專利名稱：一種在深水急流無(wú)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(wú)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(wú)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(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(lái)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(guò)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(wú)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(wú)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(lái)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，周期大，造價(jià)高，并需既有樁來(lái)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?，采用?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(wú)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(wèn)題的錨固結(jié)構(gòu)，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(wú)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(guò)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(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(wèn)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(wú)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?jī)?nèi)腔與所述陡峭裸巖之間通過(guò)錨桿連接錨定，且三者之間通過(guò)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(zhǎng)度不小于其深入陡峭裸巖的長(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(guò)探測(cè)數(shù)據(jù)在岸上預(yù)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(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)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(guò)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(jìn)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(jī)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(shí)施方式
以下結(jié)合附圖通過(guò)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(shuō)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(wú)覆蓋層陡峭裸巖上的鋼管樁錨固結(jié)構(gòu)。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(shuō)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(jiàn)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(jìn)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(shí)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(shí)在錨孔4內(nèi)設(shè)置有錨桿5，錨桿5通過(guò)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(wú)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(méi)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的底口切割成與陡峭裸巖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2上安裝架設(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(lái)，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2不吻合；依靠鋼管樁I自身重力，通過(guò)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(guò)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 ;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)水下小圍堰，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(guò)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(jìn)入堅(jiān)硬巖層50cm后，可通過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(wú)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(jiān)硬裸巖上的錨固、抗滑穩(wěn)定問(wèn)題。
本項(xiàng)目創(chuàng)新的將水下探測(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(guò)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(wèn)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(wú)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?jī)?nèi)腔與所述陡峭裸巖之間通過(guò)錨桿連接錨定，且三者之間通過(guò)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(wú)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(wú)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(wú)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(zhǎng)度不小于其深入陡峭裸巖的長(zhǎng)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(wú)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?jī)?nèi)腔與所述陡峭裸巖之間通過(guò)錨桿連接錨定，且三者之間通過(guò)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(diǎn)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(hào)E02D5/66GK102979089SQ201210536079
公開日2013年3月20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)明者文獻(xiàn), 劉學(xué)明, 孫振華, 趙自靜, 鄭亞民, 胡洋 申請(qǐng)人:中鐵上海工程局第二工程有限公司