浅覆砂砾河床钢板桩围堰承台基坑施工工法.docx
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1、浅覆砂砾河床钢板桩围堰承台基坑施工工法1前言江河、湖泊中桥梁承台施工时,可根据工程地质及水文条件选择土石围堰、止水帷幕、钢围堰、钢板桩、地下连续墙和混凝土咬合桩等形成围堰。其中,土石围堰成本低,但仅适用于浅水、流速较低且渗水性小的浅滩河床。钢围堰、止水帷幕、地下连续墙和混凝土咬合桩等方案对河床水文地质适应性好,但材料一次性投入,工期较长,工程造价高。钢板桩属于周转材料,可重复利用,其对河水流速适应性好,适用于非漂(块)石类松散土、软土及强风化岩等河床的深水基坑,但其不易嵌入基岩,当承台嵌入基岩时不能直接应用。同时,在该地质条件下开挖基坑时,受承台下方已成桩基制约不能采用爆破作业,采用破碎锤等机
2、械破碎基岩又耗时费力,进度慢,对受枯水期施工条件限制的水中承台而言工期影响大,安全风险高。因此,在浅覆砂砾河床进行钢板桩围堰承台基坑施工是目前亟需解决的问题。a)旋挖钻机深层破碎开挖石质基岩b)钢板桩插打入岩形成围堰图1.0.1浅覆砂砾河床钢板桩围堰承台基坑工程实例射洪县瞿河涪江大桥10#主墩位于涪江主河床,枯水期最大水深3m,砂砾层(含筑岛高度)厚4m,承台尺寸199.54m,嵌岩深度3.3m,承台下方设62.2m嵌岩桩8根。本工法申报单位在施工中研发出了浅覆砂砾河床钢板桩围堰结构,采用自主研发的旋挖钻机全护筒拧管跟进成孔技术,利用旋挖钻机引孔施作钢板桩围堰和破碎基岩,解决了钢板桩不易嵌入硬
3、质基岩和桩脚锁定问题,实现了石质基坑的安全快速开挖,大幅缩短工期和节约费用,降低了环境污染和材料耗用,质量安全可控,取得了显著的社会经济效益。工法申报单位将施工技术和经验进行总结,集成了企业级工法“浅覆砂砾河床钢板桩围堰承台基坑施工工法”,此工法核心技术内容申报专利3项(发明1项、实用新型2项)。工法关键技术经过国家一级查新机构四川省科技信息研究院国内查新可知,填补了国内外相关施工技术的空白。此后,在工程实际应用中不断克服施工难点,完善施工方法,最后集成本次申报文本。2工法特点2.0.1本工法利用旋挖钻机在基岩内引孔施作钢板桩,较之钢围堰、止水帷幕、地下连续墙和混凝土咬合桩等围堰止水方案,大幅
4、缩短工期且节约工程费用。2.0.2本工法就地取材,除钢板桩之外的砂砾、土等所有筑岛围堰材料均取自河床,节省工程费用的同时也减少了水土污染,施工绿色环保。2.0.3本工法利用旋挖出的泥岩钻渣形成塑状土,充填钢板桩根部形成止水条带,解决了钢板桩与基岩之间的止水问题;采用泥岩增高坎和6m定尺钢板桩组合代替9m定尺钢板桩,节省材料设备费用。2.0.4本工法采用全护筒拧管跟进旋挖成孔施工技术穿越砂砾地层,施工快速方便,较之常见的振动锤法、回旋套管法、搓管法等全护筒跟进护壁技术减少了机械设备投入,大幅降低了施工成本。2.0.5本工法在人工筑岛上使用旋挖钻机破碎岩石基坑,在开挖时仅挖运机械入坑作业,避免破碎
5、锤、风镐等冷破碎设备进场,简化了场地布置,缩短了工期,降低了安全风险。3适用范围本工法适用于结构物基础嵌入坚硬岩层的浅覆砂砾石河床基坑围堰及开挖施工。4工艺原理本工法应用了全护筒拧管跟进旋挖成孔、浅覆砂砾河床钢板桩+泥岩增高坎复合围堰、石质基坑旋挖破碎等3项施工技术,工艺原理如下:4.0.1全护筒拧管跟进旋挖成孔技术图4.0.1十字叉架拧管器及配套钢护筒结构设计图如图4.0.1,采用了一种十字叉架拧管器和配套钢护筒,利用旋挖钻机交替使用旋挖钻头和十字叉架拧管器,进行旋挖出土和钢护筒跟进护壁循环作业,直至达到需要的护壁深度。采用旋挖钻机和吊车配合拔出护筒,实现钢护筒的循环利用。4.0.2浅覆砂砾
6、河床钢板桩+泥岩增高坎复合围堰技术采用全护筒拧管跟进旋挖成孔施工技术,在基岩内按咬合桩型式连续开孔并置换为土质地下连续芯墙,使其满足钢板桩插打要求。泥岩钻渣作为连续芯墙下方的隔水层,隔水层上方设砂砾石层,钢板桩下半部依靠其侧砂砾石和基岩夹固锁定,解决钢板桩在坚硬岩层中生根难和不易止水的问题。在钢板桩顶围堰外侧,利用旋挖出的泥岩钻渣等不透水材料接高围堰,其与钢板桩形成复合围堰,替代更长定尺的钢板桩,实现打桩材料及设备的节约。4.0.3石质基坑旋挖破碎技术采用全护筒拧管跟进旋挖成孔施工技术,对设计承台开挖范围内的石质基岩采用旋挖钻机旋挖破碎至基坑设计底标高,待围堰形成后采用挖掘机和运输机械开挖出渣
7、。5施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程15.2 图5.0.1旋挖钻机辅助钢板桩围堰开挖石质基坑施工工艺流程图5.3 操作要点(1)场地整平及测量桩基施工完成后平整筑岛顶面,测量岛顶标高,确定围堰地面高度位置。(2)围堰方案设计10号墩承台在枯水期施工,常水位312.0m,但受上游电站水库容量调剂影响,偶有短时水位上升至不超过313.2mo如图5.2.1-1,基岩顶标高309.2m,采用6m定尺钢板桩,按嵌入基岩2.0m计算,钢板桩顶标高313.2m。为防止高水位时河水侵入围堰,采用在钢板桩外侧设1.2m高的泥岩增高坎形成复合围堰,堰顶标高313.7mo基岩内旋挖引孔直径为1.5m,桩孔
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