁口处涂抹黄油；长短型钢板桩交替插打，靠近圈梁侧使用长型钢板桩，插打到位后贴焊在圈梁上；
（2）插打过程中，加强测量，发现倾斜，及时调整；开始时可插一根打一根，将每一片钢板桩打到设计位置，最后剩一部分，要先插后打，若合拢有误，用倒链或滑车组对拉，使之合拢；合拢后，再逐根打到设计深度；
（3）钢板桩合龙后，在外侧四周插打8根超长钢管桩辅助支撑，钢管桩底部嵌入稳固基层；
（四）吸泥浇筑封底：
（1）由于围堰处于深水厚淤泥层中，使用组合式吸泥泵与伸缩臂抓斗结合进行基底清淤处理；吸泥完成后，派潜水员对钢板桩及护筒壁进行高压射水清洗；
若基底清理后为流塑性软弱土层，应对基底超吸填砂或抛石挤淤，处理后再进行封底混凝土浇筑；
（2）封底混凝土采用水下垂直导管法浇筑，由围堰两边向中间，上游逐步向下游推进；混凝土灌注时不断测量顶面高程，在距离设计高程50cm时应注意均匀开球补方，最终顶面预留20cm作为调平层及排水沟施工用；浇筑水下封底混凝土过程中，要使内外水头差保持在一定的范围之内，保持一定的压力，使未终凝的混凝土不因压力大而发生变形，从而影响封底混凝土的质量和封底止水效果；
（五）锁口堵漏止水：封底混凝土养护期间对围堰进行止水处理；派潜水员在围堰钢板桩外侧锁口缝隙从上至下悬挂填塞塑料薄膜条，塑料薄膜条下端使用钢筋固定，围堰抽水后由于内外压力差塑料薄膜随水流进入锁口缝隙达到止水目的；
（六）抽水安装剩余支撑：封底混凝土达到设计强度后开始抽水；
抽水至每层内撑圈梁标高以下1m位置停止抽水，焊接圈梁支撑牛腿，安装该层圈梁及内撑杆；安装时应保证圈梁与钢板桩紧密贴合，存在缝隙处使用钢板焊接填塞支垫；抽水过程中加强对围堰整体变形情况的监测，圈梁及支撑安装完毕后抽水至封底顶面；
（七）基础施工与围堰拆除：抽水完毕后对封底顶面进行清淤，凿除桩头，浇筑找平层混凝土，施工承台及墩身，待下部构造超出预计水位高程后，拆除围堰；拆除顺序由下而上：随着施工的进行，向围堰内回灌水至要拆除的内支撑位置，拆除该层内支撑；之后继续回灌水，依次拆除内支撑；
拆除最后一层内支撑后，使内外水压平衡，板桩挤压力消失，用液压钳配合振动锤先震动几分钟，反复几次拔起插打拔除钢板桩。
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