一种深水基岩裸露河床区的钢混组合围堰施工方法与流程

本发明属于围堰施工领域，涉及一种水中基础围堰施工方法，特别涉及一种深水基岩裸露河床区的钢混组合围堰施工方法。

背景技术：

桥梁承台施工需要利用围堰来提供作业干环境，当深水(10m以上)多采用双壁钢围堰进行水中基础施工，该工法已成为现代大跨度桥梁大体积深水基础施工的主要方法。双壁钢围堰施工需根据不同地质、通航条件、水深、基础体积及河水流速等特殊环境优化围堰设计施工方案，既确保、准确下沉到位、封底严密、钻孔平台搭设及大体积混凝土施工等安全质量满足要求，又需加快进度，节约施工成本。当遇到河床基岩裸露的深水基础施工时，一般采用水下爆破技术对基础进行爆破开挖，然后将双壁钢围堰浮运下放到设计标高进行施工。但采用这种传统施工方法往往存在以下问题：

1、传统双壁围堰下放作业需要对基岩进行水下爆破，围堰加工难度大、施工需要大量船机设备、且回收困难，成本大，工期长；

2、传统双壁钢围堰进行施工，需要大厚度封底混凝土以满足抽水后的基底稳定性要求(一般水深增加2～3m，封底混凝土需要增加1m)，这样便大大增加了基坑开挖的深度，进一步要求围堰更深锚固长度，基坑开挖过程中的安全风险成倍增加；

3.传统双壁钢围堰进行施工，岩石基础爆破开挖施工难度很大，工程造价很高，要求的施工工期很长。

4、水下爆破在围堰还没有封闭时施工，与周围水体联通，环境污染严重，限制了该工法在水生态保护区应用。

因此有必要设计一种深水基岩裸露河床区专用围堰及相应的施工方法，以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的是针对传统双壁钢围堰水下爆破基岩开挖施工难度大，工期长，造价高等的技术缺陷，提供一种工艺简单，成本低，更加环保的新型钢混组合围堰及施工方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种深水基岩裸露河床区的钢混组合围堰施工方法，钢混组合围堰包括咬合桩围堰和设于咬合桩围堰顶部的双壁钢围堰，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、搭建水上施工平台，施工主体结构桩后，根据围堰形状和大小在水底进行咬合桩围堰施工，咬合桩围堰由咬合桩a和咬合桩b交错排列组成，并在咬合桩b顶部设置连接用的加劲型钢；

步骤二、按照围堰大小、形状以及施工区域水深，制作双壁钢围堰，所述双壁钢围堰的的围堰壁上部为现有技术传统结构的常规段，下部为连接段，连接段底部中空，在连接段顶部侧壁上设有用于浇注混凝土的浇筑孔；

步骤三、将双壁钢围堰通过水上浮运至咬合桩围堰上方；

步骤四、通过定位船准确定位对准，并在双壁钢围堰的围堰钢壁板空仓内灌水下沉，将水面上的双壁钢围堰下沉置于咬合桩围堰顶面；

步骤五、通过浇筑孔往连接段内浇注混凝土，将连接段内水置换出来，混凝土凝固后，即完成钢混组合围堰施工。

作为改进，步骤一中，搭建水上施工平台为搭设水上钻孔平台，并通过钢管桩支撑锚固在河床基岩上。

作为改进，咬合桩围堰施工时，先施工咬合桩a，然后在相邻咬合桩a间隔区域施工咬合桩b，形成连续封闭的咬合桩墙围堰。

作为改进，咬合桩a施工时，在咬合桩a所在桩孔位置布置有钢护筒，钢护筒采用插打法打入水下基岩内，使钢护筒伸入到岩石设计位置与岩石锚固，在钢护筒内采用大功率旋挖钻成孔，再下放钢筋笼并灌注缓凝混凝土。

作为改进，在咬合桩a施工浇注缓凝混凝土初凝后，用套管回旋切割相邻的咬合桩a叠和区形成咬合桩b桩孔，然后下放钢筋笼灌注混凝土形成咬合桩b，并在咬合桩b顶插入用于连接的加劲型钢。

作为改进，所述双壁钢围堰为矩形围堰，矩形围堰的围堰壁由内外钢壁板通过中间钢桁架相连组成，围堰壁的常规段底部设有封闭钢板，形成能够浮在水面的箱型结构，连接段底部为开放端，连接段顶部侧面的钢壁板设有浇筑孔，连接段浇注时，混凝土从其中一个浇筑孔进，水从其他浇筑孔出来，完成水和混凝土的置换，置换完后，混凝土凝固，在双壁钢围堰和咬合桩围堰之间形成密封的连接结构。

作为改进，所述双壁钢围堰的常规段的内外两侧钢壁板之间还设有若干隔板，通过隔板将常规段的内外两侧钢壁板之间空间分割成若干独立的空仓，通过往空仓注水量和注水速度，可以调整双壁钢围堰下沉的姿态和速度。

作为改进，所述矩形围堰的两个长边围堰壁内侧通过内支撑加固，所述内支撑为由多根支撑杆相连组成的型钢支撑结构，型钢支撑结构在竖向每3m～5m间隔分层设置。

作为改进，型钢支撑结构在与钢壁板的平面方向上，多根支撑杆呈菱形或矩形分布。

作为改进，所述加劲型钢为工字钢、槽钢、h型钢或方钢制成。

本发明与传统围堰施工主要区别以及具有的有益效果是：

(1)本发明将水上桥墩施工由水下爆破变为干环境封闭爆破，施工难度减低，爆破对水平无污染；(2)由于咬合桩围堰锚固，抗渗能力强，且承台下为基岩，可减小甚至取消传统双壁钢围堰施工必须的封底混凝土，进一步减小了基岩的爆破开挖工程量和封底混凝土工程量和围堰的工程数量；(3)用钢筋混凝土咬合桩围堰代替下部区段双壁钢围堰，工程造价降低客观。本发明通过一种深水基岩裸露河床区钢混组合围堰及其施工方法，与传统双壁钢围堰相比，工程难度大大减低，施工周期缩短，施工风险减低，环境污染可控，工程造价节约，是一种在深水基岩裸露河床区基础施工很有竞争力的施工方法。

附图说明

图1是本发明钢混组合围堰立面示意图。

图2是本发明咬合桩围堰和双壁钢围堰连接关系示意图。

图3是本发明咬合桩围堰和双壁钢围堰连接关系立面示意图。

图4是本发明钢混组合围堰平面示意图。

图5是本发明下部的咬合桩围堰平面示意图。

图6是本发明上部的双壁钢围堰平面示意图。

图7是本发明施工工艺流程的承台桩基施工示意图。

图8是本发明施工工艺流程之下部的咬合桩围堰施工示意图。

图9是本发明施工工艺流程之上部的双壁钢围堰施工示意图。

图10是本发明施工工艺流程之双壁钢围堰和咬合桩围堰组合连接示意图。

1-空仓，2-混凝土，4-基岩，5-施工水位，6-钢护筒，7-锥口混凝土灌注导管，11-钢壁板，12-钢支撑，13-内支撑，14-连接段，15-混凝土，16-常规段，17-浇筑孔，18-隔板，19-双壁钢围堰，21-咬合桩围堰，211-咬合桩a，212-咬合桩b，22-加劲型钢，23-封闭钢板，31-承台，32-主体结构桩，33-桥墩，51-水上钻孔平台，52-钢管桩。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的方式和实施步骤进一步的说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

如图1至图6所示，本发明公开了一种深水基岩裸露河床区的钢混组合围堰，主要由上部的双壁钢围堰19和下部的咬合桩围堰21组合而成。主要施工原理为：采用桩基施工下部入岩石段咬合桩围堰21，充分发挥桩锤易于穿过基岩4的工艺优点，通过单桩叠和形成钢筋混凝土咬合桩围堰，然后再按照传统的方法施工上部的双壁钢围堰19，并与下部的咬合桩围堰21通过加劲型钢22进行连接，形成封闭的钢混组合围堰，然后抽干钢混组合围堰内的水，在干作业环境下完成基岩4爆破，承台31施工。

其中，如图4和图5所示，所述咬合桩围堰21为钢筋混凝土桩墙围堰，其有效厚度大于上部双壁钢围堰19的围堰壁厚。咬合桩围堰21由咬合桩a211、咬合桩b212交错排列，咬合叠置而形成无缝的钢筋混凝土连续封闭的“桩墙”围堰。

如图2和图3所示，所述双壁钢围堰19的围堰壁由内外两侧钢壁板11通过中间钢桁架相连组成，双壁钢围堰19的围堰壁常规段16底部设有封闭钢板23，保证围堰浮运时不进水，增加悬浮力，形成能够浮在水面的箱型结构，连接段14底部为开放端，并且连接段14顶部侧面的钢壁板11设有浇筑孔17，连接段14浇注时，混凝土15从其中一个浇筑孔17进，水从其他浇筑孔17出来，完成水和混凝土15的置换，置换完后，混凝土15凝固，在双壁钢围堰19和咬合桩围堰21之间形成密封的连接结构。所述双壁钢围堰19的常规段16的内外两侧钢壁板11之间还设有若干隔板18，通过隔板18将常规段16的内外两侧钢壁板11之间空间分割成若干独立的空仓1，通过往空仓1注水量和注水速度，可以调整双壁钢围堰19下沉的姿态和速度，进而保证双壁钢围堰19下降时的稳定以及便于双壁钢围堰19和咬合桩围堰21位置的连接。

如图4所示，一般双壁钢围堰19整体截面为矩形，为了增加双壁钢围堰19整体强度，还可以在矩形的矩形围堰的两个长边围堰壁之间设置内支撑13，在矩形四个角的相连边之间设置用于增加支撑强度的钢支撑12。所述内支撑13为由多根支撑杆相连组成的型钢支撑结构，型钢支撑结构在竖向每3m～5m间隔分层设置，型钢支撑结构在与钢壁板11的平面方向上，多根支撑杆呈菱形或矩形分布。

本发明一种深水基岩4裸露河床区钢混组合围堰，其对应的施工工艺为：

首先进行主体结构桩32施工：搭设水上钻孔平台51，并通过钢管桩52支撑锚固在河床基岩4上，然后在主体结构桩32顶位置布置钢护筒6与水体隔离，其中钢护筒6施工时可采重型冲击锤插打钢护筒6的方法，使钢护筒6伸入到岩石设计位置与岩石锚固。然后再通过钻孔冲击桩基或大功率旋挖钻施工岩石桩孔，下放钢筋笼灌注形成承台31的主体结构桩32。主体结构桩32施工完成后进行咬合桩围堰21施工，咬合桩围堰21由咬合桩a211、咬合桩b212交错排列，咬合叠置而形成无缝的钢筋混凝土连续封闭的“桩墙”围堰。施工时先施工咬合桩a211，在咬合桩a211顶位置布置有钢护筒6，然后通过钻孔冲击桩基或大功率旋挖钻施工岩石桩孔，下放钢筋笼，并灌注水下缓凝混凝土，咬合桩a211的缓凝混凝土初凝后，再用套管回旋切割相邻咬合桩a211的叠和区成孔，下放钢筋笼灌注混凝土2形成咬合桩b212，并在咬合桩b212顶插入加劲型钢22，以便与上部的双壁钢围堰19连接成整体。所述加劲型钢22多为工字钢、槽钢、h型钢或方钢，加劲型钢22下段插入咬合桩b212顶端，加强围堰的承载力，长度根据计算确定。加劲型钢22上段插入双壁钢围堰19的下部连接段14内，并通过连接段顶部侧面钢壁板上的浇筑孔，在连接段14内灌注混凝土15将上部的双壁钢围堰19和下部的咬合桩围堰21连接成整体，形成钢混组合围堰，并保证连接段14的密封不漏水。

钢混组合围堰上部下部连接完成后，抽干钢混组合围堰内积水，露天爆破开挖基岩4至承台31底，然后采用混凝土调平，进行承台31大体积混凝土的施工。承台31施工完成后，浇筑桥墩33墩身混凝土至桥墩33露出施工水位以上一定安全距离。至桥墩33施工完成后进行钢混组合围堰拆除，切割需要将双壁钢围堰19分块切割，然后逐一吊起，切割时从上至下分层交替切割拆除双壁钢围堰19的钢壁板11和内支撑13，直至封闭钢板23附近空心段平面，完成水下工程施工。