浅水河床厚漂石覆盖层上的钢栈桥钢管桩抗冲刷施工方法

摘要

本发明一种浅水河床厚漂石覆盖层上的钢栈桥钢管桩抗冲刷施工方法，包括清理浅水河床厚漂石覆盖层施工方法、钢管桩施工方法、石笼回填抗冲刷施工方法等；通过使用挖掘机或抓斗对河床表面厚漂石覆盖层进行清除，解决钢管桩在厚漂石覆盖层中钢管桩无法插入至设计深度的问题，再利用漂石进行部分回填后使用石笼回填的方法，达到提高钢栈桥整体稳定性及抗冲刷性的目的。本发明解决了河床厚漂石覆盖层上钢管桩无法无法插入至设计深度导致钢栈桥整体抗冲刷能力差、易垮塌问题，与传统直接在河床覆盖层上击打插入钢管桩施工方法相比，多了厚漂石覆盖层清理及石笼回填两道工序，但能提高钢栈桥整体抗冲刷性能；让钢栈桥适用范围得到很大扩展。

说明书

技术领域

本发明涉及一种河床抗冲刷的领域，具体为一种在浅水河床厚漂石覆盖层上进行漂石层清理后采用石笼回填加固钢栈桥钢管桩来抗水流冲刷的全新的施工方法。

背景技术

在建设跨越河流的桥梁过程中，往往会在桥梁旁提前架设钢栈桥作为施工运输通道，另外还可依附钢栈桥搭设施工作业平台，实现由水中转化为陆地施工作业。钢栈桥是以高强钢材制成轻便的标准化桁架单元构件及横梁、纵梁、桥面板、桥座及连接件等组成，用专用的安装设备可就地迅速拼装成适用于各种跨径、荷载的桁架梁桥，解决了水上作业机械材料难以进入施工现场的难题，因此钢栈桥有着水上桥梁施工“生命线”这一说法。

目前对钢栈桥的采用主要是根据施工方自身施工车辆通行需求，确定好钢栈桥设计参数，对其主要组成材料：贝雷梁、分配梁工字钢、横梁工字钢、桥面钢板及钢管桩等进行受力验算后确定使用规格，最后通过科学拼装成为钢桁架桥梁形式。

其中钢管桩作为钢栈桥下部主要传力结构，钢管桩端需通过振动锤锤击穿透河床表面的覆盖层并支承在坚硬岩土层或者进入一定深度的软土层作为钢栈桥的基础，钢管桩锤击插入的施工质量对钢栈桥的整体稳定性起着决定性作用。然而，随着公路基础设施建设的蔓延，会碰到越来越多的桥梁设计在流水冲刷严重的地方，比如水电站下游附近，河床上小粒径的泥沙都被冲刷掉，只剩下大的卵石形成厚漂石覆盖层。

目前钢栈桥钢管桩基础的传统施工方法一直未能解决在河床厚漂石覆盖层上钢管桩穿透漂石层并支承在坚硬岩土层或者进入下方一定深度的软土层的问题，导致钢栈桥整体稳定性差，遇洪易倾覆垮塌。只能在钢栈桥整体安装完成后在钢管桩基础薄弱部位的旁边采用冲孔植桩的方式进行加固，冲孔植桩加固的具体方法：在钢栈桥施工完成后，对钢管桩嵌入深度数据进行统计，逐桩进行排查，对插入深度不够的钢管桩，在其附近预埋设计计算规格的钢护筒进入漂石层一定的深度，再使用相应规格的冲击钻机在钢护筒中心进行冲孔作业，冲孔至设计计算要求达到的冲孔深度，清孔，浇筑混凝土至设计高度，在混凝土凝固之前插入一根钢管桩或型钢，插入至混凝土底，待混凝土凝固之后，预埋的钢管桩或型钢在外露部分通过型钢与插入深度不够的钢管桩联接成整体，确保其稳定性。在后期采用冲孔植桩加固的施工方法不但工序复杂、成本昂贵，而且工作进度缓慢并在其施工时占用钢栈桥通道，影响钢栈桥的通行使用。

许多项目因考虑其成本和对其使用工期迫切的原因常常未能进行有效加固钢管桩基础，造成钢栈桥基础不牢固，汛期来临后洪水冲跨钢栈桥的案例不在少数。

综前所述，钢栈桥的使用虽然为水上作业提供很大的便利，但传统的钢栈桥钢管桩在漂石覆盖层中的施工存在着钢管桩基础无法穿透覆盖层的施工难题，且后期加固成本高，进度慢的缺点。因此，发明一种全新的能在河床厚漂石覆盖层上钢栈桥钢管桩抗冲刷的施工方法对钢栈桥的推广适用具有重要意义。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，而提供一种浅水河床厚漂石覆盖层上的钢栈桥钢管桩抗冲刷施工方法，其工作原理是：在浅水区范围内，通过采用挖掘机或者抓斗直接在浅河床或运输船上对钢管桩位置附近河床表面厚漂石覆盖层进行清除，然后使用振动锤锤击钢管桩穿透漂石层，解决钢管桩在厚漂石覆盖层中钢管桩无法插入至设计深度的问题，再利用漂石进行部分回填至设计要求后采用石笼进行回填，达到提高钢栈桥整体稳定性及抗冲刷性效果的目的。

本发明施工流程为：材料、机械进场→桥位测量放样→使用挖掘机在运输船上清除漂石层→钢管桩位测量放样→钢管桩插打下沉→钢管桩下表层漂石回填→钢管桩上表层石笼回填→进入下道工序。

为实现上述本发明的目的，所采用的技术方案为：

一种浅水河床厚漂石覆盖层上的钢栈桥钢管桩抗冲刷施工方法，所述的施工方法包括清理浅水区河床厚漂石覆盖层施工方法、钢管桩施工方法及石笼回填抗冲刷施工方法；

所述清理浅水区河床厚漂石覆盖层施工方法是采用挖掘机或抓斗直接在浅河床上或者在运输船上，对以钢栈桥钢管桩位置为中心附近范围内漂石进行挖除清理；

所述钢管桩施工方法是在漂石挖除清理干净或者清理至设计深度之后才能进行钢管桩的锤击插入。

以上所述石笼回填抗冲刷施工方法是在同一断面的钢管桩都锤击插入河床，施工完成之后，在底部采用原来挖除出来的漂石回填至设计标高，上部石笼回填至原覆盖层标高。

以上所述石笼回填由靠近钢管桩内侧往外逐步对称回填，确保石笼对钢管桩周围紧密，石笼水平向、竖向叠砌紧密，并回填高度不超过原河床周围覆盖层标高保证回填处水流平缓。

以上所述石笼外框为矩形或方形结构，可采用一定规格的柔性镀锌铁丝网编制成，也可采用一定规格的圆钢、螺纹钢焊接而成。

以上所述石笼内填充大粒径的漂石，填充密实。

以上所述的施工方法包括以下施工步骤：

通过查阅地质勘探报告了解漂石覆盖层厚度，确定机械及人员配置和石笼使用数量；

测量放样钢栈桥桥位线型；

使用运输船载挖掘机沿着桥位对钢管桩周围的漂石覆盖层进行挖除；

④根据石笼使用量制作石笼，石笼采用柔性镀锌铁丝网编制成或采用圆钢、螺纹钢焊接制成矩形结构或方形结构，做好装填模架使用大粒径的漂石进行装填后绑扎成型；

⑤挖除后再进行插打钢管桩，及时进行钢管桩插打施工，采用履带吊振动锤振压埋设，若振压1分钟时间内下沉≤1cm，重复2-3次未有变化，可认为已达到承载能力要求；

⑥待同一断面上的钢管桩插打完成后，立即使用挖掘机把之前挖除的漂石覆盖层回填钢管桩四周，回填至设计漂石回填层标高后再通过吊装把石笼安放在回填好的漂石覆盖层上；石笼回填应按设计需求高度及宽度认真、仔细进行回填作业，由靠近钢管桩内侧往外逐步对称回填，确保石笼对钢管桩周围紧密，石笼水平向、竖向叠砌紧密，应严格控制回填的石笼密实良好，并回填高度不超过原河床周围覆盖层标高保证回填处水流平缓；

⑦对钢管桩管内进行灌砂处理，增加钢管桩的整体刚度；

⑧进入下一步的横梁、贝雷片及桥面系的安装工作；

重复以上按④⑤⑥⑦⑧的工作进行钢栈桥的施工作业。

本发明相对于现有技术所具体突出的实质性特点和显著进步是：

1、本发明通过对厚漂石覆盖层的清理，确保钢管桩能击实下沉达到能满足设计承载能力的地层，再通过原清理的漂石对钢管桩四周进行回填，漂石回填实现材料回收利用；并在漂石回填的表层上采用石笼回填压实；利用石笼回填层压实漂石回填层的方式，能有效防止回填层被洪水冲刷掏空，具有较强的抗冲刷能力，提高钢栈桥稳定性及安全性。

2、本发明相对于传统使用钻孔桩设备在薄弱部位加固的方法，所需工序更加简单，更便于施工操作。

3、本发明相对于传统使用钻孔桩设备在薄弱部位加固的方法，在钢栈桥搭设的初期就进行基础的支护，其工序完成时间衔接高效，钢栈桥整体搭设完成后即可通车使用，不会出现后期补强支护占用钢栈桥运输通道影响钢栈桥及时使用性的问题。

4、本发明相对于传统使用钻孔桩设备在薄弱部位加固的方法，只需使用一辆运输船和挖掘机或抓斗对河床上漂石层进行清理和回填，再采用一定规格的柔性镀锌铁丝网编制成，也可采用一定规格的圆钢、螺纹钢焊接制作成笼子装石回填；较大提高施工效率；缩短施工工期，较大降低施工成本。

5、本发明石笼形状为矩形或方形结构，可采用一定规格的柔性镀锌铁丝网编制成，也可采用一定规格的圆钢、螺纹钢焊接而成；采用漂石对石笼进行填实，而漂石被密实固定于石笼内，每个整体石笼的重量均能抗击河水流向的冲击；而石笼回填能使得石笼之间紧密挤压，大大提高石笼回填层的抗冲刷力，既能对钢管桩起到很好的固定作用，又能防止河床表面被河水或汛期洪水冲刷掏空。

附图说明

图1为本发明一种浅水河床厚漂石覆盖层上的钢栈桥钢管桩抗冲刷施工方法的整体施工示意图；

图2为采用镀锌铁丝网制作的石笼图示；

图3为使用挖掘机清理钢管桩位置的漂石覆盖层图示；

图4为使用石笼回填钢管桩四周。

具体实施方式

结合本发明的实施例对本发明进一步详细说明。

参看图1~图4说明，一种浅水河床厚漂石覆盖层上的钢栈桥钢管桩抗冲刷施工方法。

所述的施工方法包含清理浅水区河床厚漂石覆盖层施工方法、钢管桩施工方法及石笼回填抗冲刷施工方法；

所述清理浅水区河床厚漂石覆盖层施工方法是采用挖掘机或抓斗直接在浅河床上或者在运输船上，对以钢栈桥钢管桩位置为中心附近范围内漂石进行挖除清理；

所述钢管桩施工方法是在漂石挖除清理干净或者清理至设计深度之后才能进行钢管桩的锤击插入；

所述石笼回填抗冲刷施工方法是在同一断面的钢管桩都锤击插入，施工完成之后，在底部采用原来挖除出来的漂石回填至设计标高，上部石笼回填至原覆盖层标高；

所述石笼回填由靠近钢管桩内侧往外逐步对称回填，确保石笼对钢管桩周围紧密，石笼水平向、竖向叠砌紧密，并回填高度不超过原河床周围覆盖层标高保证回填处水流平缓；

所述石笼形状为矩形或方形结构，可采用一定规格的柔性镀锌铁丝网编制成，也可采用一定规格的圆钢、螺纹钢焊接而成；

所述石笼内填充大粒径的漂石，填充密实。

所述施工方法包括以下施工步骤：

通过查阅地质勘探报告了解漂石覆盖层厚度，确定机械及人员配置和石笼使用数量；

测量放样钢栈桥桥位线型；

使用运输船载挖掘机沿着桥位对钢管桩周围的漂石覆盖层进行挖除；

④根据石笼使用量制作石笼，可采用一定规格的柔性镀锌铁丝网编制成，也可采用一定规格的圆钢、螺纹钢焊接而成矩形结构或方形结构；如石笼采用直径2.5mm柔性镀锌铁丝网编制成规格为2m×1m×1m的矩形结构，做好装填模架使用大粒径的漂石进行装填后绑扎成型；

⑤挖除后再进行插打钢管桩，及时进行钢管桩插打施工，采用履带吊振动锤振压埋设，若振压1分钟时间内下沉≤1cm，重复2-3次未有变化，可认为已达到承载能力要求；

⑥待同一断面上的钢管桩插打完成后，立即使用挖掘机把之前挖除的漂石覆盖层回填钢管桩四周，回填至设计漂石回填层标高后再通过吊装把石笼安放在回填好的漂石覆盖层上；石笼回填应按设计需求高度及宽度认真、仔细进行回填作业，由靠近钢管桩内侧往外逐步对称回填，确保石笼对钢管桩周围紧密，石笼水平向、竖向叠砌紧密，应严格控制回填的石笼密实良好，并回填高度不超过原河床周围覆盖层标高保证回填处水流平缓；

⑦对钢管桩管内进行灌砂处理，增加钢管桩的整体刚度；

⑧进入下一步的横梁、贝雷片及桥面系的安装工作；

重复以上按④⑤⑥⑦⑧的工作进行钢栈桥的施工作业。

实施案例1：

某大桥一侧引桥上构采用7x40米先简支后连续预应力砼T梁，主桥上构采用70+125+125+70m预应力混凝土连续箱梁，另一侧引桥上构采用8×40米先简支后连续预应力砼T梁，主桥下构桥墩为钢筋混疑土实体壁墩，引桥下构桥墩为柱式墩，共有6排墩柱在河床上，需搭设钢栈桥对该桥施工。该桥位于某水电站下游约300m处，河床覆盖层为卵石层，覆盖层3~7m,往下依次为强风化砂岩、中风化砂岩，采用传统钢管桩施工方法，无法将钢管桩插入至设计深度，一旦水电站泄洪，钢栈桥很容易被冲垮，若在旁边冲孔植桩进行加固，施工进度慢，费用高。采用本发明的施工方法能保证钢管桩插入至设计深度，有效地保证钢栈桥的稳定性及安全性，另外石笼回填保证在泄洪时，钢管桩周围的卵石不被冲刷走，保护钢管桩的稳固，提高钢栈桥的抗冲刷的能力，保证钢栈桥的安全。在大桥建设过程中，经历水电站8次大的泄洪，钢栈桥稳固如初。

实施案例2：

某大桥上构采用9×40米先简支后连续预应力砼T梁，下构桥墩为柱式墩，共有5排墩柱在河床上，需搭设钢栈桥对该桥施工。该桥所处位置水流湍急，河床覆盖层为卵石层，覆盖层4~8m，据案例1的实践与经验，采用案例1的施工方法对钢栈桥钢管桩施工，大大缩短了钢栈桥搭建的工期，节约了施工成本，提高了钢栈桥的抗冲刷能力，保证了钢栈桥的稳定性、安全性。在大桥建设过程中，经历几次大的汛期，钢栈桥稳固如初。