本發(fā)明屬于水上施工領(lǐng)域，涉及一種聯(lián)排式水上灌注樁裝置及施工方法。

背景技術(shù)：

沖孔灌注樁作為地基處理中的一種，在陸地上進(jìn)行施工時(shí)，技術(shù)比較成熟，具有適應(yīng)性強(qiáng)、對(duì)鄰近建筑物影響較小、抗震性能好、施工噪音小、所需設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、施工安全等優(yōu)點(diǎn)，在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。但在進(jìn)行水上沖孔灌注樁工程時(shí)，由于作業(yè)面范圍有限、缺少穩(wěn)定的施工平臺(tái)等原因，水上沖孔灌注樁施工面臨諸多問(wèn)題。如：1.由于作業(yè)面和作業(yè)環(huán)境限制，沖孔灌注樁的泥漿池和沉淀池?zé)o法布置；2.進(jìn)行鋼筋籠安裝和混凝土澆筑時(shí)，缺少作業(yè)平臺(tái)，起重吊車和混凝土罐車無(wú)法作業(yè)，這種情況下只能采用起重船舶、泵送車等，不僅增加費(fèi)用，而且起重船舶對(duì)作業(yè)水域的水深也有一定的要求，受限較大，對(duì)施工進(jìn)度也有一定影響；3.水上灌注樁施工對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)防控、平臺(tái)穩(wěn)定性、平面布局設(shè)計(jì)等都有較高的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有的不足，提供一種對(duì)生態(tài)環(huán)境影響小，安全隱患少的聯(lián)排式水上灌注樁裝置及施工方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

一種聯(lián)排式水上灌注樁裝置，包括施工平臺(tái)、沖孔打樁機(jī)、泥漿循環(huán)系統(tǒng)和護(hù)筒裝置，護(hù)筒裝置設(shè)在施工平臺(tái)旁邊，沖孔打樁機(jī)和泥漿循環(huán)系統(tǒng)通過(guò)焊接在護(hù)筒上固定架架設(shè)在護(hù)筒裝置上；

施工平臺(tái)，用于停放施工的設(shè)備和材料；

沖孔打樁機(jī)，用于沖打灌注樁所需的樁孔，灌注時(shí)用于懸吊漏斗及導(dǎo)管；

泥漿循環(huán)系統(tǒng)，用于將制備和循環(huán)的泥漿抽到施鉆的樁孔內(nèi)，同時(shí)將樁孔內(nèi)的廢漿引導(dǎo)到沉淀池和泥漿池中；

護(hù)筒裝置，用于引導(dǎo)鉆孔方向，隔離海水，保護(hù)孔口不坍塌，并保證孔內(nèi)泥漿水位高出地下水位或施工水位一定高度，形成靜水壓力，以保護(hù)孔壁免于坍塌。

所述的護(hù)筒裝置包括護(hù)筒、固定架和工作板，多個(gè)護(hù)筒并排連接固定在一起，在并排的鋼制的護(hù)筒兩側(cè)焊接固定架，工作板通過(guò)固定架安裝固定在護(hù)筒兩側(cè)的上部，以此作為沖孔打樁機(jī)安放工作板，減少對(duì)作業(yè)面的占用，并且完成一個(gè)灌注樁的施工后，通過(guò)牽引或吊運(yùn)將護(hù)筒移動(dòng)到下一個(gè)灌注樁施工。

所述的護(hù)筒相連部位的上端設(shè)有導(dǎo)流槽。沖孔鉆機(jī)鉆其中一個(gè)樁孔時(shí)，臨近的護(hù)筒可以分別作為泥漿池和沉淀池，泥漿泵使用三腳架架立在鋼護(hù)筒上方。對(duì)于護(hù)筒上最后一個(gè)樁孔，由于鋼護(hù)筒要高于設(shè)計(jì)頂標(biāo)高超過(guò)2m以上，因此可以將臨近已經(jīng)灌注的樁基鋼護(hù)筒作為泥漿池。

所述的泥漿循環(huán)系統(tǒng)包括三腳架、泥漿泵和水管，泥漿泵通過(guò)三腳架安裝在護(hù)筒上，水管則連接泥漿泵和鉆樁孔。

一種聯(lián)排式水上灌注樁施工方法，具體的施工步驟如下：

（1）準(zhǔn)備工作，根據(jù)需要施工的工程設(shè)計(jì)施工平臺(tái)的結(jié)構(gòu)以及施工平臺(tái)的寬度、標(biāo)高和支撐鋼管數(shù)量等結(jié)構(gòu)參數(shù)；

（2）架設(shè)施工平臺(tái)，使用振動(dòng)打樁機(jī)進(jìn)行水上打樁將支撐鋼管打入設(shè)定的位置，接著將鋼制的平臺(tái)架設(shè)在支撐鋼管上；

（3）安裝護(hù)筒，將單獨(dú)的鋼筒并排固定好并在鋼筒的上部焊接固定好工作板，然后采用振動(dòng)和錘擊下沉方法將并排固定好的鋼筒固定到所需的地方；

（4）設(shè)置導(dǎo)流槽，在打設(shè)好的鋼護(hù)筒上開槽，使用鋼板將相鄰鋼護(hù)筒連接，形成導(dǎo)流槽。

（5）將沖孔打樁機(jī)放置到護(hù)筒兩側(cè)的工作板上，泥漿循環(huán)系統(tǒng)通過(guò)三腳架架設(shè)在護(hù)筒的上面；

（6）鉆樁孔，施工過(guò)程中根據(jù)不同土質(zhì)采取不同的工藝進(jìn)行施工；

（7）清理，向樁孔內(nèi)加入粘土和膨潤(rùn)土然后用樁錘在樁孔底上下沖運(yùn)造漿，清樁孔時(shí)測(cè)量錘在樁孔內(nèi)上下拉動(dòng)無(wú)阻力感，而且泥漿比重等各項(xiàng)指標(biāo)符合規(guī)范要求時(shí)，即為清樁孔完成；

（8）安裝鋼筋籠，將加工好的鋼籠吊運(yùn)到清理后的樁孔，鋼筋籠入樁孔后為確保位置準(zhǔn)確，要求入樁孔后再拉出樁位十字線進(jìn)行鋼筋籠對(duì)正校中，同時(shí)對(duì)準(zhǔn)樁孔位時(shí)要輕放和慢放，若遇阻礙，則通過(guò)慢慢拉起再慢慢放下并且旋轉(zhuǎn)使之下放，起到防止碰撞樁孔壁而引起樁孔壁坍塌；

（9）澆筑混凝土，采用直升導(dǎo)管法進(jìn)行水下混凝土澆筑，澆筑時(shí)混凝土罐車通過(guò)施工平臺(tái)，將混凝土自卸到儲(chǔ)料斗內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)管澆筑到到樁孔的底部；開灌前要求保證儲(chǔ)料斗內(nèi)必須有足夠多導(dǎo)管的底端一次性埋入水下的混凝土（混凝土的深度≥1.0m）儲(chǔ)存量。

（10）撤離沖孔打樁機(jī)和泥漿循環(huán)系統(tǒng)，移到下一個(gè)樁孔進(jìn)行施工，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后拆除護(hù)筒。

步驟（1）所述的準(zhǔn)備工作具體步驟還包括如下：a、根據(jù)灌注樁施工需求，設(shè)計(jì)鋼平臺(tái)寬度、標(biāo)高、支撐鋼管數(shù)量等結(jié)構(gòu)參數(shù)；b、分析工程各類參數(shù)信息，包括施工平臺(tái)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、梁截面參數(shù)、土層參數(shù)、荷載參數(shù)和支撐鋼管參數(shù)；c、通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算、仿真計(jì)算，驗(yàn)證施工平臺(tái)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)定性和承載力。

所述的步驟（6）鉆樁孔時(shí)采用隔樁跳打的方式施工。

所述的導(dǎo)管的底端內(nèi)設(shè)有隔水栓，隔水栓與導(dǎo)管末端距離為0.3-0.5m保證隔水栓能夠順利排出導(dǎo)管。

所述的步驟（3）在安裝護(hù)筒時(shí)采用施工平臺(tái)上的汽車吊吊起鋼護(hù)筒進(jìn)行安裝，將護(hù)筒緩慢插入安裝導(dǎo)向架內(nèi)，安裝好的護(hù)筒保證護(hù)筒頂端高出施工期最高水位1.3-1.8m，并考慮波浪的影響，護(hù)筒埋設(shè)深度應(yīng)綜合考慮地質(zhì)條件、護(hù)筒使用功能和穩(wěn)定要求通過(guò)計(jì)算比較確定。護(hù)筒應(yīng)置入不透水層或較密實(shí)的粉質(zhì)粘土層的護(hù)筒長(zhǎng)度不宜小于3.0m。

所述的鋼筋籠采用兩節(jié)鋼筋籠之間單面焊接而成，焊接長(zhǎng)度不小于10倍鋼筋直徑，而且保證鋼筋籠的在同一截面焊接接頭數(shù)量不超過(guò)總接頭數(shù)量的50%，保證鋼筋籠之間的軸線重合。

所述的步驟（9）澆筑混凝土?xí)r導(dǎo)管要隨著混凝土面的在樁孔內(nèi)上升，要適時(shí)提升和拆卸導(dǎo)管，同時(shí)也要保證導(dǎo)管底端距離樁孔內(nèi)混凝土面2～6m，水下混凝土灌注時(shí)應(yīng)保證連續(xù)進(jìn)行防止出現(xiàn)斷樁的情況。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明有效解決了水上灌注樁施工時(shí)作業(yè)面狹小的問(wèn)題，滿足了對(duì)于泥漿池和沉淀池的需求，同時(shí)解決了由于缺少作業(yè)平臺(tái)，導(dǎo)致起重吊車和混凝土罐車無(wú)法作業(yè)，只能采用起重船舶和泵送車進(jìn)行作業(yè)的問(wèn)題，這樣不僅增加費(fèi)用，而且起重船舶對(duì)作業(yè)水域的水深也有一定的要求，對(duì)于施工受限較大，因此影響施工進(jìn)度。

2、本發(fā)明既滿足了以水上灌注樁為基礎(chǔ)的碼頭工程建設(shè)的要求，又減少了生態(tài)環(huán)境的影響，降低了安全隱患，符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，推廣范圍廣。

附圖說(shuō)明

附圖1是實(shí)施例的聯(lián)排式水上灌注樁施工步驟示意圖；

附圖2是實(shí)施例的聯(lián)排式水上灌注樁裝置示意圖；

附圖3是實(shí)施例的護(hù)筒裝置示意圖；

附圖4是實(shí)施例的澆筑混凝土流程示意圖。

圖中標(biāo)識(shí)：1-支撐鋼管、2-平臺(tái)、3-沖孔打樁機(jī)、4-水管、5-三腳架、6-泥漿泵、7-護(hù)筒、8-工作板、9-固定架、10-導(dǎo)流槽。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

一種聯(lián)排式水上灌注樁裝置，包括施工平臺(tái)、沖孔打樁機(jī)、泥漿循環(huán)系統(tǒng)和護(hù)筒裝置，護(hù)筒裝置設(shè)在施工平臺(tái)旁邊，沖孔打樁機(jī)和泥漿循環(huán)系統(tǒng)通過(guò)焊接在護(hù)筒上固定架架設(shè)在護(hù)筒裝置上；

施工平臺(tái)，用于停放施工的設(shè)備和材料；

沖孔打樁機(jī)，用于沖打灌注樁所需的樁孔，灌注時(shí)用于懸吊漏斗及導(dǎo)管；

泥漿循環(huán)系統(tǒng)，用于將制備和循環(huán)的泥漿抽到施鉆的樁孔內(nèi)，同時(shí)將樁孔內(nèi)的廢漿引導(dǎo)到沉淀池和泥漿池中；

護(hù)筒裝置，用于引導(dǎo)鉆孔方向，隔離海水，保護(hù)孔口不坍塌，并保證孔內(nèi)泥漿水位高出地下水位或施工水位一定高度，形成靜水壓力，以保護(hù)孔壁免于坍塌。

所述的護(hù)筒裝置包括護(hù)筒、固定架和工作板，多個(gè)護(hù)筒并排連接固定在一起，在并排的鋼制的護(hù)筒兩側(cè)焊接固定架，工作板通過(guò)固定架安裝固定在護(hù)筒兩側(cè)的上部，以此作為沖孔打樁機(jī)安放工作板，減少對(duì)作業(yè)面的占用，并且完成一個(gè)灌注樁的施工后，通過(guò)牽引或吊運(yùn)將護(hù)筒移動(dòng)到下一個(gè)灌注樁施工。

所述的護(hù)筒相連部位的上端設(shè)有導(dǎo)流槽。沖孔鉆機(jī)鉆其中一個(gè)樁孔時(shí)，臨近的護(hù)筒可以分別作為泥漿池和沉淀池，泥漿泵使用三腳架架立在鋼護(hù)筒上方。對(duì)于護(hù)筒上最后一個(gè)樁孔，由于鋼護(hù)筒要高于設(shè)計(jì)頂標(biāo)高超過(guò)2m以上，因此可以將臨近已經(jīng)灌注的樁基鋼護(hù)筒作為泥漿池。正在施鉆的樁孔附近的鋼護(hù)筒內(nèi)作為泥漿池和沉淀池，在施鉆樁基另一側(cè)的鋼護(hù)筒流槽要進(jìn)行封閉，確保泥漿流到沉淀池中。

所述的泥漿循環(huán)系統(tǒng)包括三腳架、泥漿泵和水管，泥漿泵通過(guò)三腳架安裝在護(hù)筒上，水管則連接泥漿泵和鉆樁孔。

一種聯(lián)排式水上灌注樁施工方法，具體的施工步驟如下：

（1）準(zhǔn)備工作，根據(jù)工程需要設(shè)計(jì)施工平臺(tái)的結(jié)構(gòu)以及施工平臺(tái)的寬度、標(biāo)高和支撐鋼管數(shù)量等結(jié)構(gòu)參數(shù)；準(zhǔn)備工作具體步驟還包括如下：a、根據(jù)灌注樁施工需求，設(shè)計(jì)鋼平臺(tái)寬度、標(biāo)高、支撐鋼管數(shù)量等結(jié)構(gòu)參數(shù)；b、分析工程各類參數(shù)信息，包括施工平臺(tái)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、梁截面參數(shù)、土層參數(shù)、荷載參數(shù)和支撐鋼管參數(shù)；c、通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算、仿真計(jì)算，驗(yàn)證施工平臺(tái)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)定性和承載力。

（2）架設(shè)施工平臺(tái)，使用打樁機(jī)進(jìn)行水上打樁將支撐鋼管打入設(shè)定的位置，接著將鋼制的平臺(tái)架設(shè)在支撐鋼管上；支撐鋼管平面位置及垂直度調(diào)整完成后，開始?jí)哄N，依靠支撐鋼管及打樁錘的重量將其壓入土層，測(cè)量復(fù)測(cè)樁位和傾斜度，偏差滿足要求后，開始錘擊。支撐鋼管的最終樁尖標(biāo)高由入土深度為主，以貫入度為控制。同時(shí)施工平臺(tái)完成后應(yīng)采用分段測(cè)出平臺(tái)面的高程，在灌注樁施工過(guò)程中必須定時(shí)和不定時(shí)的觀測(cè)測(cè)量施工平臺(tái)的下沉情況和傾斜情況，如遇施工平臺(tái)受荷載壓力嚴(yán)重變形、下沉或傾斜、應(yīng)立即停止施工，采取補(bǔ)強(qiáng)加固措施后方可繼續(xù)施工。

（3）安裝護(hù)筒，將單獨(dú)的鋼筒并排固定好并在鋼筒的上部焊接固定好工作板，然后采用振動(dòng)和錘擊下沉方法將并排固定好的鋼筒固定到所需的地方；在安裝護(hù)筒時(shí)采用施工平臺(tái)上的汽車吊吊起鋼護(hù)筒進(jìn)行安裝，將護(hù)筒緩慢插入安裝導(dǎo)向架內(nèi)，安裝好的護(hù)筒保證護(hù)筒頂端高出施工期最高水位1.3-1.8m，并考慮波浪的影響，護(hù)筒埋設(shè)深度應(yīng)綜合考慮地質(zhì)條件、護(hù)筒使用功能和穩(wěn)定要求通過(guò)計(jì)算比較確定。護(hù)筒應(yīng)置入不透水層或較密實(shí)的粉質(zhì)粘土層的護(hù)筒長(zhǎng)度不宜小于3.0m。

（4）將沖孔打樁機(jī)放置到護(hù)筒兩側(cè)的工作板上，泥漿循環(huán)系統(tǒng)通過(guò)三腳架架設(shè)在護(hù)筒的上面；施鉆樁基另一側(cè)的鋼護(hù)筒流槽要進(jìn)行封閉，確保泥漿流到沉淀池中，對(duì)于鋼管樁平臺(tái)上最后一根樁，用其旁邊已經(jīng)灌注的樁基鋼護(hù)筒作為泥漿池，因灌注后鋼護(hù)筒的頂面標(biāo)高仍比混凝土頂面標(biāo)高高出2米以上，能夠滿足泥漿存量要求。沖孔打樁機(jī)采用施工平臺(tái)上的吊車安放在工作板上，為確保沖孔打樁機(jī)安放穩(wěn)定，沖孔打樁機(jī)四角要加以固定。沖孔打樁機(jī)進(jìn)場(chǎng)后對(duì)其性能進(jìn)行全面檢查，對(duì)鉆頭的直徑，鋼絲繩有無(wú)斷絲情況進(jìn)行檢查，合格后方可就位施鉆。沖孔打樁機(jī)置于穩(wěn)定的工作板上，用十字線對(duì)鋼絲繩進(jìn)行對(duì)中檢查，允許偏差1cm。

（5）鉆樁孔，施工過(guò)程中根據(jù)不同土質(zhì)采取不同的工藝進(jìn)行施工；

根據(jù)不同的土質(zhì)具體的采用的策略如下：

表層有塊石基礎(chǔ)時(shí)，可采用2m～4m的大沖程，使石料破碎。鋼護(hù)筒因前期無(wú)法直接安放至擬定深度，需邊沖孔邊下沉。在開孔階段，盡量使石渣擠密孔壁而不清渣，在沖擊至4～5m深度后，則要開始清渣，并及時(shí)加水保持孔內(nèi)水位的高度以防塌孔，每次清完石渣后，測(cè)定孔內(nèi)護(hù)壁泥漿的比重，不夠時(shí)則加粘土以恢復(fù)泥漿正常濃度。

土質(zhì)為粉質(zhì)粘土為主時(shí)，沖孔前先將所有鋼護(hù)筒一次性施打到位，保障排樁施工間距，防止因擴(kuò)孔造成護(hù)筒無(wú)法下放的情況。當(dāng)沖孔到達(dá)粉質(zhì)粘土層后，因土層本身可造漿，應(yīng)降低輸入泥漿的稠度，并采用1m～1.5m的小沖程，防止塌孔。

（6）清理，向樁孔內(nèi)加入粘土和膨潤(rùn)土然后用樁錘在樁孔底上下沖運(yùn)造漿，清樁孔時(shí)測(cè)量錘在樁孔內(nèi)上下拉動(dòng)無(wú)阻力感，而且泥漿比重等各項(xiàng)指標(biāo)符合規(guī)范要求時(shí)，即為清樁孔完成；

（7）安裝鋼筋籠，將加工好的鋼籠吊運(yùn)到清理后的樁孔，鋼筋籠入樁孔后為確保位置準(zhǔn)確，要求入樁孔后再拉出樁位十字線進(jìn)行鋼筋籠對(duì)正校中，同時(shí)對(duì)準(zhǔn)樁孔位時(shí)要輕放和慢放，若遇阻礙，則通過(guò)慢慢拉起再慢慢放下并且旋轉(zhuǎn)使之下放，起到防止碰撞樁孔壁而引起樁孔壁坍塌；鋼筋籠采用兩節(jié)鋼筋籠之間單面焊接而成，焊接長(zhǎng)度不小于10倍鋼筋直徑，而且保證鋼筋籠的在同一截面焊接接頭數(shù)量不超過(guò)總接頭數(shù)量的50%，保證鋼筋籠之間的軸線重合。

（8）澆筑混凝土，采用直升導(dǎo)管法進(jìn)行水下混凝土澆筑，澆筑時(shí)混凝土罐車通過(guò)施工平臺(tái)，將混凝土自卸到儲(chǔ)料斗內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)管澆筑到到樁孔的底部；開灌前要求保證儲(chǔ)料斗內(nèi)必須有足夠多導(dǎo)管的底端一次性埋入水下的混凝土（混凝土的深度≥1.0m）儲(chǔ)存量。所述的導(dǎo)管的底端內(nèi)設(shè)有隔水栓，隔水栓與導(dǎo)管末端距離為0.3-0.5m保證隔水栓能夠順利排出導(dǎo)管，當(dāng)儲(chǔ)料斗有足夠的混凝土?xí)r，切斷安裝隔水栓的鐵絲開始澆筑，開始時(shí)隔水栓被混凝土推出導(dǎo)管從而使得混凝土對(duì)樁孔進(jìn)行澆筑。

澆筑混凝土?xí)r導(dǎo)管要隨著混凝土面的在樁孔內(nèi)上升，要適時(shí)提升和拆卸導(dǎo)管，同時(shí)也要保證導(dǎo)管底端距離樁孔內(nèi)混凝土面2～6m，水下混凝土灌注時(shí)應(yīng)保證連續(xù)進(jìn)行防止出現(xiàn)斷樁的情況。一旦發(fā)生機(jī)具故障或停電停水以及導(dǎo)管堵塞進(jìn)水等事故時(shí)，應(yīng)立即采取有效措施，并同時(shí)作好記錄。

如圖4所示，一為安裝導(dǎo)管、二為安放隔水栓、三為在儲(chǔ)料斗內(nèi)加混凝土、四為切斷牽引隔水栓的鐵絲開始澆筑、五隨著樁孔內(nèi)的混凝土上升調(diào)整導(dǎo)管繼續(xù)澆筑和六為完成澆筑。

（9）撤離沖孔打樁機(jī)和泥漿循環(huán)系統(tǒng)，將打樁機(jī)、泥漿系統(tǒng)等設(shè)備運(yùn)下一個(gè)樁孔進(jìn)行施工，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后拆除護(hù)筒。

以上所述的實(shí)施例，只是本發(fā)明的較優(yōu)選的具體方式，本領(lǐng)域的技術(shù)員在本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。