CN113789797A - 一种深覆盖砂卵石层的钢板桩围堰施工方法 - Google Patents

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田仲初
丁滨阳
戴业
罗聿曼
顾雅莉
杨一科
罗朝华
丛培
曹辉
汤宇
刘云龙
彭学军
凌涛
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Abstract

本发明涉及桥梁基础施工技术，具体公开了一种深覆盖砂卵石层的钢板桩围堰施工方法，包括如下步骤：S1、确定钢板桩围堰的施工区域；S2、插打钢护筒，焊接导向架牛腿，导向架牛腿上连接有导向架和限位卡板；S3、依托导向架进行钢板桩的插打施工；S4、在钢板桩围堰的底部浇筑封底混凝土；S5、在钢板桩围堰内设置多道围檩和内支撑；S6、对钢板桩围堰的底部进行二次封底；S7、利用抽水泵抽取钢板桩围堰内的积水后，在封底混凝土上浇筑承台；S8、承台成型后，拆除钢板桩围堰。本发明的深覆盖砂卵石层的钢板桩围堰施工方法操作简单，施工过程安全可靠，施工进度快。

Description

一种深覆盖砂卵石层的钢板桩围堰施工方法
技术领域
本发明涉及桥梁基础施工技术，具体地，涉及一种深覆盖砂卵石层的钢板桩围堰施工方法。
背景技术
钢板桩围堰是最常用的一种板桩围堰的施工方式。钢板桩围堰具有承载能力强、施工周期短、材料可回收利用、挡水性能好等优点，能够满足结构的安全和绿色环保等要求，在我国基础施工领域中发挥着至关重要的作用，尤其在桥梁的基础施工中应用广泛。
但是，目前在桥梁施工过程中，钢板桩围堰的施工技术主要适用于粉质粘土、砂土等软弱地质层，如果遇到卵石层的大粒径孤石等坚硬地质条件的施工区域时，施工难度较大，施工进度缓慢，且在施工过程中，钢板桩非常容易损坏，并且难以插打设计标高处。
有鉴于此，需要提供一种深覆盖砂卵石层的钢板桩围堰施工方法，以保证钢板桩围堰在大粒径卵石区域内施工方便。
发明内容
本发明首先要解决的问题是提供一种深覆盖砂卵石层的钢板桩围堰施工方法，该深覆盖砂卵石层的钢板桩围堰施工方法的操作简单，施工过程安全可靠，施工进度快。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种深覆盖砂卵石层的钢板桩围堰施工方法，包括如下步骤：
S1、确定所述钢板桩围堰的施工区域；
S2、插打钢护筒，在所述钢护筒上焊接导向架牛腿，所述导向架牛腿上连接有导向架和限位卡板；
S3、依托所述导向架进行钢板桩的插打施工：当在所述钢板桩插打过程中遇到大粒径的孤石无法继续插打时，先拔出所述钢板桩，在所述孤石上钻出炮孔，然后通过输送套管将***输进所述炮孔内的指定深度，并布置好***装置，然后引爆所述***，利用所述******产生的能量将所述孤石破碎，然后继续***钢板桩至设计标高，直至所述钢板桩围堰合拢；
S4、在所述钢板桩围堰的底部浇筑封底混凝土；
S5、在所述钢板桩围堰内设置多道围檩和内支撑；
S6、对所述钢板桩围堰的底部进行二次封底；
S7、利用抽水泵抽取所述钢板桩围堰内的积水后，在所述封底混凝土上浇筑承台；
S8、所述承台成型后，拆除所述钢板桩围堰。
作为本发明的一个优选实施方式，所述步骤S2中，所述导向架牛腿设置为至少两层，所述导向架设置为至少两层。
更优选地，所述步骤S3中，在所述钢板桩插打过程中遇到大粒径的所述孤石无法继续插打时，用所述钢板桩在所述孤石的周围进行试打，判断出所述孤石的平面位置、深度和大体尺寸，并估计所述***的用量及影响半径。
进一步优选地，所述步骤S3中，所述***安装完成后，采用粗砂对所述炮孔进行填堵，填堵长度为0.8-1.5m。
作为本发明的另一个优选实施方式，所述步骤S3中，利用地质钻机配合钢套管对覆盖层下的所述孤石进行钻孔。
作为本发明的一个具体实施方式，所述步骤S3中，所述输送套管为PVC套管。
更具体地，所述步骤S4中，采用导管法水下浇筑所述封底混凝土。
作为本发明的另一个具体实施方式，所述步骤S5中，所述围檩设置为至少三道，所述内支撑设置为至少三道。
进一步具体地，所述步骤S7中，所述抽水泵设置为多个，且设置在所述钢板桩围堰的底部，所述抽水泵与抽水泵排水管连接。
作为本发明的又一个具体实施方式，所述抽水泵设于所述钢板桩围堰的涌水口处。
通过上述技术方案，本发明的深覆盖砂卵石层的钢板桩围堰施工方法具有以下有益效果：
第一，通过地质钻机配合钢套管对深覆盖卵石层中的大粒径孤石进行钻炮孔，通过输送套管将***输送至炮孔内，通过引爆***，实现对大粒径孤石的破碎解体，能够有效的避免卵石层中大粒径的孤石对钢板桩围堰施工的影响，避免因卵石层中大粒径的孤石而造成钢板桩插打不到设计标高，且施工方法高效简单，极大的提高了钢板桩围堰的施工效率，具有很好的推广价值。
第二，在钢板桩插打过程中遇到大粒径孤石后，用钢板桩在孤石的周围进行试打，判断出孤石的平面位置、深度和大体尺寸，通过估计孤石大致体积计算出***当量，并且根据***当量得出影响半径，避免了***对周围已打入的钢板桩的影响。
第三，在炮孔钻孔作业完成后，为保证大粒径孤石的破碎效果，在钢套管内部***一根输送套管后，把钢套管拔除，通过输送套管将***以及***装置输送至指定位置。
第四，通过在钢板桩围堰的底部浇筑封底混凝土，能够有效的阻止涌水进入，在钢板桩围堰内部形成一个无水作业环境，保障承台施工时的安全性，并且在钢板桩围堰内部的围檩和内支撑设置完成后，在钢板桩围堰的底部进行二次封底，保证封底效果。
第五，通过在钢板桩围堰的底部设置抽水泵，将封底混凝土底部的压力和透水引入到钢板桩围堰的外部，避免钢板桩围堰内出现大面积涌水情况，确保钢板桩围堰内部形成一个无水作业环境，降低承台施工难度，节约施工成本。
有关本发明的其他优点以及优选实施方式的技术效果，将在下文的具体实施方式中进一步说明。
附图说明
图1是本发明的钢板桩围堰的一个具体实施例的结构示意图；
图2是本发明的钢板桩围堰引孔***的施工示意图；
图3是本发明的钢板桩围堰施工安装第一道围檩及内支撑的结构示意图；
图4是本发明的钢板桩围堰施工安装第二道围檩及内支撑的结构示意图；
图5是本发明的钢板桩围堰施工安装第三道围檩及内支撑的结构示意图；
图6是本发明的钢板桩围堰施工封底混凝土的浇筑结构示意图；
图7是本发明的钢板桩围堰施工承台的浇筑结构示意图；
图8是本发明的深覆盖砂卵石层的钢板桩围堰施工方法的一个具体实施例的步骤图。
附图标记说明
1钢护筒 2导向架牛腿
3钢板桩 4围檩
5内支撑 6抽水泵排水管
7封底混凝土 8承台
9孤石 10钢套管
11输送套管 12***
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参见图1至图8所示，本发明的深覆盖砂卵石层的钢板桩围堰施工方法包括如下步骤：
S1、确定钢板桩围堰的施工区域；
S2、插打钢护筒1，在钢护筒1上焊接导向架牛腿2，导向架牛腿2上连接有导向架和限位卡板；
S3、依托导向架进行钢板桩3的插打施工：当在钢板桩3插打过程中遇到大粒径的孤石9无法继续插打时，先拔出钢板桩3，在孤石9上钻出炮孔，然后通过输送套管11将***12输进炮孔内的指定深度，并布置好***装置，然后引爆***12，利用***12***产生的能量将孤石9破碎，然后继续***钢板桩3至设计标高，直至钢板桩围堰合拢；
S4、在钢板桩围堰的底部浇筑封底混凝土7；
S5、在钢板桩围堰内设置多道围檩4和内支撑5；
S6、对钢板桩围堰的底部进行二次封底；
S7、利用抽水泵抽取钢板桩围堰内的积水后，在封底混凝土7上浇筑承台8；
S8、承台8成型后，拆除钢板桩围堰。
作为本发明的一个优选实施方式，步骤S2中，导向架牛腿2设置为至少两层，导向架设置为至少两层。根据实际钢板桩围堰的深度进行设置，也可以设置为多层，其目的是为了能够有效增加钢板桩围堰的安装便捷性。
作为本发明的另一个优选实施方式，步骤S3中，在钢板桩3插打过程中遇到大粒径的孤石9无法继续插打时，用钢板桩3在孤石9的周围进行试打，判断出孤石9的平面位置、深度和大体尺寸，并估计***12的用量及影响半径。
在确定孤石9的平面位置、深度和大体尺寸后，需将孤石9区域的钢板桩3拔除，拔除后利用固定装置将地质钻机钻孔位置确定好，地质钻机配合钢套管10对大粒径孤石9进行钻孔，形成炮孔。钻孔结束后，对炮孔周围的碎石、杂物进行清理,防止碎石或杂物掉入炮孔中填堵炮孔，接下来由***工程技术人员严格进行验孔，发现炮孔与设计尺寸不符时，及时采取相应措施改正，保证每个炮孔均可发挥相应作业。然后将输送套管***钢套管10，到达炮孔处，***12通过输送套管输送至已钻好的炮孔内。
在这里需要说明的是，大粒径并没有具体的限定，在钢板桩3的插打过程中，阻碍钢板桩3继续向下行进，使得钢板桩3无法达到设计标高，该粒径的孤石9可以理解为大粒径的孤石9。
优选地，步骤S3中，***12安装完成后，采用粗砂对炮孔进行填堵，填堵长度为0.8-1.5m。
优选地，填堵长度为1m。现场施工时不得自行增加***12的药量，也不可自行改变填堵长度。填堵时，应保证填堵材料的密实,防止填堵悬空,不得将导爆管拉得过紧,避免破损。同时布置相应的***装置，然后引爆***12，将大粒径的孤石9破碎解体。
进一步优选地，步骤S3中，利用地质钻机配合钢套管10对覆盖层下的孤石9进行钻孔。
作为本发明的又一个优选实施方式，步骤S3中，输送套管11为PVC套管。
需要说明的是，本发明中，步骤S3是可以重复施工的，在钢板桩围堰的施工过程中，只要遇到大粒径的孤石9时，均可以重复步骤S3，将大粒径的孤石9进行***处理，满足钢板桩3的插打要求。
作为本发明的一个具体实施方式，步骤S4中，采用导管法水下浇筑封底混凝土7。
更具体地，围檩4设置为至少三道，内支撑5设置为至少三道。
本发明的步骤S6中，二次封底前，需对首次浇筑的封底混凝土7的上表面进行清理。两侧封底的混凝土材质相同。
作为本发明的另一个具体实施方式，步骤S7中，抽水泵设置为多个，且设置在钢板桩围堰的底部，抽水泵与抽水泵排水管6连接。
进一步具体地，抽水泵设于钢板桩围堰的涌水口处。
本发明的步骤S8中，在钢板桩围堰内部浇筑承台8完毕后，向钢板桩围堰内部回填砂石或水，保证钢板桩围堰内外压力稳定后，再依次拔除钢板桩3。
根据本发明的深覆盖砂卵石层的钢板桩围堰施工方法施工完成的钢板桩围堰的结构包括多个钢护筒1，各钢护筒1上均连接有两层导向架牛腿2，导向架牛腿2上连接有导向架和限位卡板，若干钢板桩3通过导向架***卵石层，钢板桩围堰内设有三层围檩4和内支撑5，钢板桩围堰形成为矩形，在钢板桩围堰的四个角部均设有抽水泵，抽水泵连接有抽水泵排水管6，钢板桩围堰的底部浇筑有封底混凝土7，封底混凝土7的上表面浇筑有承台8。伴随着围檩4和内支撑5的逐渐向下施工，钢护筒1的逐层被切除。施工完毕后，钢板桩围堰、围檩4、内支撑5和抽水泵也会被拆除。
下面根据一个具体实施例来详细说明本申请的施工方法：
镇罗黄河特大桥位于镇罗镇，由北向南依次跨越滨河大道、黄河、滨河南路，起点桩号LK5+679.5，终点桩号LK6+968.5，桥梁全长1289m，共划分为五联，由北岸引桥(3×40)m、北岸跨堤桥(2×40+75+40)m、主桥(55+6×90+55)m、南岸跨堤桥(2×40+75+40)、南岸引桥(3×40)m组成。
镇罗黄河特大桥主桥横跨黄河地表径流，水面宽约540m，最大水深约4.5m，变化幅度1.0～1.5m。现状河道条件下，大桥断面P＝0.33％设计洪峰流量6350m3/s，相应洪水位1206.99m；P＝5％设计洪峰流量5620m3/s，相应洪水位1206.69m；P＝10％设计洪峰流量5530m3/s，相应洪水位1206.66m。镇罗黄河特大桥主桥8#-13#墩位于黄河中，按照设计说明最高洪水位1206.99m，承台顶面与最高洪水位高差间于4.539～7.078m。桥墩处地质条件复杂，地层自上而下分为0.8～2.5m粉质粘土层夹1.4～1.5m细砂层、4.6～22.9m为卵石层夹0.8～2.5m粉质粘土、1.4～1.5细砂层。(卵石层：青灰色，成分主要以砂岩为主，砂质及粘性土充填，卵石层饱和、密实、卵石含量60％左右，呈亚圆形，粒径1cm～40cm)主桥8#-13#墩承台埋置较深，卵石层较厚且还可能存在大粒径孤石9。
本实施例的钢板桩围堰的施工步骤如下：
1、拆除8#-13#墩钻孔平台，并在钢板桩围堰的施工范围内插打钢护筒1确定施工位置，在钢护筒1上焊接双层导向架牛腿，并安装双层导向架和限位卡板，依托导向架进行钢板桩3的插打施工；
2、沿双层导向架依次插打15m的钢板桩3，由于卵石层较厚且还存在大粒径的孤石9，钢板桩3插打困难，无法插打至设计标高，因此需要将受阻的钢板桩3拔除，在原有位置进行引孔***，将厚卵石层中的大粒径孤石9进行破碎、解体；
3、对原有受阻位置进行钢板桩3试打，判断出大粒径孤石9的平面位置和埋深，并估计大粒径的孤石9的尺寸大小确定好***当量，根据***影响范围对附近已插打成功的钢板桩3进行拔除；
4、利用地质钻机对大粒径的孤石9进行钻孔取炮眼，需要注意的是，地质钻机配合钢套管10使用，可避免出现塌孔的现象，保证***准确无误的输送到目标位置；
5、钻孔取眼完毕后，对孔口周围的碎石、杂物进行清理,防止碎石或杂物掉入孔中堵塞炮孔，并由***工程技术人员严格进行验孔，发现孔与设计不符时，及时告知现场工程技术人员，采取相应措施改正，保证每个孔均可发挥相应作业。然后输送套管11沿着钢套管10到达炮眼处，***通过输送套管11输送至已钻好的炮眼内；
6、采用粗砂对炮孔进行堵塞,堵塞长度根据以往经验取1m,现场施工时不得自行增加药量或改变堵塞长度。堵塞时应保证堵塞材料的密实,防止堵塞悬空,不得将导爆管拉得过紧,避免破损。同时布置相应的***装置，然后引爆***将大粒径的孤石9破碎解体；
7、在钢板桩3插打受阻位置重新插打，检查***效果，成功打入设计标高后，将拔除的钢板桩3重新插打到位，然后将剩余钢板桩3依次查到到设计标高，直至形成围堰合拢；
8、钢板桩围堰带水开挖，采用长臂挖机对围堰内进行开挖清基，并保持内外水位一致；
9、钢板桩围堰的底部封底混凝土7浇筑：采用水下自流平混凝土，优选C30型号的混凝土；
10、钢板桩围堰抽水至第一道围檩4以下50cm，切除与第一道围檩4和第一道内支撑5相冲突的钢护筒1后，安装第一道围檩4和第一道内支撑5；
接着在钢板桩围堰内抽水至第二道围檩4以下50cm，切除与第二道围檩4和第二道内支撑5相冲突的钢护筒1后，安装第二道围檩4和第二道内支撑5；
再继续在钢板桩围堰抽水至第三道围檩4以下50cm，切除与第三道围檩4和第三道内支撑5相冲突的钢护筒1后，安装第三道围檩4和第三道内支撑5；
11、钢板桩围堰抽水至基坑底部，并进行下部钢板桩围堰止水黏缝，完成后对钢板桩3进行清底，并在涌水处放置三个抽水泵，保证钢板桩围堰内形成无水作业环境；
12、安装承台8模板，布置好钢筋和预埋件，进行混凝土浇筑；承台形成后，对围檩4及内支撑5依次进行拆除，注意拆除过程中同步的进行回填砂砾和砂卵石，并停止抽水，防止因围檩4及内支撑5的拆除导致的内外受力不平衡而造成结构破坏；
13、先拆除下游钢板桩3，然后再拆除两侧钢板桩3，最后拆除迎水面的钢板桩3，完成钢板桩围堰的施工。
由以上描述可以看出，本发明的用于深覆盖砂卵石层的钢板桩围堰施工方法，在插打钢板桩3过程中遇到大粒径的孤石9，通过钢板桩3确定孤石9的具体数据，通过***将大粒径的孤石9变成小粒径的碎石，满足钢板桩3的插打。本发明的用于深覆盖砂卵石层的钢板桩围堰施工方法操作简单，高效方便，能够有效的提高钢板桩围堰的施工效率，具有良好的经济社会效益，且具有很好的推广价值。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种深覆盖砂卵石层的钢板桩围堰施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、确定所述钢板桩围堰的施工区域；
S2、插打钢护筒(1)，在所述钢护筒(1)上焊接导向架牛腿(2)，所述导向架牛腿(2)上连接有导向架和限位卡板；
S3、依托所述导向架进行钢板桩(3)的插打施工：当在所述钢板桩(3)插打过程中遇到大粒径的孤石(9)无法继续插打时，先拔出所述钢板桩(3)，在所述孤石(9)上钻出炮孔，然后通过输送套管(11)将***(12)输进所述炮孔内的指定深度，并布置好***装置，然后引爆所述***(12)，利用所述***(12)***产生的能量将所述孤石(9)破碎，然后继续***钢板桩(3)至设计标高，直至所述钢板桩围堰合拢；
S4、在所述钢板桩围堰的底部浇筑封底混凝土(7)；
S5、在所述钢板桩围堰内设置多道围檩(4)和内支撑(5)；
S6、对所述钢板桩围堰的底部进行二次封底；
S7、利用抽水泵抽取所述钢板桩围堰内的积水后，在所述封底混凝土(7)上浇筑承台(8)；
S8、所述承台(8)成型后，拆除所述钢板桩围堰。
2.根据权利要求1所述的深覆盖砂卵石层的钢板桩围堰施工方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述导向架牛腿(2)设置为至少两层，所述导向架设置为至少两层。
3.根据权利要求1所述的深覆盖砂卵石层的钢板桩围堰施工方法，其特征在于，所述步骤S3中，在所述钢板桩(3)插打过程中遇到大粒径的所述孤石(9)无法继续插打时，用所述钢板桩(3)在所述孤石(9)的周围进行试打，判断出所述孤石(9)的平面位置、深度和大体尺寸，并估计所述***(12)的用量及影响半径。
4.根据权利要求3所述的深覆盖砂卵石层的钢板桩围堰施工方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述***(12)安装完成后，采用粗砂对所述炮孔进行填堵，填堵长度为0.8-1.5m。
5.根据权利要求1所述的深覆盖砂卵石层的钢板桩围堰施工方法，其特征在于，所述步骤S3中，利用地质钻机配合钢套管(10)对覆盖层下的所述孤石(9)进行钻孔。
6.根据权利要求1所述的深覆盖砂卵石层的钢板桩围堰施工方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述输送套管(11)为PVC套管。
7.根据权利要求1所述的深覆盖砂卵石层的钢板桩围堰施工方法，其特征在于，所述步骤S4中，采用导管法水下浇筑所述封底混凝土(7)。
8.根据权利要求1所述的深覆盖砂卵石层的钢板桩围堰施工方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述围檩(4)设置为至少三道，所述内支撑(5)设置为至少三道。
9.根据权利要求1所述的深覆盖砂卵石层的钢板桩围堰施工方法，其特征在于，所述步骤S7中，所述抽水泵设置为多个，且设置在所述钢板桩围堰的底部，所述抽水泵与抽水泵排水管(6)连接。
10.根据权利要求9所述的深覆盖砂卵石层的钢板桩围堰施工方法，其特征在于，所述抽水泵设于所述钢板桩围堰的涌水口处。
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