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

8、相互咬合，孔心距按1.3m1.4m控制。如图521-2,基岩内引孔深度2.0m,孔内由下向上分别为50Cm厚隔水层和1.5m厚砂砾石层。复合围堰其他结构尺寸见图5.2.1-1o(3)岩石基坑破碎方案设计钢板板旋挖引孔一基坑底边战/图5.2.1-3旋挖点位分布示意图如图521-1及图521-3,对岩石基坑采用旋挖钻孔破碎方式，以基底边线作为旋挖钻孔外缘,并避开塔吊及桥梁的灌注桩基础布置旋挖点位，旋挖钻孔间净距30Cm50cm,孔底按比承台底标高低30Cm50Cm控制。坑底四角各设1处61.5m集水井，井底比承台底低2m,方便基坑抽排水。(4)工料机准备1)编制基坑围堰开挖专项施工方案，明确工艺流

9、程、质量要求及检验标准。2)根据施工需要准备人员、材料及机具设备。对施工人员进行岗前安全培训和安全技术交底，使其掌握工法要求和质量标准。检验进场材料和验收机具设备，确保材料、设备处于合格可用状态。5.2.2基坑破碎(1)放样塔吊及桥梁灌注桩基础平面位置，设明显保护标识。放样基坑底开挖边线，明示旋挖钻机钻孔作业范围。(2)以基坑底边线作为旋挖钻机钻孔控制边线，选用1Om1.5m直径的钻斗，根据钻斗直径布置旋挖机钻点。(3)钻孔前用水准仪测量地面标高，向旋挖钻机提供钻孔深度数据。(4)采用全护筒拧管跟进旋挖成孔技术，旋挖钻机就位后，每钻进0.5m1Om后下沉1次钢护筒，期间检校钢护筒，确保竖直度满

10、足要求。钢护筒下沉至嵌入基岩后停止跟进，继续用旋挖钻机钻进，泥岩钻渣集中堆放备用，钻孔至设计孔底标高(约低于承台底30Cm50Cm)后拔出钢护筒，护筒抽拔过程中周边砂砾石自由进入和填充桩孔，而后将旋挖钻机移至下一孔位继续施工。按上述方法施工至完成基坑钻孔破碎。5.3.3 围堰施工(1)地下连续土芯墙施工采用1.5m桩相互咬合形成地下连续土芯墙，按设计钢板桩轴线放样桩孔平面位置。1)首桩施作放样后将旋挖钻机就位，每钻进0.5m1Om后下沉1次钢护筒，期间检校钢护筒使其竖直度满足要求。钢护筒下沉至嵌入基岩后停止跟进，继续用旋挖钻机钻进至钢板桩设计底标高。用挖掘机将泥岩钻渣或黏土拌制成塑状土后装卸入

11、钻孔内。用旋挖钻机将筒钻慢速压向孔底，挤紧塑状土，而后提出筒钻。用旋挖钻机配合吊车抽拔钢护筒，使周边砂砾石自由进入和填充桩孔形成土桩。2)后续桩施作确定桩位后，在土桩一侧按首桩工艺方法继续钻孔成桩，其与已成土桩之间相互咬合，桩心距1.3m1.4m,咬合宽度大于50cm,确保钢板桩能顺利通过咬合口。3)按前述工艺依次成桩并最终在基岩内形成满足钢板桩施工的地下连续土芯墙。(2)钢板桩施工1)恢复地面，定出钢板桩围堰轴线，每隔一定距离设置1处导向桩，连接挂绳作为导向线。2)挖掘机安装振动锤，吊起钢板桩，人工扶正就位。3)单桩连续施打至地下连续土芯墙底标高，插打过程中监测桩身斜度并确保其不超过2%,当

12、偏斜过大不能校正时拔起重打。4)依次插打后续钢板桩直至形成围堰。(3)施作泥岩增高坎如图521-1,利用承台基坑钻取的泥岩钻渣在钢板桩四周填筑泥岩增高坎至设计堰顶标高，与钢板桩围堰共同形成复合围堰。5.3.4 开挖基坑及捡底(1)挖掘机修筑便道进入围堰内，采用从下游向上游分层退挖的方式开挖除渣，自卸车运输,开挖期间在坑内地势较低处安装抽水设备向坑外排水；(2)开挖至钢板桩设计内撑位置后，暂停出渣作业，安装型钢围楝及钢管支撑；(3)继续开挖除渣，如此循环施工，直至基坑开挖成型。图5.2.4基坑开挖及检测(4)采用人工配合长臂挖掘机对基坑进行整修，使基坑平面位置和标高满足设计要求。用挖掘机修整边坡

13、，确保基坑工作面宽度和边坡自然稳定。(5)用人工配合挖掘机在基坑四角旋挖超深钻孔处开挖集水井，井内设抽水机械向坑外排水。(6)测量基坑底标高，用人工捡底和清理浮渣。5.3.5 浇筑混凝土垫层基坑交验后，立模浇筑C20混凝土垫层封闭基底，按承台底标高控制找平垫层表面。人工清理垫层周边基坑底面，在垫层与基坑之间形成边沟并使坑内水能顺畅排至集水井内。5.3.6 凿除桩头及承台施工凿除垫层顶面以上的桩头混凝土，进入承台施工。6材料与设备施工用主要材料、设备等基本单元组合见表6.0.1o表6.0.1主要材料、设备表序号名称规格型号单位数量备注1旋挖钻机SR280R台1基岩破碎及钢板桩引孔截齿筒钻1.0m

14、1.5m套22钢护筒1.5mm4.53挖掘机260型台1配合旋挖钻机4钢板桩6m根2575挖掘机+振动锤336型+90t台1钢板桩施打6挖掘机360型台1基坑开挖7自卸汽车20t台28长臂挖机台1基坑清理整修7质量控制7.1 质量控制标准7.1.1 公路桥涵施工技术规范(JTG/T3650-2023)7.1.2 1.2公路工程质量检验评定标准(JTGF80/1-2017)7.1.3 钢结构设计标准(GB50017-2017)7.1.4 1.4钢板桩(GJ/T196-2018)7.1.5 建筑基坑支护技术规程(JGJ120-2012)7.1.6 钢板桩支护技术规程(T/CECS720-2023)

15、7.2 质量保证措施7.2.1 建立项目质量保证体系(1)成立以项目经理为组长，项目总工为副组长，工程技术、工地试验室、机料等部门负责人组成的质量管理领导小组，做好各级人员职能分配，落实质量责任。(2)确定项目质量目标，执行国家法律法规、工程合同文件及现行技术标准规范，建立项目质量管理制度，强化质量培训，采取必要的质量管理措施和检查手段，确保质量目标的实现。7.2.2 确定关键工序和质量控制点，制定管控措施，设置专职质检员做好各工序的质检工作。7.3 质量控制措施7.3.1 施工前进行施工技术交底，确保作业人员掌握工艺流程、质量控制要点及保证措施，严格按规定施工。7.3.2 承台基坑破碎质量控制(1)轮廓线、塔吊和桥梁灌注桩基础位置应准确标识，防止破坏基坑坑壁和既有灌注桩基础。(2)准确放样孔位并严格按设计控制钻孔深度，避免因钻孔深度不足耽误后期基坑开挖清理时间，或因钻孔超深影响基坑质量，增加基坑处理时间及费用。7.3.3 旋挖引孔及钢板桩质量控制