专利名称：一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上固定钢护筒的施工方法
一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上固定钢护筒的施工方技术领域
本发明属于桥梁施工领域，具体涉及一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上固定钢护筒的施工方法。
背景技术：
随着社会经济的发展，对于便捷交通的需求愈加强烈，建造于各种地质上的桥梁工程也越来越多。以往的桥梁一般都建造在具有较厚覆盖层的江河和湖泊上，在这种地质条件下，一般在钢护筒就位后，通过打桩锤插打钢护筒至覆盖层设计标高。但是，有很多江河、湖泊和海洋地质状况为倾斜裸岩面和浅覆盖层倾斜岩面，在此种地质条件下钻孔桩施工的难点是钢护筒的定位安装以及护筒底口漏浆处理，如采用传统方法施工，由于水流、风浪和风荷载的作用和影响，钢护筒桩基的稳定性无法得到保证，从而影响钢护筒的安全性能和主体工程的施工进度。
针对上述无覆盖层陡峭裸岩的地质情况，现有技术常采用水下爆破、人造覆盖层、 导管架、岩面预成孔嵌埋钢管等方案。
水下爆破武广客运专线某重点大桥工程，水中墩位处水深18m，裸岩面倾斜成 35°，采用钻孔平台方案，首先将倾斜的岩面爆破整平，再布置钢护筒，向河床上抛填沙袋埋设护筒，依托近墩处的已有桩来稳定平台，从而形成钻孔桩平台。此方案需水下爆破，清渣工作量大，周期大，造价高，并需既有桩来维持平台的稳定。
人造覆盖层柳州柳江上某大桥工程，水中墩位处水深15m，裸岩面倾斜成15°， 采用钻孔平台方案，先在墩位处抛填3m厚土袋，再插打钢管桩。人造覆盖层方案需在平台范围内抛填大量土袋，工程量大，施工成本高。
导管架上海某海上大桥近岛段工程，桥位海床为浅覆盖层和裸岩，采用导管架栈桥为水中施工通道，采用导管架平台作为水中主墩的钻孔平台，施工时用多根直径I. Irn的钢管在陆上连成导管架，再船运至墩位处，用大1500t吊船吊放安装，此方案需大吨位吊船和工作船，用钢量大，施工周期较长。
岩面预成孔嵌埋钢管浙江某大桥的水中墩施工水深26m，河床无覆盖层，岩面呈 45°倾斜，栈桥、平台施工采用预成孔嵌埋钢护筒固定的施工方案，即在栈桥钢管桩位置用大于管桩直径的冲击钻机预成孔，放入钢管桩后在预成孔内的管桩外浇注水下混凝土，将其直接稳固在岩层中，钢护筒也采用类似方法布置。此方案施工周期较长，需在浮式平台上作业，水位需较稳定，流速不大。
综上所述，以上方案均存在工作量大、施工周期长、成本大等缺点。
因此本领域的技术人员急需一种可有效解决钢护筒与陡峭坚硬裸岩河床的连接问题的方法，同时可以达到施工周期短、成本低、安全高效的目的。发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上固定钢护筒的施工方法，该施工方法通过在岸上将所述钢护筒底口以及钢围圈预切割成与所述陡峭裸岩面相匹配的形状，在钢护筒底部、钢护筒与钢围圈之间浇筑水下混凝土，形成钢护筒的稳定基座，以使所述钢护筒稳固于陡峭裸岩面上。
本发明目的实现由以下技术方案完成一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上固定钢护筒的施工方法，涉及陡峭裸岩面，其特征在于至少包括如下步骤确定钢护筒在所述陡峭裸岩面上的安装位，并通过水下测深仪测量其位置参数；选择钢护筒，并使钢护筒安装端的底口形状尺寸与所测量的所述安装位的相关位置参数匹配；同时在所述钢护筒底部通过型钢支架焊接一钢围圈； 沉降所述钢护筒及其钢围圈于所述安装位，其后在所述钢护筒内、所述钢护筒与钢围圈之间浇筑水下混凝土，最后填充满所述钢护筒底部及钢围圈内部，形成稳定的钢护筒基座，用以进行后续钻孔灌注桩施工。
所述钢围圈直径大于所述钢护筒直径Im 3m。
当所述钢护筒及钢围圈沉降于所述陡峭裸岩面上之后，潜水员下水利用干拌混凝土袋封堵所述钢围圈与所述陡峭裸岩面之间的缝隙。
当安装所述钢护筒以及进行水下混凝土浇筑时，通过在水下采用探测仪用以检查所述钢护筒着床情况及水下混凝土的浇筑情况。
所述钢护筒通过一导向架用以限位下放至所述陡峭裸岩面上，所述的导向架上设置有纠偏千斤顶，当所述水下探测仪检查到所述钢护筒平面位置及垂直度存在偏差时通过所述纠偏千斤顶进行调节，直至所述钢护筒中心偏差不大于80_。
在所述钢护筒内浇筑水下混凝土时，灌注至钢围圈顶即停止。
所述钢围圈的最小闻度不小于80cm。
本发明的优点是，采用水下探测技术并通过探测数据在岸上预切割钢护筒及其钢围圈的底口使其与陡峭裸岩面相匹配，安全快捷，减少深潜水作业量，降低施工风险；在钢护筒底部、钢护筒与钢围圈之间浇筑水下混凝土，形成钢护筒的稳定基座，以使钢护筒稳固于陡峭裸岩面上，可有效防止钢护筒底口的漏浆，施工周期短、成本低、安全高效，保证了深水大直径钻孔桩施工顺利完成。
图I为本发明的结构示意图；图2为本发明中导向架上的纠偏千斤顶布置示意图；图3为本发明中钻孔桩施工工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解如图1-3，图中标记1-7分别为钢护筒I、钢围圈2、干拌混凝土袋3、陡峭裸岩面4、水下混凝土 5、导向架6、纠偏千斤顶7。
实施例本实施例具体涉及一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上固定钢护筒的施工方法。本实施例将结合黔江特大桥工程为例进行详细说明，工程位于广西黔江，江深水急，河流两侧岸坡地形起伏大，岸坡局部见基岩外露，河床岩面倾斜为25° 60°之间不等；其主桥为106+200+106m三跨预应力混凝土连续刚构，3#、4#墩是连续刚构的水中主墩， 两墩结构相同，承台为纺锤形轮廓，每墩布置3排共15根Φ2. 5m嵌岩钻孔桩，桩基要求整体嵌入完整中风化白云岩(frk=80MPa)不小于10m，采用水下C40混凝土。
如图1-3所示，以下为在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上固定钻孔桩钢护筒的具体施工步骤①首先采用注浆嵌岩锚杆技术在桥墩位置处搭设构架式钻孔平台，在所述的构架式钻孔平台上安装导向架6，在导向架6的四个角上分别设置有纠偏千斤顶7用以调节钢护筒I 的位置，其中导向架6位于钢护筒I的河床安装位的正上方。
②在钢护筒I安装之前，将测深仪的探头及导线固定在金属杆上，其探头设于水面下30cm用于检测安装位的位置参数，沿已安装好的导向架八等分点测量陡峭裸岩面4的高差，根据测得的各点水深可确定钢护筒I的长度及其底口高差，根据该底口高差在岸上将钢护筒I的底口形状尺寸切割成与陡峭裸岩面4相匹配，其中所述的水下测深仪具体型号为HD-360便携式测深仪；同时在陡峭裸岩面4上安装架设一水下探测仪，该水下探测仪可以将水下岩面情况以影像的方式显示出来，具体用于后续的钢护筒I的水下安装、水下混凝土 5的浇筑工程中，检查钢护筒I的着床情况以及水下混凝土 3浇筑情况，代替了潜水员的作业。
③选择水流平稳时安装钢护筒1，起重机通过导向架6安装底节钢护筒1，下放至水面，小型运输船装载钢围圈2至钢护筒I的底口，焊接型钢支架，将钢围圈2固定在钢护筒I的底口 ；起重机继续下放钢护筒1，将底节钢护筒I固定在构架式平台顶面，接长钢护筒1，重复上述步骤，直至钢护筒I、钢围圈2着床；其中所述的钢围圈2由钢板卷制而成，其亦根据水下测深仪所测得的数据在岸上将其底口切割成与陡峭裸岩面4相匹配的形状，其半径小于1/2钻孔桩中心距离，大于钢护筒I的半径O. 5 1. 5m，根据河床岩层倾斜状况， 最小高度不小于80cm。
④检查钢护筒平面位置、垂直度，若有偏差通过导向架6对角纠偏千斤顶7进行调节，直至满足钢护筒I的中心与钻孔桩中心平面位置偏差不大于80_，钢护筒I在竖直方向的倾斜度不大于1%。利用水下探测器检查钢护筒I、钢围圈2的着床情况。
⑤其后派潜水员利用干拌混凝土袋3封堵钢围圈2与陡峭裸岩面4之间的缝隙。
⑥通过垂直导管法浇筑钢围圈2与钢护筒I之间、钢护筒I内水下C30混凝土 5， 在水下混凝土 5浇筑过程中利用水下探测器观察混凝土浇筑状况；当灌注至钢围圈2的顶部时即停止，其后继续灌注钢护筒I内水下混凝土 5，以利钻进过程中，抵抗陡峭裸岩面4。
⑦最后进行钻孔灌注粧的施工。
本项目创新的将水下探测辅助技术应用于钢护筒安装，用水下测深仪测量钢护筒在陡峭裸岩面上安装位的位置参数，在岸上提前切割钢护筒底口代替深潜水(34m)切割； 用水下探测器遥控检查代替深潜水检查，减少了高危险、高强度、专业性强的深潜水作业。 同时采用水下围堰技术，即浅水区潜水员在钢护筒底口周围堆码混凝土袋、深水区在护筒底口安装钢围圈形成水下围堰，再在围堰内浇筑水下混凝土以锚固护筒，解决了钻孔桩钢护筒底口固定及钻孔时漏浆的技术难题。
权利要求
1.一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上固定钢护筒的施工方法，涉及陡峭裸岩面，其特征在于至少包括如下步骤 确定钢护筒在所述陡峭裸岩面上的安装位，并通过水下测深仪测量其位置参数；选择钢护筒，并使钢护筒安装端的底口形状尺寸与所测量的所述安装位的相关位置参数匹配；同时在所述钢护筒底部通过型钢支架焊接一钢围圈； 沉降所述钢护筒及其钢围圈于所述安装位，其后在所述钢护筒内、所述钢护筒与钢围圈之间浇筑水下混凝土，最后填充满所述钢护筒底部及钢围圈内部，形成稳定的钢护筒基座，用以进行后续钻孔灌注桩施工。
2.根据权利要求I所述的一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上固定钢护筒的施工方法，其特征在于所述钢围圈直径大于所述钢护筒直径Im 3m。
3.根据权利要求I所述的一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上固定钢护筒的施工方法，其特征在于当所述钢护筒及钢围圈沉降于所述陡峭裸岩面上之后，潜水员下水利用干拌混凝土袋封堵所述钢围圈与所述陡峭裸岩面之间的缝隙。
4.根据权利要求I所述的一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上固定钢护筒的施工方法，其特征在于当安装所述钢护筒以及进行水下混凝土浇筑时，通过在水下采用探测仪用以检查所述钢护筒着床情况及水下混凝土的浇筑情况。
5.根据权利要求I或4所述的一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上固定钢护筒的施工方法，其特征在于所述钢护筒通过一导向架用以限位下放至所述陡峭裸岩面上，所述的导向架上设置有纠偏千斤顶，当所述水下探测仪检查到所述钢护筒平面位置及垂直度存在偏差时通过所述纠偏千斤顶进行调节，直至所述钢护筒中心偏差不大于80_。
6.根据权利要求I所述的一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上固定钢护筒的施工方法，其特征在于在所述钢护筒内浇筑水下混凝土时，灌注至钢围圈顶即停止。
7.根据权利要求I或6所述的一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上固定钢护筒的施工方法，其特征在于所述钢围圈的最小1 度不小于80cm。
全文摘要
本发明属于桥梁施工领域，具体涉及一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上固定钢护筒的施工方法。其具体方案如下测量钢护筒在陡峭裸岩面安装位上的位置参数，并使钢护筒安装端底口形状尺寸与所测量的安装位的相关位置参数匹配，并在其底口安装钢围圈；沉降钢护筒及其钢围圈于安装位，在钢护筒内浇筑水下混凝土并绕流充填满钢护筒底部及钢围圈内部，形成稳定的钢护筒基座。本发明的优点是，通过采用水下探测技术结合在岸上预切割钢护筒底口，减少了深潜水作业量及施工风险；同时通过在钢护筒底部及其钢围圈内浇筑水下混凝土，形成钢护筒的稳定基座，以使钢护筒稳固于陡峭裸岩面上，防止其底口漏浆，缩短了施工工期并降低了成本。
文档编号E02D5/38GK102979090SQ201210536080
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月13日 优先权日2012年12月13日
发明者刘学明, 文献, 褚文景, 郑亚民, 陈军, 曾彬, 李大宽 申请人:中铁上海工程局第二工程有限公司