一种复杂地层深水水域钢围堰引孔置换下沉施工工艺的制作方法

本发明属于钢围堰施工领域，具体涉及一种复杂地层深水水域钢围堰引孔置换下沉施工工艺。

背景技术：

1、在轨道交通日益增长的形势下，轨道交通地上线跨河大桥也越来越多的出现，这些跨河大桥的深水承台施工成为施工中的重大技术难题。双壁钢围堰具有安全、稳固、较大的结构刚性等特点，可为深水承台施工提供安全可靠的作业环境。

2、对于深水河床承台以下的施工，双壁钢围堰下沉多采用吸泥下沉法使围堰下沉至设计标高，且拥有良好的封底效果，但深水河流地质复杂多变且多为硬质地层，不利于钢围堰整体下沉，造成开挖施工效率低，施工进度慢的问题。

3、因此，如何提出一种方便钢围堰整体下沉，施工效率高的复杂地层深水水域钢围堰引孔置换下沉施工工艺，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种复杂地层深水水域钢围堰引孔置换下沉施工工艺，本发明通过在围堰壁仓范围内进行引孔填砂作业，通过旋挖钻取土将硬质地层置换成易于抽取的黄砂，双壁钢围堰原位拼装入河床后，抽砂配合围堰下放，实现双壁钢围堰在硬质地层中的下沉。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种复杂地层深水水域钢围堰引孔置换下沉施工工艺，包括以下施工步骤：

4、s01.安装引孔平台，将桩基钢护筒割平，在钢护筒平面上安装分配梁，桩顶分配梁上铺设贝雷梁及桥面结构，贝雷梁与分配梁间采用限位器进行连接固定；

5、s02.安装导向装置，采用横向导向架与导向框系统组合成导向装置的方式进行限位；

6、s03.引孔开槽作业，使用液压锤对圆护筒进行打设施工，保证护筒处于导向框居中位置，打设完成后，取土作业；

7、s04.取砂换填，利用引孔平台和栈桥平台标记的端点位置拉“十”字线，使钻孔平台位置上的钻机移动至孔位位置，钻头中心与“十”字线交点重合，开机钻进，在下放月牙形护筒内进行填砂作业，保证砂料流入月牙形护筒内直至填满设计标高，待砂沉淀完全后拔出护筒；

8、s05.安装拼装平台，拼装底节钢围堰；

9、s06.钢围堰提升下放，在最外侧顶角处的钢护筒上设置导向机构，并设置承力系统，利用承力系统吊装钢围堰入水，所述钢围堰依靠自身重力下放，在重力与回填砂阻力达到平衡状态时，向围堰内抽出回填砂促进下沉；待围堰顶面距水面1m时，停止抽砂并加固悬挂装置，进行中、顶节钢围堰拼装下放，浇筑壁仓混凝土；

10、s07.堰内取土开挖，待钢围堰底部标高到达设计位置后，使用直径5cm的钢管抽吸围堰侧壁两侧及壁内的回填砂，向壁内灌注混凝土，通过混凝土的重力作用封堵围堰两侧的引孔空隙导致的渗流通道，钢围堰下沉至着床后，首先使用伸缩臂挖机堰内取土，然后采用空压机气举吸泥法进行清淤，采取先中间后四周的原则进行清淤；

11、s08.围堰封底,封底混凝土采用垂直导管多点水下灌注法施工，按自两侧向中心逐步推进的方式进行,围堰封底抽水后，安装围堰内支撑。

12、进一步的，s03中所述月牙形护筒为直径2.1m的圆形护筒，包括长弧和短弧，所述短弧反扣在长弧上，所述长弧长4m，所述短弧长2.51m。

13、进一步的，s03中所述护筒打设取土作业为先打设圆护筒，再在圆护筒内贴合下放月牙形护筒，再拔出圆护筒，按照如上顺序依次插打下一个月牙形护筒及圆护筒，月牙形护筒与圆护筒相对距离关系在导向框上进行标记定位，下放倾斜度不大于1％，保证圆护筒与月牙形护筒中线重合，使用钢板卡进行限位固定。

14、进一步的，s05中底节钢围堰拼装从两转角处开始，依次进行，于侧板处合拢。

15、进一步的，s05中所述钢围堰的钢套箱整体制造完毕后，对套箱的内、外侧板和隔舱板连接处进行焊缝外观检查测量和超声波探伤检查以及水密性试验；结构外轮廓及对角线进行尺寸检验。

16、进一步的，s06中所述承力系统包括液压千斤顶、下方支架及钢绞线，所述液压千斤顶为8台，设置在围堰周边4个钢护筒处，所述下方支架设置在钢护筒上，每台所述液压千斤顶配置7根强度为1860mpa级的钢绞线，所述钢绞线依次穿过千斤顶、下放支架，与钢围堰上的吊点与构件夹持器相连接。

17、进一步的，s06中所述导向机构包括锚固牛腿和滚轴，所述锚固牛腿采用双拼工字钢和钢板焊接而成，所述锚固牛腿焊接在钢护筒外侧，所述滚轴转动设置在钢板前端，所述滚轴与钢围堰侧板间隙为20mm。

18、进一步的，s07中双壁围堰的底部刃角设计为开口形式，待钢围堰底部标高到达设计位置后，使用直径5cm的钢管抽吸围堰侧壁两侧及壁内的回填砂，向壁内灌注混凝土，通过混凝土的重力作用封堵围堰两侧的引孔空隙导致的渗流通道。

19、进一步的，s07中对底部硬质地层，采用旋挖钻在堰内进行土层疏松和伸缩臂挖机进行堰内取土，在支栈桥与平台之间搭设跳板，旋挖钻机铺设平台板自行移动，依次进行钻孔松动，伸缩臂挖机和空压机后续跟进挖取、吸除的综合式开挖方法进行围堰内的清淤工作。

20、进一步的，s08中利用双壁钢围堰和钢护筒结合桥面板搭设平台，围堰内护筒割平，割至+12.5m，在切割护筒之前，测量护筒内泥浆深度，使用空压机排出护筒内泥浆；桥面板尺寸6.00*1.95*0.13m，搭接在护筒之间，平台两侧均设置标准防护栏杆，封底混凝土浇筑完成后，即拆除搭设的封底平台。

21、本发明的有益效果为：本发明解决了复杂地层深水水域围堰下放机械开挖效率低的难题，在硬质地层中，钢套箱围堰难以常规方式下沉，引孔换填能够提高下沉效率。引孔施工中设计月牙形护筒一方面起到固砂的作用，减少黄砂在引孔过程中的流失，防止孔塌陷，致使周边栈桥钢管桩承载能力降低，栈桥使用的危险性提高，另一方面月牙形护筒的凹槽用于下一孔位的圆护筒的导向作用，通过凹槽与圆护筒的咬合，保证引孔顺直不偏位。利用桩基钢护筒焊接拼装平台，原位拼装双壁钢围堰单元块，通过钢围堰承力系统，四边同步下放，过程中通过导向机构，准确的控制围堰下沉，防止偏移，钢围堰刃角采用开口形式，通过放弃围堰自浮能力，实现壁间灌注混凝土封闭底部渗流通道，以实现围堰内部抽水干挖封底的效果。

技术特征：

1.一种复杂地层深水水域钢围堰引孔置换下沉施工工艺，其特征在于，包括以下施工步骤：

2.根据权利要求1所述的一种复杂地层深水水域钢围堰引孔置换下沉施工工艺，其特征在于，s03中所述月牙形护筒为直径2.1m的圆形护筒，包括长弧和短弧，所述短弧反扣在长弧上，所述长弧长4m，所述短弧长2.51m。

3.根据权利要求1所述的一种复杂地层深水水域钢围堰引孔置换下沉施工工艺，其特征在于，s03中所述护筒打设取土作业为先打设圆护筒，再在圆护筒内贴合下放月牙形护筒，再拔出圆护筒，按照如上顺序依次插打下一个月牙形护筒及圆护筒，月牙形护筒与圆护筒相对距离关系在导向框上进行标记定位，下放倾斜度不大于1％，保证圆护筒与月牙形护筒中线重合，使用钢板卡进行限位固定。

4.根据权利要求1所述的一种复杂地层深水水域钢围堰引孔置换下沉施工工艺，其特征在于，s05中底节钢围堰拼装从两转角处开始，依次进行，于侧板处合拢。

5.根据权利要求1所述的一种复杂地层深水水域钢围堰引孔置换下沉施工工艺，其特征在于，s05中所述钢围堰的钢套箱整体制造完毕后，对套箱的内、外侧板和隔舱板连接处进行焊缝外观检查测量和超声波探伤检查以及水密性试验；结构外轮廓及对角线进行尺寸检验。

6.根据权利要求1所述的一种复杂地层深水水域钢围堰引孔置换下沉施工工艺，其特征在于，s06中所述承力系统包括液压千斤顶、下方支架及钢绞线，所述液压千斤顶为8台，设置在围堰周边4个钢护筒处，所述下方支架设置在钢护筒上，每台所述液压千斤顶配置7根强度为1860mpa级的钢绞线，所述钢绞线依次穿过千斤顶、下放支架，与钢围堰上的吊点与构件夹持器相连接。

7.根据权利要求6所述的一种复杂地层深水水域钢围堰引孔置换下沉施工工艺，其特征在于，s06中所述导向机构包括锚固牛腿和滚轴，所述锚固牛腿采用双拼工字钢和钢板焊接而成，所述锚固牛腿焊接在钢护筒外侧，所述滚轴转动设置在钢板前端，所述滚轴与钢围堰侧板间隙为20mm。

8.根据权利要求1所述的一种复杂地层深水水域钢围堰引孔置换下沉施工工艺，其特征在于，s07中双壁围堰的底部刃角设计为开口形式，待钢围堰底部标高到达设计位置后，使用直径5cm的钢管抽吸围堰侧壁两侧及壁内的回填砂，向壁内灌注混凝土，通过混凝土的重力作用封堵围堰两侧的引孔空隙导致的渗流通道。

9.根据权利要求1所述的一种复杂地层深水水域钢围堰引孔置换下沉施工工艺，其特征在于，s07中对底部硬质地层，采用旋挖钻在堰内进行土层疏松和伸缩臂挖机进行堰内取土，在支栈桥与平台之间搭设跳板，旋挖钻机铺设平台板自行移动，依次进行钻孔松动，伸缩臂挖机和空压机后续跟进挖取、吸除的综合式开挖方法进行围堰内的清淤工作。

10.根据权利要求1所述的一种复杂地层深水水域钢围堰引孔置换下沉施工工艺，其特征在于，s08中利用双壁钢围堰和钢护筒结合桥面板搭设平台，围堰内护筒割平，割至+12.5m，在切割护筒之前，测量护筒内泥浆深度，使用空压机排出护筒内泥浆；桥面板尺寸6.00*1.95*0.13m，搭接在护筒之间，平台两侧均设置标准防护栏杆，封底混凝土浇筑完成后，即拆除搭设的封底平台。

技术总结本发明公开了一种复杂地层深水水域钢围堰引孔置换下沉施工工艺，涉及钢围堰施工领域，其工艺步骤包括安装引孔平台、安装导向装置、引孔开槽作业、取砂换填、安装拼装平台、拼装底节钢围堰、钢围堰提升下放、堰内取土开挖、围堰封底、安装围堰内支撑。本发明通过在围堰壁仓范围内进行引孔填砂作业，通过旋挖钻取土将硬质地层置换成易于抽取的黄砂，便于钢围堰在深水河流地质复杂多变且多为硬质地层的整体下沉，提高了钢围堰下沉施工效率。技术研发人员：张明旭,宁纪超,郑力铭,李维洲,刘博峰,李海宝,易领兵,吕兆龙,高斌,陆玉和,刘海涛受保护的技术使用者：中国交通建设股份有限公司轨道交通分公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29