專利名稱：一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上的鋼管樁錨固結(jié)構(gòu)的制作方法
一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上的鋼管粧錨固結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于橋梁施工領(lǐng)域，具體涉及一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上的鋼管樁錨固結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，對于便捷交通的需求愈加強烈，建造于各種地質(zhì)上的橋梁工程也越來越多。以往的棧橋一般都建造在具有較厚覆蓋層的江河和湖泊上，在這種地質(zhì)條件下，通往主體工程的棧橋基礎(chǔ)施工一般采用傳統(tǒng)的“釣魚法”進行，即將鋼管樁就位后，通過打樁錘插打鋼管樁至覆蓋層設(shè)計標高。但是，有很多江河、湖泊和海洋地質(zhì)狀況為傾斜裸巖面和淺覆蓋層傾斜巖面，如采用傳統(tǒng)方法施工，由于水流、風浪和風荷載的作用和影響，棧橋基礎(chǔ)的穩(wěn)定和鋼管樁底口的錨固無法得到保證，從而影響棧橋的安全性能和主體工程的施工進度。
針對上述無覆蓋層陡峭裸巖的地質(zhì)情況，現(xiàn)有技術(shù)常采用水下爆破、人造覆蓋層、 導管架、巖面預成孔嵌埋鋼管等方案。
水下爆破武廣客運專線某重點大橋工程，水中墩位處水深18m，裸巖面傾斜成 35°，采用鉆孔平臺方案，首先將傾斜的巖面爆破整平，再布置鋼護筒，向河床上拋填沙袋埋設(shè)護筒，依托近墩處的已有樁來穩(wěn)定平臺，從而形成鉆孔樁平臺。此方案需水下爆破，清渣工作量大，周期大，造價高，并需既有樁來維持平臺的穩(wěn)定。
人造覆蓋層柳州柳江上某大橋工程，水中墩位處水深15m，裸巖面傾斜成15°， 采用鉆孔平臺方案，先在墩位處拋填3m厚土袋，再插打鋼管樁。人造覆蓋層方案需在平臺范圍內(nèi)拋填大量土袋，工程量大，施工成本高。
導管架上海某海上大橋近島段工程，橋位海床為淺覆蓋層和裸巖，采用導管架棧橋為水中施工通道，采用導管架平臺作為水中主墩的鉆孔平臺，施工時用多根直徑I. Irn的鋼管在陸上連成導管架，再船運至墩位處，用大1500t吊船吊放安裝，此方案需大噸位吊船和工作船，用鋼量大，施工周期較長。
巖面預成孔嵌埋鋼管浙江某大橋的水中墩施工水深26m，河床無覆蓋層，巖面呈 45°傾斜，棧橋、平臺施工采用預成孔嵌埋鋼護筒固定的施工方案，即在棧橋鋼管樁位置用大于管樁直徑的沖擊鉆機預成孔，放入鋼管樁后在預成孔內(nèi)的管樁外澆注水下混凝土，將其直接穩(wěn)固在巖層中。此方案施工周期較長，需在浮式平臺上作業(yè)，水位需較穩(wěn)定，流速不大。
綜上所述，以上方案均存在工作量大、施工周期長、成本大等缺點。因此本領(lǐng)域的技術(shù)人員急需一種可有效解決鋼管樁與陡峭堅硬裸巖河床的連接問題的錨固結(jié)構(gòu)，同時可以達到施工周期短、成本低、安全高效的目的。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上的鋼管樁錨固結(jié)構(gòu)，該錨固結(jié)構(gòu)通過在岸上將所述鋼管樁底口切割成與所述河床相吻合的形狀，在其內(nèi)澆筑水下混凝土層，依靠水下混凝土漿體與錨桿、樁底混凝土以及河床基巖的握裹力，以達到解決鋼管樁在陡峭堅硬裸巖上的錨固、抗滑穩(wěn)定問題。
本發(fā)明目的實現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上的鋼管樁錨固結(jié)構(gòu)，涉及陡峭裸巖以及鋼管樁， 其特征在于所述鋼管樁的底部內(nèi)腔與所述陡峭裸巖之間通過錨桿連接錨定，且三者之間通過澆筑的水下混凝土層固結(jié)為一體結(jié)構(gòu)。
所述鋼管樁底口形狀與所述陡峭裸巖面形狀相適配。
所述鋼管樁內(nèi)部的水下混凝土層高度不小于所述錨桿深入所述陡峭裸巖的深度。
所述錨桿在陡峭裸巖面以上的長度不小于其深入陡峭裸巖的長度。
本發(fā)明的優(yōu)點是，采用水下探測技術(shù)并通過探測數(shù)據(jù)在岸上預切割鋼管樁底口使其與陡峭裸巖面相吻合，安全快捷，減少深潛水作業(yè)量，降低施工風險；同時鋼管樁與陡峭裸巖之間的連接采用注漿嵌巖錨桿技術(shù)，依靠鋼管樁內(nèi)的混凝土與基巖間通過錨桿傳遞的抗拔力、樁底混凝土與河床基巖的粘結(jié)力，以使鋼管樁牢固錨固于陡峭裸巖面上，施工周期短、成本低、安全高效。


圖I為本發(fā)明中鋼管樁沉降于陡峭裸巖面上的示意圖；圖2為本發(fā)明中在鋼管樁內(nèi)澆筑水下混凝土示意圖；圖3為本發(fā)明中延伸入河床基巖的錨孔示意圖；圖4為本發(fā)明中在鋼管樁內(nèi)進行注漿嵌巖錨桿技術(shù)的示意圖；圖5為本發(fā)明中設(shè)置有扶正器的地質(zhì)鉆機示意圖；圖6為本發(fā)明中鋼管樁底部錨固結(jié)構(gòu)的整體示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖通過實施例對本發(fā)明的特征及其它相關(guān)特征作進一步詳細說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解如圖1-6，圖中標記1-10分別為鋼管樁I、陡峭裸巖2、水下混凝土層3、錨孔4、錨桿 5、壓漿管6、地質(zhì)鉆機7、扶正器8、袋裝干拌混凝土 9、水泥漿10。
實施例本實施例具體涉及一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上的鋼管樁錨固結(jié)構(gòu)。本實施例將結(jié)合黔江特大橋工程為例進行詳細說明，工程位于廣西黔江，江深水急，河流兩側(cè)岸坡地形起伏大，岸坡局部見基巖外露，河床巖面傾斜為25° 60°之間不等，為了方便施工人員進入江中心的橋墩上施工，需要在河流兩側(cè)岸坡搭設(shè)通往橋墩的棧橋，所述棧橋由錨固于岸坡河床上的鋼管樁支撐。
如圖6所示本實施例中鋼管樁的具體錨固結(jié)構(gòu)，鋼管樁I設(shè)置于陡峭裸巖2上，在鋼管樁底部澆筑有水下混凝土層3，從水下混凝土層3的上表面開設(shè)有貫穿至陡峭裸巖2內(nèi)部的錨孔4，同時在錨孔4內(nèi)設(shè)置有錨桿5，錨桿5通過水泥漿10與陡峭裸巖2內(nèi)部基巖以及鋼管樁I底部的水下混凝土層3錨固為一體。
如圖1-6所示，以下為在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上的鋼管樁錨固施工的具體步驟①首先在岸上搭設(shè)一孔棧橋，然后懸臂拼裝貝雷桁架，在所述貝雷桁架前端安裝自制的雙層導向架。
②在鋼管樁I安裝之前，將測深儀的探頭及導線固定在金屬桿上，其探頭沒于水面下30cm，沿所述已安裝好的導向架八等分點，測量陡峭裸巖2的水深，根據(jù)測得的各點水深可確定鋼管樁I的長度及其底口高差，根據(jù)該底口高差在岸上將鋼管樁I的底口切割成與陡峭裸巖2相適配的形狀；其中所述的水下測深儀具體型號為HD-360便攜式測深儀；同時在陡峭裸巖2上安裝架設(shè)一水下探測儀，該水下探測儀可以將水下巖面情況以影像的方式顯示出來，具體用于后續(xù)的鋼管樁I的水下安裝、水下混凝土 3的澆筑工程中，檢查鋼管樁I的著床情況以及水下混凝土 3燒筑情況,代替了潛水員的作業(yè)。
③其后利用所述導向架定位，選擇水流平穩(wěn)、流速低時按照從上游到下游的順序安裝鋼管樁I ;根據(jù)河床底標高，在鋼管樁I上口做好記號，標明方向，以免下水后鋼管樁I 方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，與陡峭裸巖2不吻合；依靠鋼管樁I自身重力，通過履帶吊機輕微偏移保證鋼管樁I的垂直度；在鋼管樁I安裝完畢后，通過水下探測儀確認鋼管樁I的著床情況，同時將鋼管樁I的上口與導向架之間的空隙用鐵板鍥死，防止鋼管樁I在后續(xù)的施工中產(chǎn)生晃動。
④派潛水員入水沿鋼管樁I的底口外側(cè)50cm處堆碼一圈袋裝干拌混凝土 9，高度為50 80cm ;采用垂直導管法在鋼管樁I內(nèi)灌注水下C30混凝土，隨著混凝土在鋼管樁I 內(nèi)上升，混凝土在內(nèi)外壓差作用下，順著鋼管樁I與陡峭裸巖2之間的縫隙向外流出，填充于袋裝干拌混凝土 9之間，形成一個水下小圍堰，同時在鋼管樁I的底口形成水下混凝土層 3，水下混凝土層3的高度不小于其后錨桿5嵌巖的深度；灌注水下混凝土時，可利用水下探測器對鋼管樁I內(nèi)外混凝土澆筑情況進行監(jiān)控，出現(xiàn)異常情況或澆筑完成后，及時安排潛水員對樁底情況進行確認檢查。
⑤待鋼管樁I內(nèi)水下混凝土層3澆筑強度達到70%后，地質(zhì)鉆機7移至導向架處， 在鋼管樁I內(nèi)鉆孔；地質(zhì)鉆機7的鉆頭在通過鋼管樁I底部的水下混凝土層3后，宜慢速鉆井，防止鉆頭跑偏；鉆頭進入堅硬巖層50cm后，可通過配重，加大鉆壓，加快鉆進速度；在進入基巖時，應取芯檢查，確認巖層面的起始點及深度，成孔過程中，當巖層節(jié)理裂隙密集、破碎嚴重時，應先采取壓注高強水泥漿使巖體固結(jié)，待漿體達到一定強度后重新鉆孔，直至錨孔4至設(shè)計標高。地質(zhì)鉆機7的鉆桿上設(shè)置有扶正器8用以確保鉆桿在錨孔4內(nèi)高速回轉(zhuǎn)時保持平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。
⑥在錨桿5上捆綁耐壓塑料壓漿管6，壓漿管6底端距錨桿5底端100mm，以防鉆孔回淤埋管，頂端留在棧橋頂；通過地質(zhì)鉆機7的鉆桿將錨桿5安放至錨孔4內(nèi)，隨后拆除所述地質(zhì)鉆機7的鉆桿。對錨孔4內(nèi)壓水泥漿10，壓漿開始時，拌制并儲備好水泥漿10，保證壓漿過程的連續(xù)性，水泥漿10攪拌均勻后，用壓漿機從塑料壓漿管6中向錨孔4底部壓漿。為滿足鉆孔錨固段裂隙水泥漿10的滲漏和防止頂部水泥漿的水侵，灌注量的大小由現(xiàn)場實驗確定。壓漿過程中利用水下探測器觀察壓漿情況，水泥漿10壓至鋼管樁I內(nèi)的水下混凝土層3頂面即可。其后進行錨桿5抗拔靜載試驗。
至此，鋼管樁I在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上的注漿嵌巖錨固施工全部完成， 依靠水泥漿體與錨桿5、鋼管樁I底混凝土、陡峭裸巖2基巖的握裹力，解決了鋼管樁I在陡峭堅硬裸巖上的錨固、抗滑穩(wěn)定問題。
本項目創(chuàng)新的將水下探測輔助技術(shù)應用于鋼管樁安裝，用水下測深儀測量鋼管樁位河床高差，在岸上提前切割鋼管樁底口代替深潛水(34m)切割；用水下探測器遙控檢查代替深潛水檢查，減少了高危險、高強度、專業(yè)性強的深潛水作業(yè)。同時通過采用注漿嵌巖錨桿技術(shù)固定鋼管樁，其施工工藝簡單、周期短、成本低、安全、高效、可靠的解決了鋼管樁與陡峭堅硬裸巖河床的連接問題，取得了可觀的經(jīng)濟效益。
權(quán)利要求
1.一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上的鋼管樁錨固結(jié)構(gòu)，涉及陡峭裸巖以及鋼管樁，其特征在于所述鋼管樁的底部內(nèi)腔與所述陡峭裸巖之間通過錨桿連接錨定，且三者之間通過澆筑的水下混凝土層固結(jié)為一體結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上的鋼管樁錨固結(jié)構(gòu)，其特征在于所述鋼管樁底口形狀與所述陡峭裸巖面形狀相適配。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上的鋼管樁錨固結(jié)構(gòu)，其特征在于所述鋼管樁內(nèi)部的水下混凝土層高度不小于所述錨桿深入所述陡峭裸巖的深度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上的鋼管樁錨固結(jié)構(gòu)，其特征在于所述錨桿在陡峭裸巖面以上的長度不小于其深入陡峭裸巖的長度。
全文摘要
本發(fā)明屬于橋梁施工領(lǐng)域，具體涉及一種在深水急流無覆蓋層陡峭裸巖上的鋼管樁錨固結(jié)構(gòu)。該錨固結(jié)構(gòu)涉及陡峭裸巖以及鋼管樁，所述鋼管樁的底部內(nèi)腔與所述陡峭裸巖之間通過錨桿連接錨定，且三者之間通過澆筑的水下混凝土層固結(jié)為一體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的優(yōu)點是，鋼管樁與陡峭裸巖之間連接采用注漿嵌巖錨桿技術(shù)，依靠水下混凝土漿體與錨桿、樁底混凝土以及河床基巖的握裹力，以使鋼管樁牢固錨固于陡峭裸巖面上，施工周期短、成本低、安全高效。
文檔編號E02D5/66GK102979089SQ201210536079
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者文獻, 劉學明, 孫振華, 趙自靜, 鄭亞民, 胡洋 申請人:中鐵上海工程局第二工程有限公司