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施工方法
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施工方法。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)于便捷交通的需求愈加強(qiáng)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(jìn)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(jì)標(biāo)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(fēng)浪和風(fēng)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(jìn)度。針對(duì)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(dǎo)管架、巖面預(yù)成孔嵌埋鋼管等方案。水下爆破武廣客運(yùn)專線某重點(diǎn)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(tái)方案，首先將傾斜的巖面爆破整平，再布置鋼護(hù)筒，向河床上拋填沙袋埋設(shè)護(hù)筒，依托近墩處的已有樁來穩(wěn)定平臺(tái)，從而形成鉆孔樁平臺(tái)。此方案需水下爆破，清渣工作量大，施工周期長(zhǎng)，造價(jià)高，并需既有樁來維持平臺(tái)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(tái)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(tái)范圍內(nèi)拋填大量土袋，工程量大，施工成本高。導(dǎo)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(dǎo)管架棧橋?yàn)樗惺┕ねǖ溃捎脤?dǎo)管架平臺(tái)作為水中主墩的鉆孔平臺(tái)，施工時(shí)用多根直徑I. Irn的鋼管在陸上連成導(dǎo)管架，再船運(yùn)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(zhǎng)。巖面預(yù)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(tái)施工采用預(yù)成孔嵌埋鋼護(hù)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(jī)預(yù)成孔，放入鋼管樁后在預(yù)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(zhǎng)，需在浮式平臺(tái)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(zhǎng)、成本大等缺點(diǎn)。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(jiān)硬裸巖河床的連接問題的方法，同時(shí)可以達(dá)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施工方法，該施工方法通過在岸上將所述鋼管樁底口切割成與陡峭裸巖面相吻合的形狀，在其內(nèi)澆筑水下混凝土層并鉆制錨孔伸入至陡峭裸巖的內(nèi)部基巖中，安裝錨桿后注漿錨固，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，以達(dá)到解決鋼管樁在陡峭堅(jiān)硬裸巖上的錨固、抗滑穩(wěn)定問題。本發(fā)明目的實(shí)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施工方法，涉及陡峭裸巖面，其特征在于至少包括如下步驟
確定鋼管樁在所述陡峭裸巖面上的安裝位，并通過水下測(cè)深儀測(cè)量其位置參數(shù)；選擇鋼管樁，并使鋼管樁安裝端的底口形狀尺寸與所測(cè)量的所述安裝位的相關(guān)位置參數(shù)匹配；沉降所述鋼管樁于所述安裝位，并在其外圍設(shè)置水下圍堰，之后在所述鋼管樁內(nèi)澆筑水下混凝土層，將所述鋼管樁安裝端與所述水下圍堰和所述陡峭裸巖面與水下混凝土層合為一體；待所述水下混凝土層達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)后，沿所述鋼管樁中心軸向鉆制錨孔；所述的錨孔 貫穿所述水下混凝土層并伸入至所述河床的基巖內(nèi)，最后在所述錨孔內(nèi)安裝錨桿并注漿錨固。所述鋼管樁周圍水域設(shè)置有水下探測(cè)儀。所述鋼管樁底部的水下混凝土層高度不小于所述錨桿入巖深度。所述地質(zhì)鉆機(jī)鉆設(shè)的錨孔直徑不應(yīng)小于3倍錨桿直徑。所述的錨桿上捆綁有壓漿管，通過一壓漿機(jī)從所述壓漿管中向所述錨孔底部壓水泥漿，在壓漿過程中利用所述水下探測(cè)器觀察壓漿情況，所述水泥漿壓至所述鋼管樁底部水下混凝土層頂面即可，以使所述錨桿同所述陡峭裸巖面的基巖及鋼管樁錨固為一體。所述壓漿管底端距所述錨桿底端90 110mm，以防鉆孔回淤埋管。所述錨桿在陡峭裸巖面上河床巖面以上的長(zhǎng)度不得小于其入巖長(zhǎng)度。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，采用水下探測(cè)技術(shù)并通過探測(cè)數(shù)據(jù)在岸上預(yù)切割鋼管樁底口使其與河床巖面相吻合，安全快捷，減少深潛水作業(yè)量，降低施工風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)鋼管樁與陡峭裸巖面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2為本發(fā)明中在鋼管樁內(nèi)澆筑水下混凝土示意 圖3為本發(fā)明中延伸入河床基巖的錨孔示意 圖4為本發(fā)明中在鋼管樁內(nèi)進(jìn)行注漿嵌巖錨桿技術(shù)的示意 圖5為本發(fā)明中設(shè)置有扶正器的地質(zhì)鉆機(jī)示意 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(shí)施例方式以下結(jié)合附圖通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解
如圖1-6，圖中標(biāo)記1-10分別為鋼管樁I、陡峭裸巖面2、水下混凝土層3、錨孔4、錨桿5、壓漿管6、地質(zhì)鉆機(jī)7、扶正器8、袋裝干拌混凝土 9、水泥漿10。實(shí)施例本實(shí)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施工方法。本實(shí)施例將結(jié)合黔江特大橋工程為例進(jìn)行詳細(xì)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，為了方便江中心的橋墩施工，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(dǎo)向架。②在鋼管樁I安裝之前，將測(cè)深儀的探頭及導(dǎo)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(dǎo)向架八等分點(diǎn)，測(cè)量陡峭裸巖面2的水深，根據(jù)測(cè)得的各點(diǎn)水深可確定鋼管樁I的長(zhǎng)度及其底口高差，根據(jù)該底口高差在岸上將鋼管樁I的底口切割成與河床2相適配的形狀；其中所述的水下測(cè)深儀具體型號(hào)為HD-360便攜式測(cè)深儀；同時(shí)在陡峭裸巖面2上架設(shè)一水下探測(cè)儀，該水下探測(cè)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(dǎo)向架定位，選擇水流平穩(wěn)、流速低時(shí)按照從上游到下游的順序安裝鋼管樁I ;根據(jù)河床底標(biāo)高，在鋼管樁I上口做好記號(hào)，標(biāo)明方向，以免下水后鋼管樁I方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，與陡峭裸巖面2不吻合；依靠鋼管樁I自身重力，通過履帶吊機(jī)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(cè)儀確認(rèn)鋼管樁I的著床情況，同時(shí)將鋼管樁I的上口與導(dǎo)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(dòng)。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，以構(gòu)成水下圍堰；采用垂直導(dǎo)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與陡峭裸巖面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(gè)水下圍堰，同時(shí)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?xí)r，可利用水下探測(cè)器對(duì)鋼管樁I內(nèi)外混凝土澆筑情況進(jìn)行監(jiān)控，出現(xiàn)異常情況或澆筑完成后，及時(shí)安排潛水員對(duì)樁底情況進(jìn)行確認(rèn)檢查。⑤待鋼管樁I內(nèi)水下混凝土層3澆筑強(qiáng)度達(dá)到70%后，地質(zhì)鉆機(jī)7移至導(dǎo)向架處，在鋼管樁I內(nèi)鉆孔；地質(zhì)鉆機(jī)7的鉆頭在通過鋼管樁I底部的水下混凝土層3后，宜慢速鉆進(jìn)，防止鉆頭跑偏；鉆頭進(jìn)入堅(jiān)硬巖層50cm后，可通過配重，加大鉆壓，加快鉆進(jìn)速度；在進(jìn)入基巖時(shí)，應(yīng)取芯檢查，確認(rèn)巖層面的起始點(diǎn)及深度，成孔過程中，當(dāng)巖層節(jié)理裂隙密集、破碎嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)先采取壓注高強(qiáng)水泥漿使巖體固結(jié)，待漿體達(dá)到一定強(qiáng)度后重新鉆孔，直至錨孔4至設(shè)計(jì)標(biāo)高。地質(zhì)鉆機(jī)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(shí)保持平穩(wěn)運(yùn)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(jī)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(jī)7的鉆桿。對(duì)錨孔4內(nèi)壓水泥漿10，壓漿開始時(shí)，拌制并儲(chǔ)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(jī)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(chǎng)實(shí)驗(yàn)確定。壓漿過程中利用水下探測(cè)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(jìn)行錨桿5抗拔靜載試驗(yàn)。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、陡峭裸巖面2基巖的握裹力，解決了鋼管樁I在陡峭堅(jiān)硬裸巖上的錨固、抗滑穩(wěn)定問題 。本發(fā)明創(chuàng)新地將水下探測(cè)輔助技術(shù)應(yīng)用于鋼管樁安裝，用水下測(cè)深儀測(cè)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(cè)器遙控檢查代替深潛水檢查，減少了高危險(xiǎn)、高強(qiáng)度、專業(yè)性強(qiáng)的深潛水作業(yè)。同時(shí)通過采用注漿嵌巖錨桿技術(shù)固定鋼管樁，其施工工藝簡(jiǎn)單、周期短、成本低、安全、高效、可靠的解決了鋼管樁與陡峭堅(jiān)硬裸巖河床的連接問題，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)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施工方法，涉及陡峭裸巖面，其特征在于至少包括如下步驟 確定鋼管樁在所述陡峭裸巖面上的安裝位，并通過水下測(cè)深儀測(cè)量其位置參數(shù)；選擇鋼管樁，并使鋼管樁安裝端的底口形狀尺寸與所測(cè)量的所述安裝位的相關(guān)位置參數(shù)匹配；沉降所述鋼管樁于所述安裝位，并在其外圍設(shè)置水下圍堰，之后在所述鋼管樁內(nèi)澆筑水下混凝土層，將所述鋼管樁安裝端與所述水下圍堰和所述陡峭裸巖面與水下混凝土層合為一體；待所述水下混凝土層達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)后，沿所述鋼管樁中心軸向鉆制錨孔；所述的錨孔貫穿所述水下混凝土層并伸入至所述河床的基巖內(nèi)，最后在所述錨孔內(nèi)安裝錨桿并注漿錨固。
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施工方法，其特征在于所述鋼管樁周圍水域設(shè)置有水下探測(cè)儀。
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施工方法，其特征在于所述鋼管樁底部的水下混凝土層高度不小于所述錨桿入巖深度。
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施工方法，其特征在于所述地質(zhì)鉆機(jī)鉆設(shè)的錨孔直徑不應(yīng)小于3倍錨桿直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2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施工方法，其特征在于所述的錨桿上捆綁有壓漿管，通過一壓漿機(jī)從所述壓漿管中向所述錨孔底部壓水泥漿，在壓漿過程中利用所述水下探測(cè)器觀察壓漿情況，所述水泥漿壓至所述鋼管樁底部水下混凝土層頂面即可，以使所述錨桿同所述陡峭裸巖面的基巖及鋼管樁錨固為一體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5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施工方法，其特征在于所述壓漿管底端距所述錨桿底端90 110mm，以防鉆孔回淤埋管。
7.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施工方法，其特征在于所述錨桿在陡峭裸巖面上河床巖面以上的長(zhǎng)度不得小于其入巖長(zhǎng)度，以保證鋼管樁在基巖上錨固性能。
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施工方法。該方案至少包括如下步驟預(yù)先測(cè)量鋼管樁在陡峭裸巖面上安裝位處的位置參數(shù)，在岸上根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)將鋼管樁底口切割成與陡峭裸巖面相吻合的形狀；將切割后的鋼管樁沉降于安裝位，在其外圍設(shè)置水下圍堰，并在鋼管樁內(nèi)澆筑水下混凝土層；之后沿鋼管樁中心軸向鉆錨孔，錨孔伸入陡峭裸巖的基巖內(nèi)，最后在錨孔內(nèi)安裝錨桿并注漿錨固。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，通過采用水下探測(cè)技術(shù)結(jié)合在岸上預(yù)切割鋼管樁底口，減少了深潛水作業(yè)量及施工風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)通過鋼管樁與陡峭裸巖面間采用注漿嵌巖錨桿技術(shù)，以使鋼管樁牢固錨固于陡峭裸巖面，并且降低了施工周期及成本。
文檔編號(hào)E02D27/52GK102966111SQ20121053612
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者何中華, 文獻(xiàn), 孫振華, 劉學(xué)明, 曹明霧, 鄭亞民 申請(qǐng)人:中鐵上海工程局第二工程有限公司