CN116752580B - 一种水下抗浮抗裂拱梁-底板结构的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下抗浮抗裂拱梁‑底板结构的施工方法，包括以下步骤：（1）在水下基坑区域的河道两岸打入用于挡土的钢管桩，在双排钢管桩中浇筑混凝土形成岸坡抗滑支护；（2）在两排的钢管桩之间分段清淤；（3）在垫层上设置若干个钢管拱梁；（4）在钢管拱梁的两侧设有分隔围挡，使用导管法浇筑C20混凝土300cm、或使用水下自流平不分散混凝土浇筑混凝土；（5）在钢管拱梁的两端根部设有锚杆，锚杆穿过浇筑的混凝土；（6）在浇筑的混凝土上设置横向预应力钢梁，横向预应力钢梁固定在锚杆上；（7）在混凝土上浇筑低热C30混凝土，直到满足设计要求。本发明解决了水下大放坡大开挖大换填不足，节约了工程量。水下施工避免了干地施工边坡稳定、防渗处理的重大投入与风险。

Description

一种水下抗浮抗裂拱梁-底板结构的施工方法

技术领域

本发明涉及一种水下抗浮抗裂拱梁-底板结构的施工方法，属于水利工程领域。

背景技术

穿越河流可采用隧道或桥梁，为了解决用地、城市规划问题，城市穿江、河地下隧道越来越多，因地形原因、引线长度及投资决策原因，存在大量江、河浅埋隧道工程问题，施工期、运行期的抗浮、抗渗安全性、施工方案可行性是重点及难点。同样水下大体积混凝土且存在抗浮、分区实施要求的工程，在船闸、海洋工程底板以及水电站围堰基础等工程中也普遍存在。在目前现有技术中，在隧道线路附近开挖临时河道进行导流，保证河流的畅通同时，进行干地施工保护措施或采用回填覆盖解决存在的问题；在隧道盾构过程中，由于淤泥层深度过深，导致在盾构过程中，盾构机下沉、隧洞上浮等问题，可以干地条件采用高压旋喷地基加固综合解决。开挖临时河道进行导流这种方式工程量大，需要加大用地空间以满足临时河道的设置，例如201910978416.3水囊卵石混合土层土压盾构穿越河道施工方法、201910780497 .6一种隧道下穿河道施工工艺，均采用开挖临时河道，且施工周期较长，一定程度上影响了工程施工的进度。

常见淤泥质等软土加固方法为高压旋喷、压力灌浆、原位水泥搅拌等工艺，但浅埋区域无足够覆盖，并且在水下，以上方法均难以实现。采用水下吸泥置换工艺，属于水下深基坑问题，一方面要解决边坡稳定，缩小开挖工作量；另一方面需要解决河岸边坡稳定及周边建筑物稳定问题，具有软弱层的基坑稳定问题尤其复杂。

专利号：202110961945.X一种穿越非通航河道的隧道基坑施工方法，采用河道回填以及基坑回填方法，该方法仅能运用于可断流、断航河道；不能解决於泥河床浅埋冒浆不稳定问题；回填仅能解决施工期临时抗浮问题，不能解决完工开挖后永久性抗浮问题。所以仅能解决临时抗浮问题，存在工作量大，河道影响大不足。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种水下抗浮抗裂拱梁-底板结构的施工方法，解决了水下大放坡大开挖大换填不足，节约了工程量。水下施工避免了干地施工边坡稳定、防渗处理的重大投入与风险。

技术方案：为解决上述技术问题，一种水下抗浮抗裂拱梁-底板结构的施工方法，包括以下步骤：

（1）在水下基坑区域的河道两岸打入用于挡土的钢管桩，钢管桩为双排，在双排钢管桩中浇筑混凝土形成岸坡抗滑支护；

（2）在两排的钢管桩之间根据设计要求在隔堤处实施大放坡清淤，放线后在隔堤布设底层充填袋，实施底层抄平层混凝土浇筑，底层充填袋厚度为30-50cm，充填袋顶面高程差控制在10cm之内，强度达到标准强度的80%之后，继续填充上一层混凝土袋，隔堤的高度为顶板二期混凝土的底面高度；

（3）依次完成所有隔堤的充填，两处隔堤完成之后，对两隔堤之间进行清淤，基本达到基面后验收；

（4）拱梁制成后悬浮状态浮运制指定地点，其中拱梁拱脚有锚板、锚梁，满足在水中的稳定，就位后局部采用空心预制混凝土抄平，给管内补灌一定数量的水泥基灌浆材料，加强其稳定性，钢管拱梁的上部设有灌浆孔；

（5）在钢管拱梁的两侧设置围挡；

（6）两隔堤之间实施普通水下混凝土施工，在与隔堤交界面、底部预留灌浆管，将拱梁完好地埋设于一期混凝土；

（7）在钢管拱梁的两侧根部设有锚杆，锚杆穿过浇筑的混凝土；

（8）在浇筑的混凝土上设置横向预应力钢梁，横向预应力钢梁固定在锚杆上；

（9）在混凝土上浇筑低热C30混凝土，直到满足设计要求。

作为优选，所述围挡包含从下至上叠加放置的牵引管，所述牵引管包含位于中心的主管道以及绕主管道周向布置的灌浆花管，灌浆花管外套有底座，主管道外套有卡箍，卡箍通过连接板与底座连接，连接板分别与卡箍和底座铰接。

作为优选，按照牵引管工艺，先用钻机按照设计路线定向钻先导孔，再回拉扩孔，将孔径扩大至满足将牵引主管道、灌浆花管布设的口径，将主管道、灌浆花管固定至牵引头，回拖管材；主管道对接采用热熔工艺，灌浆花管采用螺纹套对接，主管道与钢质花管间采用卡箍和铰接；回拉牵引到位后，拆除牵引装备，确保主管道不动，牵引拉伸钢质花管，使连接铰转动，灌浆花管撑开.

作为优选，所述步骤（2）中底层抄平层混凝土浇筑后，继续在两侧布设底层充填袋，中间形成空腔，在空腔中浇筑盖板混凝土。

在本发明中，选择偏离主航道部位设置充填混凝土袋隔堤；扁平充填袋，一般用于充填水沙，本工艺用于充填水下不分散自流平混凝土；充填袋顶面设置合理数量、分布的进料口，便于免振捣充填全部区域。先针对隔堤部位进行放样、清淤、测量复核、放样隔堤控制点；设置基准线：利用预置混凝土块沉至指定位置，并设置水下银光灯，作为控制点，精度控制在50cm；依靠控制点布设四边控制线，采用沿线放置重锤物系反光标形式，便于充填袋布置。布置充填袋、充填混凝土。等下一层混凝土强度达到80%，实施上一层混凝土充填，直至分隔堤完成。在分隔堤内一期或二期分层完成常态混凝土水下漏斗法施工；各区域可依次完成，形成了与分隔堤同高的一个混凝土面；铺设隧洞长度方向的充填袋，充填水下不分散混凝土，依次完成，形成围堰。在围堰内采用免拆模板形式，立模分区浇筑盖板混凝土，混凝土采用水下不分散混凝土，或漏斗法浇筑混凝土。结构方面，配筋钢管拱肋、钢梁、锚杆。

在本发明中，拱梁、预应力钢梁作为梁板增强的两种备选措施，其中拱梁增加拱脚增大锚固板，可以提高锚固于两端的效果，拱梁结构可以减少用钢量，通过拱梁的受拉解决抗浮问题；预应力钢梁方法，通过梁的抗弯能力解决中部抗浮弯矩大的问题，采用预应力同样可以减轻用钢量。采用拱梁+拱脚锚板埋设于一期混凝土中的办法，通过锚板-混凝土间的作用力解决了锚杆、锚梁、钢梁间繁杂连接问题。其中拱梁+底板形式，仅需将拱梁完全埋入混凝土中一定厚度，可以降低两侧二期混凝土的厚度，实现大量降低混凝土材料用量的目标。锚杆配锚梁，作用于一期混凝土上，将拱梁或预应力钢梁锚固在一期混凝土以及地基岩土中，解决底板整体的抗浮问题。

有益效果：本发明的水下抗浮抗裂拱梁-底板结构的施工方法，通过充填自流平不分散混凝土袋，可以在水下非立模条件下实现混凝土分层浇筑，强度达到一定值后，即可以再浇筑上一层，该多层混凝土质量有较好的保证，作为底板结构应用，同时其形成一道混凝土隔堤，使隔堤间形成一个相对有限的空间；在此空间内，可以采用常规、便宜的水下混凝土采用传统的导管法施工，并可以单次浇筑至合理高度，解决了水下立大型侧模、拆模的工作；以上隔堤、隔堤间混凝土，称之为一期混凝土，则下一步实施的顺轴向的两侧充填混凝土袋形成的围堰，可以解决二期混凝土在有限空间内实施。

附图说明

图1为本发明的俯视结构示意图。

图2为本发明主视结构示意图。

图3为本发明的横截面的结构示意图。

图4为本发明中围挡的结构示意图。

图5为牵引管竖直排列的示意图。

图6为牵引管侵倾斜排列的示意图。

图7为隔堤的施工图。

图中：底层充填袋1；围挡2；盖板混凝土3；锚杆4；锚梁5；钢管拱梁6；加压支撑7；灌浆花管9；卡箍11；底座12；连接板13。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1至图7所示，本发明的一种水下抗浮抗裂拱梁-底板结构的施工方法，包括以下步骤：

（1）在水下基坑区域的河道两岸打入用于挡土的钢管桩，钢管桩为双排，在双排钢管桩中浇筑混凝土形成岸坡抗滑支护；

（2）在两排的钢管桩之间根据设计要求在隔堤处实施大放坡清淤，放线后在隔堤布设底层充填袋，实施底层抄平层混凝土浇筑，底层充填袋厚度为30-50cm，充填袋顶面高程差控制在10cm之内，强度达到80%之后，继续填充上一层混凝土袋，隔堤的高度为顶板二期混凝土的底面高度；底层抄平层混凝土浇筑后，也可以继续在两侧布设底层充填袋，中间形成空腔，在空腔中浇筑盖板混凝土3，如图7所示；

（3）依次完成所有隔堤的充填，两处隔堤完成之后，对两隔堤之间进行清淤，基本达到基面后验收；

（4）拱梁制成后悬浮状态浮运制指定地点，其中拱梁拱脚有锚板、锚梁，满足在水中的稳定，就位后局部采用空心预制混凝土抄平，给管内补灌一定数量的水泥基灌浆材料，加强其稳定性，钢管拱梁的上部设有灌浆孔；

（5）在钢管拱梁的两侧设有围挡，两侧围挡通过水下0自重横向加压支撑7连接，加压可为液压、气压、水压或油压，如图4所示，使用导管法浇筑C20混凝土300cm或自流平水下不分散混凝土，所述围挡包含从下至上叠加放置的牵引管，所述牵引管包含位于中心的主管道以及绕主管道周向布置的灌浆花管，灌浆花管外套有底座，主管道外套有卡箍，卡箍通过连接板与底座连接，连接板分别与卡箍和底座铰接；按照牵引管工艺，先用钻机按照设计路线定向钻先导孔，再回拉扩孔，将孔径扩大至满足将牵引主管道、灌浆花管布设的口径，将主管道、灌浆花管固定至牵引头，回拖管材；主管道对接采用热熔工艺，灌浆花管采用螺纹套对接，主管道与钢质花管间采用卡箍和铰接；回拉牵引到位后，拆除牵引装备，确保主管道不动，牵引拉伸钢质花管，使连接铰转动，灌浆花管撑开.；

（6）两隔堤之间实施普通水下混凝土施工，在与隔堤交界面、底部预留灌浆管，将拱梁完好地埋设于一期混凝土；

（7）在钢管拱梁的两侧根部设有锚杆，锚杆穿过浇筑的混凝土；

（8）在浇筑的混凝土上设置横向预应力钢梁，横向预应力钢梁固定在锚杆上；

（9）在混凝土上浇筑低热C30混凝土，直到满足设计要求。

在本发明中，河床典型断面工序：先进行防冲、挡土钢板桩施工，钢板桩从现有河床入土不少于4m，每20m为一个单元，截掉设计高程以上钢板桩；按照设计开挖线清理淤泥及粉细砂等，采吸泥船及挖泥船结合；分段开挖清理并验收，实施厚度20cm垫层水下混凝土施工；一期C20混凝土台阶法施工，厚度300cm，一期和二期分别按照设计要求来施工，由设计来确定；锚杆施工，包括钻孔、锚杆下料、下锚杆、灌高强锚固料、锚固件安装、预应力施加；横向预应力钢梁加工，就位；二期低热C30、C20混凝土浇筑。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种水下抗浮抗裂拱梁-底板结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）在水下基坑区域的河道两岸打入用于挡土的钢管桩，钢管桩为双排，在双排钢管桩中浇筑混凝土形成岸坡抗滑支护；

（2）在两排的钢管桩之间根据设计要求在隔堤处实施大放坡清淤，放线后在隔堤布设底层充填袋，实施底层抄平层混凝土浇筑，底层充填袋厚度为30-50cm，强度达到80%之后，继续填充上一层混凝土袋，隔堤的高度为顶板二期混凝土的底面高度；

（3）依次完成所有隔堤的充填，两处隔堤完成之后，对两隔堤之间进行清淤，基本达到基面后验收；

（4）拱梁制成后悬浮状态浮运至指定地点，其中拱梁拱脚有锚板、锚梁，就位后局部采用空心预制混凝土抄平，给管内补灌一定数量的水泥基灌浆材料，钢管拱梁的上部设有灌浆孔；

（5）在钢管拱梁的两端设置围挡；

（6）两隔堤之间实施普通水下混凝土施工，在与隔堤交界面、底部预留灌浆管，将拱梁完好地埋设于一期混凝土；

（7）在钢管拱梁的两端根部设有锚杆，锚杆穿过浇筑的混凝土；

（8）在浇筑的混凝土上设置横向预应力钢梁，横向预应力钢梁固定在锚杆上；

（9）在混凝土上浇筑低热C30混凝土，直到满足设计要求。

2.根据权利要求1所述的水下抗浮抗裂拱梁-底板结构的施工方法，其特征在于：所述围挡包含从下至上叠加放置的牵引管，所述牵引管包含位于中心的主管道以及绕主管道周向布置的灌浆花管，灌浆花管外套有底座，主管道外套有卡箍，卡箍通过连接板与底座连接，连接板分别与卡箍和底座铰接。

3.根据权利要求2所述的水下抗浮抗裂拱梁-底板结构的施工方法，其特征在于：按照牵引管工艺，先用钻机按照设计路线定向钻先导孔，再回拉扩孔，将孔径扩大至满足将牵引主管道、灌浆花管布设的口径，将主管道、灌浆花管固定至牵引头，回拖管材；主管道对接采用热熔工艺，灌浆花管采用螺纹套对接，主管道与钢质花管间采用卡箍和铰接；回拉牵引到位后，拆除牵引装备，确保主管道不动，牵引拉伸钢质花管，使连接铰转动，灌浆花管撑开。

4.根据权利要求1所述的水下抗浮抗裂拱梁-底板结构的施工方法，其特征在于：所述步骤（2）中底层抄平层混凝土浇筑后，继续在两侧布设底层充填袋，中间形成空腔，在空腔中浇筑盖板混凝土。