专利名称：一种水中裸岩基础施工用钢板桩围堰施工方法
技术领域：
本发明属于水中基础施工技术领域，尤其是涉及一种水中裸岩基础施工用钢板桩围堰施工方法。
背景技术：
钢板桩围堰是桥梁基础施工中常用的一种施工方法，其主要利用了钢板桩较强的刚度和良好的隔水功能，为水中基础或者地下水位高的基坑开挖提供支护，以实现施工人员和设备在无水围堰内进行安全作业。实际进行钢板桩围堰施工时，钢板桩嵌入基坑地面以下的深度是影响整个围堰安全稳定的一个最重要因素，钢板桩嵌入深度越浅，围堰越不安全。而在裸岩河床，尤其在岩石强度较高区域，钢板桩无法破裂岩石并直接嵌入其中，从而使得钢板桩下端成为自由端，无法保证整个围堰的安全和稳定。因而，传统的钢板桩围堰只能在软弱地层应用，而在水中裸岩河床中则无法得到有效应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种水中裸岩基础施工用钢板桩围堰施工方法，其方法步骤简单、施工成本较低、施工效率高且施工效果好，解决了钢板桩围堰无法直接嵌入裸岩河床的施工难题。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种水中裸岩基础施工用钢板桩围堰施工方法，所用围堰由多片依次紧密相接的钢板桩围成，所述围堰为紧固嵌入水中裸岩内且用于施工水中承台基础的钢板桩围堰，其特征在于该方法包括以下步骤步骤一、围堰结构尺寸及施工位置确定根据需施工水中承台基础的结构、尺寸和施工位置，并结合施工地点的河床地质和水文情况以及围堰施工时需预留的作业空间，确定所述围堰的结构、尺寸、施工位置和底部嵌入水中裸岩内的嵌入深度，并根据所确定围堰的结构和尺寸确定施工围堰所用单片钢板桩的数量、尺寸及型号；之后，根据所确定围堰的施工位置且采用常规的水上施工测量放线方法，对围堰的四周轮廓线进行测量放样；步骤二、围堰底部安装槽钻孔施工沿步骤一中测量放样出的四周轮廓线，采用冲击式钻孔设备由上至下在水中裸岩上钻取多个冲击钻孔，多个所述冲击钻孔依次连接形成一个供围堰底部固定的安装槽，相邻两个所述冲击钻孔相互咬合且各冲击钻孔的深度均不小于所布设位置处围堰底部嵌入水中裸岩内的深度，所述安装槽的宽度不小于围堰的侧壁厚度；步骤三、围堰底部安装槽回填施工采用河沙对步骤二中所述的安装槽进行回填， 且内部填满河沙的安装槽形成一个对围堰底部进行限位固定的软质基层；步骤四、围堰施工参照步骤二中测量放样出的四周轮廓线，且按常规水中承台基础的围堰施工方法进行多片钢板桩的插打及合拢施工，并形成合拢后的闭合围堰。上述一种水中裸岩基础施工用钢板桩围堰施工方法，其特征是步骤二中进行围堰底部安装槽钻孔施工之前，需先按照常规水上施工平台的搭设方法，搭设一个供多个冲击钻孔钻孔施工用的施工平台。上述一种水中裸岩基础施工用钢板桩围堰施工方法，其特征是步骤二中所述安装槽的宽度大于围堰的侧壁厚度，且所述安装槽的中心线与四周轮廓线相重合。上述一种水中裸岩基础施工用钢板桩围堰施工方法，其特征是步骤三中所述的采用河沙对步骤二中所述的安装槽进行回填时，回填高度不低于回填位置处的原河床面。上述一种水中裸岩基础施工用钢板桩围堰施工方法，其特征是步骤二中多个所述冲击钻孔均为圆形钻孔且其内径均相同，多个所述冲击钻孔呈均勻布设。上述一种水中裸岩基础施工用钢板桩围堰施工方法，其特征是多片所述钢板桩的结构和尺寸均相同，多片所述钢板桩均为横截面为U字形的桩片，且所述钢板桩的左右两侧对称设置有咬合槽，相邻两片钢板桩通过咬合槽进行紧固连接且相邻两片钢板桩连接组成一个横截面形状为“1”形的围堰组成单元，所述围堰的侧壁横截面为矩形波形状。上述一种水中裸岩基础施工用钢板桩围堰施工方法，其特征是步骤四中所述围堰合拢后，采用抽水机和水下开挖设备在围堰内部进行抽水和水下开挖，直至开挖至水中承台基础的底部标高位置；且在抽水和水下开挖过程中，采用由上至下边进行抽水或水下开挖边安装内支撑的方式，在围堰内部安装多道内支撑。上述一种水中裸岩基础施工用钢板桩围堰施工方法，其特征是步骤四中围堰合拢后且采用抽水机和水下开挖设备在围堰内部进行抽水和水下开挖之前，应对需施工水中承台基础底部标高处的围堰内侧水下区域进行混凝土封底。上述一种水中裸岩基础施工用钢板桩围堰施工方法，其特征是步骤四中进行多片钢板桩的插打及合拢施工时，应先沿围堰的四周轮廓线，对多片所述钢板桩进行逐片插打，并使得各片钢板桩均按步骤一中所确定的嵌入深度嵌入所述软质基层内；且待多片所述钢板桩均插打完成后，再对多片所述钢板桩进行合拢施工。本发明与现有技术相比具有以下优点1、施工方法步骤简单、实现方便且施工成本较低，施工工期短，施工效率高。2、各施工步骤设计合理，先根据设计计算确定围堰轮廓线位置并测量定位同时， 确定钢板桩嵌入岩面以下的深度；再利用施工平台，按照设计要求，采用冲击钻孔方法沿钢板桩围堰轮廓线咬合钻孔，最终形成沿围堰轮廓线的石槽；之后，采用河沙回填石槽并高出原河床面，形成软质基层；然后，逐根插打钢板桩使其嵌入石槽内的软质基层中，且插打完钢板桩后实现钢板桩围堰合拢；最后，进行围堰水下混凝土封底，安装内支撑，抽水进行承台基础作业。3、施工效果好，将钢板桩良好的隔水性能与安装槽(内填河沙软质基层)对钢板桩下端有力的约束作用相结合，使得围堰的整体受力合理，稳定性增强，较其它围护结构施工更为经济、简捷且高效。同时，回填入安装槽内的泥沙具有防漏水功能，其与封底混凝土组成一个严密的防漏水结构。4、实用价值高，其有效解决了传统的钢板桩围堰只能在软弱地层应用的缺陷，采用在裸岩河床冲击咬合钻孔的方法，沿钢板桩围堰水平投影的轮廓线形成石槽，然后向石槽中回填河沙，形成人造的且钢板桩可嵌入的地层，解决了钢板桩无法直接嵌入水中裸岩河床的施工难题。5、通过对钻孔深度及石槽宽度的设计及施工控制，既解决了钢板桩嵌入生根问题，同时由于钢板桩嵌入段受到回填沙及石槽的有效约束，与传统钢板桩施工工艺相比，大大减小了钢板桩嵌入基坑地面以下的深度。综上所述，本发明方法步骤简单、施工成本较低、施工效率高且施工效果好，采用在裸岩河床先行成槽并回填河沙后再插打钢板桩的施工方法，将钢板桩围堰良好的隔水性能与石槽填沙对嵌入钢板桩的有力约束作用相结合，解决了钢板桩围堰无法在裸岩表面 “生根”(直接嵌入裸岩河床)的施工难题，具有省时、便捷、高效、实用、易于控制等优点。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明的施工方法流程框图。图2为本发明的施工状态参考图。图3为本发明进行围堰底部安装槽钻孔施工时所施工多个冲击钻孔的布设位置示意图。图4为本发明所施工完成围堰底部安装槽的结构示意图。图5为本发明安装槽回填河沙后所形成软质基层的结构示意图。图6为本发明围堰合拢后的结构示意图。图7为本发明所用围堰中相邻两片钢板桩之间的咬合状态示意图。附图标记说明1-围堰；2-钢板桩；3-水中裸岩；4-冲击钻孔； 5-四周轮廓线； 6-咬合槽；7-软质基层； 8-围檩；9-安装槽；10-内支撑。
具体实施例方式如图1、图2、图6及图7所示，本发明所述的水中裸岩基础施工用钢板桩围堰施工方法，所用围堰1由多片依次紧密相接的钢板桩2围成，所述围堰1为紧固嵌入水中裸岩3 内且用于施工水中承台基础的钢板桩围堰，且该方法包括以下步骤步骤一、围堰结构尺寸及施工位置确定根据需施工水中承台基础的结构、尺寸和施工位置，并结合施工地点的河床地质和水文情况以及围堰施工时需预留的作业空间，确定所述围堰1的结构、尺寸、施工位置和底部嵌入水中裸岩3内的嵌入深度，并根据所确定围堰1的结构和尺寸确定施工围堰1所用单片钢板桩2的数量、尺寸及型号；之后，根据所确定围堰1的施工位置且采用常规的水上施工测量放线方法，对围堰1的四周轮廓线5进行测量放样。本实施例中，所述围堰1的形状为矩形。结合图6、图7，多片所述钢板桩2，的结构和尺寸均相同，多片所述钢板桩2均为横截面为U字形的桩片，且所述钢板桩2的左右两侧对称设置有咬合槽6，相邻两片钢板桩2
通过咬合槽6进行紧固连接且相邻两片钢板桩2连接组成一个横截面形状为“Π^”形的围
堰组成单元，所述围堰1的侧壁横截面为矩形波形状。实际进行连接时，相邻两片钢板桩2 的咬合槽6紧固咬合，并形成一个围堰组成单元。
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步骤二、围堰底部安装槽钻孔施工沿步骤一中测量放样出的四周轮廓线5，采用冲击式钻孔设备由上至下在水中裸岩3上钻取多个冲击钻孔4，多个所述冲击钻孔4依次连接形成一个供围堰1底部固定的安装槽9，相邻两个所述冲击钻孔4相互咬合且各冲击钻孔4的深度均不小于所布设位置处围堰1底部嵌入水中裸岩3内的深度，所述安装槽9的宽度不小于围堰1的侧壁厚度。实际施工过程中，步骤二中进行围堰底部安装槽9钻孔施工之前，需先按照常规水上施工平台的搭设方法，搭设一个供多个冲击钻孔4钻孔施工用的施工平台。之后，利用所述施工平台，便可简便、快速完成多个冲击钻孔4的钻孔施工过程。本实施例中，步骤二中所述安装槽9的宽度大于围堰1的侧壁厚度，，且所述安装槽9的中心线与四周轮廓线5相重合。步骤二中多个所述冲击钻孔4均为圆形钻孔且其内径均相同，多个所述冲击钻孔4呈均勻布设。步骤三、围堰底部安装槽回填施工采用河沙对步骤二中所述的安装槽9进行回填，且内部填满河沙的安装槽9形成一个对围堰1底部进行限位固定的软质基层7。本实施例中，采用河沙对步骤二中所述的安装槽9进行回填时，回填高度不低于回填位置处的原河床面。步骤四、围堰施工参照步骤二中测量放样出的四周轮廓线5，且按常规水中承台基础的围堰施工方法进行多片钢板桩2的插打及合拢施工，并形成合拢后的闭合围堰1。本实施例中，所述围堰1合拢后，采用抽水机和水下开挖设备在围堰1内部进行抽水和水下开挖，直至开挖至水中承台基础的底部标高位置；且在抽水和水下开挖过程中，采用由上至下边进行抽水或水下开挖边安装内支撑10的方式，在围堰1内部安装多道内支撑 10。之后，再按照常规水中承台的施工方法，完成所述水中承台基础的施工过程。本实施例中，所述内支撑10为水平支撑且其数量为两道，所述内支撑10与围堰1 的内壁之间通过围檩8进行连接。所述围堰1合拢后且采用抽水机和水下开挖设备在围堰1内部进行抽水和水下开挖之前，应对需施工水中承台基础底部标高处的围堰1内侧水下区域进行混凝土封底。本实施例中，进行多片钢板桩2的插打及合拢施工时，应先沿围堰1的四周轮廓线 5，对多片所述钢板桩2进行逐片插打，并使得各片钢板桩2均按步骤一中所确定的嵌入深度嵌入所述软质基层7内；且待多片所述钢板桩2均插打完成后，再对多片所述钢板桩2进行合拢施工。以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
权利要求
1.一种水中裸岩基础施工用钢板桩围堰施工方法，所用围堰(1)由多片依次紧密相接的钢板桩⑵围成，所述围堰⑴为紧固嵌入水中裸岩(3)内且用于施工水中承台基础的钢板桩围堰，其特征在于该方法包括以下步骤步骤一、围堰结构尺寸及施工位置确定根据需施工水中承台基础的结构、尺寸和施工位置，并结合施工地点的河床地质和水文情况以及围堰施工时需预留的作业空间，确定所述围堰(1)的结构、尺寸、施工位置和底部嵌入水中裸岩(3)内的嵌入深度，并根据所确定围堰(1)的结构和尺寸确定施工围堰(1)所用单片钢板桩O)的数量、尺寸及型号；之后， 根据所确定围堰(1)的施工位置且采用常规的水上施工测量放线方法，对围堰(1)的四周轮廓线(5)进行测量放样；步骤二、围堰底部安装槽钻孔施工沿步骤一中测量放样出的四周轮廓线(5)，采用冲击式钻孔设备由上至下在水中裸岩( 上钻取多个冲击钻孔G)，多个所述冲击钻孔(4)依次连接形成一个供围堰⑴底部固定的安装槽(9)，相邻两个所述冲击钻孔⑷相互咬合且各冲击钻孔的深度均不小于所布设位置处围堰(1)底部嵌入水中裸岩(3)内的深度， 所述安装槽(9)的宽度不小于围堰⑴的侧壁厚度；步骤三、围堰底部安装槽回填施工采用河沙对步骤二中所述的安装槽(9)进行回填， 且内部填满河沙的安装槽(9)形成一个对围堰(1)底部进行限位固定的软质基层(7)；步骤四、围堰施工参照步骤二中测量放样出的四周轮廓线(5)，且按常规水中承台基础的围堰施工方法进行多片钢板桩O)的插打及合拢施工，并形成合拢后的闭合围堰(1)。
2.按照权利要求1所述的一种水中裸岩基础施工用钢板桩围堰施工方法，其特征在于步骤二中进行围堰底部安装槽钻孔施工之前，需先按照常规水上施工平台的搭设方法， 搭设一个供多个冲击钻孔(4)钻孔施工用的施工平台。
3.按照权利要求1或2所述的一种水中裸岩基础施工用钢板桩围堰施工方法，其特征在于步骤二中所述安装槽(9)的宽度大于围堰(1)的侧壁厚度，且所述安装槽(9)的中心线与四周轮廓线(5)相重合。
4.按照权利要求1或2所述的一种水中裸岩基础施工用钢板桩围堰施工方法，其特征在于步骤三中所述的采用河沙对步骤二中所述的安装槽(9)进行回填时，回填高度不低于回填位置处的原河床面。
5.按照权利要求1或2所述的一种水中裸岩基础施工用钢板桩围堰施工方法，其特征在于步骤二中多个所述冲击钻孔(4)均为圆形钻孔且其内径均相同，多个所述冲击钻孔 (4)呈均勻布设。
6.按照权利要求1或2所述的一种水中裸岩基础施工用钢板桩围堰施工方法，其特征在于多片所述钢板桩(2)的结构和尺寸均相同，多片所述钢板桩(2)均为横截面为U字形的桩片，且所述钢板桩⑵的左右两侧对称设置有咬合槽(6)，相邻两片钢板桩⑵通过咬合槽(6)进行紧固连接且相邻两片钢板桩( 连接组成一个横截面形状为“Π^”形的围堰组成单元，所述围堰(1)的侧壁横截面为矩形波形状。
7.按照权利要求1或2所述的一种水中裸岩基础施工用钢板桩围堰施工方法，其特征在于步骤四中所述围堰(1)合拢后，采用抽水机和水下开挖设备在围堰(1)内部进行抽水和水下开挖，直至开挖至水中承台基础的底部标高位置；且在抽水和水下开挖过程中，采用由上至下边进行抽水或水下开挖边安装内支撑(10)的方式，在围堰(1)内部安装多道内支撑(10)。
8.按照权利要求7所述的一种水中裸岩基础施工用钢板桩围堰施工方法，其特征在于步骤四中围堰(1)合拢后且采用抽水机和水下开挖设备在围堰(1)内部进行抽水和水下开挖之前，应对需施工水中承台基础底部标高处的围堰(1)内侧水下区域进行混凝土封底。
9.按照权利要求1或2所述的一种水中裸岩基础施工用钢板桩围堰施工方法，其特征在于步骤四中进行多片钢板桩O)的插打及合拢施工时，应先沿围堰(1)的四周轮廓线 (5)，对多片所述钢板桩(2)进行逐片插打，并使得各片钢板桩(2)均按步骤一中所确定的嵌入深度嵌入所述软质基层(7)内；且待多片所述钢板桩( 均插打完成后，再对多片所述钢板桩(2)进行合拢施工。
全文摘要
本发明公开了一种水中裸岩基础施工用钢板桩围堰施工方法，所用围堰由多片依次紧密相接的钢板桩围成，围堰为紧固嵌入水中裸岩内且用于施工水中承台基础的钢板桩围堰，该方法包括以下步骤一、围堰结构尺寸及施工位置确定；二、围堰底部安装槽钻孔施工沿围堰的四周轮廓线，采用冲击式钻孔设备钻取多个咬合钻孔并相应形成供围堰底部固定的安装槽；三、围堰底部安装槽回填施工采用河沙对安装槽进行回填；四、围堰施工对多片钢板桩进行插打及合拢施工，并形成合拢后的闭合围堰。本发明方法步骤简单、施工成本较低、施工效率高且施工效果好，解决了钢板桩围堰无法直接嵌入裸岩河床的施工难题。
文档编号E02D19/04GK102392458SQ20111031502
公开日2012年3月28日 申请日期2011年10月17日 优先权日2011年10月17日
发明者廖文华, 徐宏, 曹义昌, 朱宝君, 胡文俊, 范恒秀 申请人:中铁一局集团有限公司