CN116043834A - 一种基于一体化施工浮动平台的裸岩桩基施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于一体化施工浮动平台的裸岩桩基工艺，涉及桩基础施工领域，包括：一种一体化施工浮动平台，所述平台上设有桩基础施工设备及起重设备。本发明所述的一体化施工平台主要适用于封闭深水环境中，如在深水湖或水库中进行桥梁桩基础的施工。因水域没有与外界江河联通的水道，大型水上船舶及设施无法直接驶入桥位处进行施工，同时因深水原因需满足大型起重吊装的要求。故采用一体化施工浮动平台，浮箱体分别运输入水域中，水上组装完成后进行桩基础的施工，包括桩基护筒的下放及稳固、桩基成孔，钢筋笼下放及桩基混凝土灌注。

Description

一种基于一体化施工浮动平台的裸岩桩基施工工艺

技术领域

本发明涉及桩基础施工领域，具体涉及一种基于一体化施工浮动平台的裸岩桩基施工工艺。

背景技术

随着经济、技术的不断发展，公路桥梁工程越来越多，而跨越的地形区域也越来越多变，桥梁桩基础从陆上施工，逐渐转入为跨江河湖泊施工，为此设计的桥梁也愈发呈现跨度大、跨距长的特点。一般江河水域中桩基础采用大型的水上设备，如平驳船、浮吊船、打桩船互相配合进行施工。但在某些内陆湖或人工水库中，大型水上设备无法通过水道直接到达施工桥位处，且可能存在着底部无覆盖层、岩面陡峭、超深水域等自然地理条件，采用钢管桩栈桥平台的工艺时，钢材需求量大、搭设前对地基处理耗费时间及高桩平台稳定差风险大等种种不良因素，增加施工成本及存在较大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的就在于解决上述背景技术的问题，而提出一种基于一体化施工浮动平台的裸岩桩基施工工艺。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种基于一体化施工浮动平台的裸岩桩基施工工艺，所述的一体化施工浮动平台由18个浮箱体组成，每6个浮箱组合成三套双体承压桥脚舟后，承压桥脚舟通过甲板上的桥桁结构连接成型。桥桁上再依据桩位进行冲击钻的安装，平台上布设两台冲击钻机，同时平台上还安装一台起重能力为90t的门式起重机辅助施工。一体化施工浮动平台本身不具备动力，均靠系泊系统进行移动，系泊系统由8t卷扬机、导缆筒及陆上锚杆组成，卷扬机对称分布在平台边桥脚舟甲板首尾端处，锚绳采用直径为22mm的钢丝绳。

进一步的，一体化施工浮动平台组装完成后，通过系泊系统进行位置调整，定位并锚定到施工桩位上；

进一步的，通过平台上的两台冲击钻机对桩孔处的岩面进行冲凿成孔，其中岩面下3m成孔直径比设计桩径大30cm，便于下放桩基护筒及锚固，3m后控制成孔直径不小于设计桩基直径，即桩基设计直径为2.5m，设计护筒直径为2.7m；

进一步的，将桩位处的桩基均先进行成孔作业，然后再进行桩基护筒的下放；

进一步的，通过浮箱物料运输平台，将护筒分节段运送至一体化施工浮动平台上，通过门式起重机提升、接长、下放桩基护筒；

进一步的，采用水下桩基护筒锚固方法将护筒进行锚固，将已经成孔的桩位均进行桩基护筒锚固；

进一步的，护筒锚固后，采用水上平联将桩基护筒均连接成整体，平联采用I25a工字钢结构；

进一步的，对锚固后的桩基护筒内进行清孔，然后通过浮箱物料运输平台，将钢筋笼分节段运输到一体化施工浮动平台上，通过门式起重机提升、接长、下放，完成后进行二次清孔；

进一步的，安装泵管、灌注导管、导管漏斗与集料斗，在岸上采用两台地泵将混凝土泵送至集料斗中，通过集料斗再将混凝土灌注到孔内。

进一步的，将墩位处的桩基础按照对撑施工的顺序施工完成后，拆除水上平联，通过系泊系统将平台平稳移出施工桩位，定位到下个设计墩位。

本发明的有益效果：

该基于一体化施工浮动平台裸岩桩基施工工艺有效解决了内陆湖泊或人工水库中，因无法直接进入大型水上施工设备，同时因地形为陡峭裸岩的大长桩基施工问题。单个浮箱可通过平板车进行运输入水，组合后的浮箱平台结构强大，使用门式起重机能最大化满足大长桩基护筒的接长与下放，同时改工艺能节省前期对地基处理的时间和费用，避免搭设深水高桩平台的风险，节约栈桥平台的材料用量，且一体化施工浮动平台可周转使用，采用的水下桩基护筒锚固方法能提升施工效率，节约工期成本。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明施工浮动平台的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明为一种水上桩基一体化施工浮动平台，由3套组合式双体承压桥脚舟、1套上部桥桁结构，门式起重机、系泊系统、桩基施工设备所组成；

3套双体桥脚舟上安装甲板支座，上部桥桁与甲板支座连接并将三套双体桥脚舟连接组成施工浮动平台，上部桥桁结构上放置有冲机钻机，外侧两组桥脚舟上安装有门式起重机轨道，然后进行门式起重机的安装，安装完成后形成一体化施工浮动平台。

系泊系统包括浮筒系统(含锚、锚链及浮筒)或岸地锚、系缆绞车(含系缆钢索)、导缆器及掣索器等，对称分布在平台边桥脚舟甲板首尾端，该套系统可固定以及小范围内移动平台；

其中，3套双体承压桥脚舟呈并排间隔设置，每套双体承压桥脚舟由6个单体舟结构组合而成，两两横向连接，然后首尾相连接。

单个单体舟尺寸为6m(长)×2.5m(宽)×2m(型深)，组合后单套双体桥脚舟尺寸为36m(长)×5m(宽)×2m(型深)。

且该中间的承压桥脚舟向一端偏移6米，使另一端形成1个14m×6m的港池，用于物料运输平台靠泊，并通过门式起重机吊装进行物料的吊装。该一体化施工浮动平台提供浮力以及稳性保证；同时冲击钻机作业时的作用力，门式起重机吊重时的作用力以及其上荷载均通过上部桥桁结构均匀传递至浮箱上。

所述的一体化施工浮动平台，其上部桥桁结构有两套工字钢框架，每套工字梁框架结构由8根40#工字钢(材料为Q345A)以及若干横向的短工字钢加强梁组焊而组成独立的整体结构。

甲板上设置有桥桁连接支座，支座结构由36a工字钢改制而成，用于支撑上部桥桁结构，安装在桥脚舟甲板舟舷处。

端部抗扭加强梁总成由端部抗扭加强梁，端部抗扭加强梁由2根40号槽钢拼焊而成，安装在桥脚舟端部甲板上，用于增加平台的抗扭刚度。

外侧两组浮箱上设有门式起重机轨道总成，轨道总成由P50钢轨、轨道支撑梁，甲板分配梁组成。

P50轨道则安装在轨道支撑梁的上正中位置，用压板固定牢固。轨道支撑梁由2根36a工字钢组并列组焊而成，安装在甲板分配梁上，甲板分配梁由52根长约1.2米的36a工字钢组成，分别焊接在平台两侧组合式桥脚舟甲板中间，间距为1280mm。

门式起重机的行走机构上安装有防滑齿轮，在轨道支撑梁上安装有齿条，该设计具有保证浮动平台在带载倾斜时能确保起重机的行走机构不在轨道上打滑。起重机在水上浮箱上使用,工作状态最大倾角小于1.5度；非工作状态最大倾角小于3度。

2台冲孔钻机分置于两套上部桥桁工字钢上，钻机、清孔导管、灌注导管及冲击锤的吊装移动均通过门式起重机吊装完成。本平台不具备自航能力，考虑采用在本桩基施工平台四周安装卷扬机，通过拉岸锚进行平台移动。

所述一体化施工浮动平台拼装工艺，包括以下步骤：

步骤1：浮箱拼装

单个浮箱尺寸为12×2.5×2m(长×宽×高)通过平板车进行运输至现场，通过码头上85t履带吊将单个浮箱吊装下水，下水后通过系留绳进行初步的系留，然后在水上进行单套双体承压桥脚舟的拼装；

通过履带吊将单个桥脚舟吊装入水后，浮动桩基施工平台拼装工艺顺序如下：

将6个方形浮箱两两横向连接，然后首尾相连。连接接头经设计，人员均可以在浮箱甲板上操作；

每套双体承压桥脚舟拼装完成后，安装甲板上部桥桁支座，外侧浮箱上安装甲板分配梁和轨道支撑梁。

上部桥桁结构安装。上部桥桁根据设计分为两套，每套2件，每件上部桥桁主梁由4根40#工字钢组成，每4根主梁之间通过横向短工字钢加强。每套桥桁在后场加工拼接成整体后，直接安装到甲板桥桁支座上，在40#工字钢翼板上开好螺栓孔，通过高强螺栓与甲板桥桁支座连接固定。

上部桥桁安装完成后，进行P50轨道及门式起重机的安装。

门式起重机安装

本门式起重机除具有适用于通用门式起重机的结构特点和功能外，在结构、机构和电控系上作特殊处理，适应于在水上浮箱上作业。其特殊功能主要如下；

锚锭状态须处于夹轨器锁定，销轴锚锭，缆风绳紧定，铁鞋楔定。

本起重机结构型式为桁架型式，主要由门架、小车总成、大车运行机构、电气控制设备等组成。其门架结构型式为桁架型式，由桁架双主梁、桁架刚性腿、桁架次刚性腿、走台栏等组成，主梁与门腿用高强度螺栓连接。为适应水上波浪和倾斜的功能，两门腿的型式为双刚腿型式而非一刚一柔的门腿型式，增加了门架在波浪和倾斜工况的结构稳定和安全性。

大车运行机构为四台车型式，分别四角驱动，全部为主动台车。起重机大车车轮数量为4x2＝8个，车轮与带有滚动轴承的角形轴承箱组装以后安装在台车架上，门机两侧分别设置带齿轮的车轮组与齿条啮合，并在每个台车上设置水平轮，在波浪和倾斜工况下具有爬坡和防溜车功能。

起重机的小车由小车架、起升机构和小车运行机构所组成，小车运行机构除具有四角主动台车外，并在起升机主梁两端分别设2台电动葫芦牵引牵拉，在每个台车上设置水平轮，在波浪和倾斜工况下具有爬坡和防溜车功能；起升构有双限位保护(装有两套起升安全限位开关装置)；小车的供电为悬挂式电缆导电(电缆滑车所使用的轨道为滑缆钢丝绳)付钩为独立的工字钢轨道，固定在主梁下面；

行走机构安装

将行走机构轮落位至轨道上指定安装位置，用枕木或型钢将其垫稳、垫平。焊接连接使其跨度差≤5mm，使其对角线相差≤5mm，车轮在水平偏斜≤0.8/1000，垂直度相差≤L/400，跨距偏差≤5mm测其达标；

支腿组拼与上横梁固定

在浮箱上，对支腿进行组装，注意各杆件的编号和标记，上横梁临时固定，以免上横梁的摆动，并测量上横梁的顶面与下铰座面的平行度不大于2mm；

支腿竖立吊装与缆风绳固定

受场地限制，浮箱外侧缆风绳角度偏大，为安全起见，在支腿内侧加设刚支撑，支撑采用截面10#槽钢，每个支腿采用两根。缆风绳选用φ14钢丝绳，钢丝绳破断拉力系数为1770,缆风绳与地面夹角78度,缆风绳张力大小通过手拉葫芦进行调节，拉紧时缆风绳的张力约为800Kg,缆风绳一端固定在门腿上，另外一端采用钢丝绳卡固定在5t手拉葫芦上,手拉葫芦挂在地锚上；

主梁吊装

主梁在后方场地拼装好，用平板车运到履带吊主臂下，整体吊装单根主梁；主梁重心在跨中，采用兜吊主梁上弦的方法起吊，主梁吊装时由安装人员在吊点处挂钩、起重工统一指挥。为防止钢丝绳在起吊时受损或打滑，在吊点处应垫上橡皮或硬质木板；

挂钩完毕后，在起重工的指挥下，履带吊起重机缓缓升起，待钢丝绳受力后吊车停，检查吊点处有无异常。在确认无异常时履带吊起重机再缓缓起升，并将主梁吊至略高于支腿联接面即可；

等试吊无误后将主梁慢慢吊起，起吊时由信号工统一指挥，当主梁离开地面2米时，等高度超过支腿法兰时停止。直至主梁和支腿连接中心对稳，螺栓连接。待螺栓连接接固定后松下吊钩，摘除钢丝绳，完成设备的主梁吊装工作，两根主梁采用同样的吊装方式。

其中，要注意落梁在同时在两支腿，不宜有先后；在定位主梁时，当主梁分别在支腿上落下后，要经过测量人员测量跨度定位尺寸符合偏差要求后才能进行主梁和支腿的螺栓的紧固连接；

起重天车吊装

起重天车吊装前应在主梁联系梁安装完成后，对小车轨道尺寸进行检查复核。将车架和卷扬机分开吊装单独起吊，按最后吊装小车上其他附件；

梯子、栏杆安装、电控箱定位安装

安装梯子、栏杆，安装完成后支撑牢靠、螺丝拧紧；

穿钢丝绳、安装电缆卷筒及附件的安装

将电缆卷筒安装在下横梁上。穿绕主、副钩钢丝绳。平台、扶梯、安全系统的安装；

注意：钢丝绳穿绕前，需检查有无断丝、磨损、变形等缺陷，满足使用要求的才能安装。卷扬机在收放钢丝绳时，卷筒钢丝绳预留不得少于3圈。

安装时，应避免让钢丝绳沾上泥沙；绳端以细钢丝扎好。绕过吊具上的动滑轮和车架上的定滑轮，钢丝绳的两端分别以压板及螺栓固定在卷筒的两端，安装完毕，钢丝绳应涂上润滑油脂。

所述一种基于一体化施工浮动平台裸岩桩基施工工艺，包括以下步骤：

浮动平台拼装并通过验收后，定位至施工桩位，对设计桩位采用冲击钻进行冲凿成孔，直接从岩面打至设计孔底标高值。

然后通过物料运输平台将分节段的护筒运输至一体化施工浮动平台的港池内，通过门式起重机将护筒节段起吊、翻身、定位、接长后进行下放，接长过程中用水平尺确定好平台的倾斜度以保证护筒施工的垂直度。

护筒接长到位后，采用一种水下桩基护筒锚固方式完成桩基护筒的锚固，然后进行二次清孔。一种水下桩基护筒锚固工艺如下：

(1)护筒接长下放入岩3m，焊接牛腿悬挂于一体化施工浮动平台的定位架上；

(2)安装清孔导管，用气举反循环清理孔内沉渣，清孔深度比护筒脚深1m，清孔过程可反复提升、下放桩基护筒，保证孔壁上的岩渣清理干净；

(3)在护筒内安装灌注导管，从护筒内部灌注混凝土，通过门式起重机反复提升、下放护筒，使护筒内的混凝土流出孔外，同时测量护筒内外混凝土面标高，确定高差，确保混凝土的锚固效果，过程中控制护筒提升高度不大于1m，避免将护筒提出孔外；

(4)在混凝土初凝前，门式起重机将护筒下放到设计标高后，再提高3cm，使护筒在自重状态下垂直受力，确保其垂直度；

(5)混凝土等强，护筒与岩壁之间通过混凝土完成锚固，安装钻机二次清孔，冲凿护筒内混凝土。

二次清孔主要是清理护筒内的混凝土，采用冲凿将混凝土进行破碎，配合气举反循环将混凝土渣清除。注意在护筒根部上下各1m时，严格控制冲锤冲程不大于50cm，避免冲锤锤牙挂到护筒脚导致卡锤或其他事故发生。

清孔完成后，通过物料运输平台将钢筋笼分节段运输，采用与相同的工艺进行下放、固定。

最后进行桩基混凝土的灌注，采用两台地泵配合泵管将混凝土泵送至一体化浮动施工平台上的集料斗中。灌注水下混凝土前，先使导管、集料斗、漏斗就位，在护筒内安装好漏斗及灌注导管，导管的连接采用丝扣式。并在两法兰盘之间垫有4-5mm厚的橡胶止水垫圈。

在导管使用前，首先检查其是否损坏，密封圈、卡口是否完好，内壁是否光滑圆顺，接头是否严密，进行抗拉力和防渗漏试验，试验合格后方可使用。

安放时导管底至孔底的距离为350mm。

灌注水下混凝土时，灌注首批混凝土前，在漏斗内安装隔水栓片，关闭储料斗的出料口阀门。将储料斗和漏斗中灌满混凝土，并在其他工作都完全准备好以后即可剪球进行灌注。

浮箱桩基混凝土灌注流程如下：

①启动地泵输送混凝土，将储料斗及漏斗内装满混凝土；

②先打开储料斗的出料口阀门，使储料斗内的混凝土顺畅连续不断流出后，迅速拔出漏斗的隔水栓片，连续不断的灌注桩基混凝土，满足首盘混凝土埋管深度。

③拆除导管时，将储料斗出料口关闭，此时可持续泵送混凝土到储料斗中，依据埋管深度控制导管节数，控制埋管深度在2-6m，导管拆除完成后，重新打开储料斗出料口进行灌注。

每根桩基混凝土浇筑完成后24个小时内，浮箱禁止移动或承受其他荷载，避免影响混凝土初凝过程中的质量。

对称的进行该墩位其他桩基的施工，完成后通过系泊系统将一体化施工浮动平台平移出桩位，到下个墩位进行施工。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种基于一体化施工浮动平台的裸岩桩基工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将6个方形浮箱两两横向连接，然后首尾相连；

步骤2：安装单套双体承压桥脚舟的甲板桥桁支座；然后在甲板上安装龙门吊轨道；依次将各套双体承压桥脚舟在水上拼装完成，然后进行简单的系留、定位；

步骤3：上部桥桁结构安装：每套桥桁在后场加工拼接成整体后，直接安装到甲板桥桁支座上；

步骤4：最后安装人行跳板和附属设施；浮箱平台上设计采用MG90/10t-19m-10m门式起重机进行起重吊装作业。

2.根据权利要求1所述一种基于一体化施工浮动平台的裸岩桩基工艺,其特征在于，在步骤1中，包括浮箱拼装；

单个承压舟在加工场内制造完成并通过验收后，先在场内进行预拼装，并记录拼装顺序、在每个箱体上做好标记，待运输至现场后，按照预拼装的顺序在现场拼装使用。

3.根据权利要求1所述的一种基于一体化施工浮动平台的裸岩桩基工艺,其特征在于，单个承压桥脚舟运输至现场栈桥上后，通过85t栈桥履带吊在栈桥上依次单个吊装桥脚舟下水，下水后通过系留绳进行初步的系留，然后在水上进行单套双体承压桥脚舟的拼装。

4.根据权利要求1所述的一种基于一体化施工浮动平台的裸岩桩基工艺,其特征在于，单个承压桥脚舟自重为12.6t。

5.根据权利要求1所述的一种基于一体化施工浮动平台的裸岩桩基工艺,其特征在于，85t履带吊吊装半径10m起重能力为25.2t。

6.根据权利要求1所述的一种基于一体化施工浮动平台的裸岩桩基工艺,其特征在于，对门式起重机特殊处理：起重机在水上浮箱上使用,工作状态最大倾角小于1.5度；非工作状态最大倾角小于3度,并且处于锚锭状态；

锚锭状态须处于夹轨器锁定，销轴锚锭，缆风绳紧定，铁鞋楔定。

7.根据权利要求1所述的一种基于一体化施工浮动平台的裸岩桩基工艺,其特征在于，起重机结构型式为桁架型式。

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