一种水下石质陡坡区填石筑岛施工承台方法与流程

本发明涉及承台施工技术领域，特别涉及一种水下石质陡坡区填石筑岛施工承台方法。

背景技术：

近年来，我国各地正在大规模建设交通路网，而桥梁做为一种常见的跨越江河湖海的结构形式在每条交通路网上也会经常采用，当桥梁有水承台施工时，通常有以下几种方法：

(1)钢围堰施工法：当承台处于水中时，先设置钢板桩围堰或钢围堰将群桩至于围堰内，然后在围堰内河底灌注水下混凝土封底，凝固后将水抽干，使群桩处于干地，再安装承台钢筋模板，浇筑承台混凝土。钢围堰较适应一般在软弱层河床，但对于石质陡坡河床，钢板桩无法插打，钢围堰下放困难。

(2)钻孔桩围护施工法：当承台有水条件下，筑岛形成稳定平台，然后在其上方进行钻孔形成排桩或咬合桩，然后在桩间止水帷幕施工。安装内支撑，开挖，然后在围护结构封底，抽水，施工钢筋混凝土承台。水边石质陡坡区钻孔设备摆放困难，冲孔作业施工周期较长，费用高。

(3)地下连续墙施工法：在形成平台后，开挖导沟，修筑导墙，以导墙内分幅施工地下连续墙，清渣后下放钢筋笼，进行水下混凝土浇筑，形成稳定的地下连续墙围护结构。安装内支撑，开挖，然后在围护结构封底，抽水，施工钢筋混凝土承台。地下连续墙设备大，水边石质陡坡区难以摆放，筑岛边坡受较大荷载，平台不安全，施工成本高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种水下石质陡坡区填石筑岛施工承台方法，便于水下石质陡坡区的承台施工。

本发明所采用的技术方案是：一种水下石质陡坡区填石筑岛施工承台方法，包括以下步骤：

s10、筑基：在坡底抛投石笼，从岸边向承台范围内的水下石质陡坡区倾填石碴，直至岛体露出水面，岛体填筑后再对所填筑的岛体注入水泥-水玻璃双液浆以加固岛体；

s20、抗滑桩加固岛体：在岛面钻孔深入基岩，通过在钻孔内放入由钢套管、粗钢筋以及水泥-水玻璃双液浆组成的复合小型抗滑桩，以对所填筑的岛体进行加固；

s30、基坑注浆封底：在基坑外周进行帷幕注浆，在基坑内进行封底注浆，进而完成基坑止水，最后开挖基坑施工承台。

有益效果：利用注浆钢套管、粗钢筋以及水泥-水玻璃双液浆组成复合小型抗滑桩，以抵抗填筑岛体向江中下滑移，减少了筑岛面积和回填工程量，既节省了工期和成本，又能保证施工安全。同时，注浆钢套管不取出可提高后期承台基坑的侧向稳定性，保证基坑开挖安全。采用水泥-水玻璃双浆液进行基坑周圈的帷幕注浆，基坑底部的封底注浆进行承台基坑止水，止水效果好，后续承台基坑开挖无需进行二次止水，实现了经济性、安全性、实用性最大化。相对于现有技术，不需要大型设备，不需要大量钢结构，结构安全、工序较单一且经济性好。解决了水下石质陡坡区承台施工困难的问题。

进一步地，所述步骤s20与步骤s30之间还包括步骤：s25、循环筑岛加固：再次倾填石碴以加宽岛体，向新加宽岛体中注入水泥-水玻璃双液浆，施工复合小型抗滑桩进行加固，循环往复至人工岛体面积至施工承台所需的面积尺寸。

进一步地，所述步骤s10中采用水下测量仪器测量出承台边坡附近位置的水下地形，根据承台尺寸计算筑岛范围及回填方量。

进一步地，通过水下地形分析，在计算理论坡脚位置处抛填所述石笼。

进一步地，通过岩土分布情况，进行应变模型分析，采用有限元强度折减法分析边坡稳定性。

进一步地，所述步骤s30中，在帷幕注浆过程中，加大碎石回填层与岩石接触面处的注浆量。

进一步地，所述步骤s20中，钢套管穿透碎石回填层，进入基岩面以下8-10m。

进一步地，所述步骤s30中包括帷幕钻孔和封底钻孔，帷幕孔间隔布置为1.5m*1.0m，布置在承台基坑之外，封底孔间隔布置为1.5m*1.5m，布置在承台范围内。

进一步地，所述帷幕孔和封底孔采用潜孔钻机成孔，跟管钻进，采用分序分段钻孔。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明：

图1为本发明实施例的施工流程图；

图2为本发明实施例的筑岛回填立面布置图；

图3为本发明实施例的钻孔立面布置图；

图4为本发明实施例的钻孔平面布置图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1至图4,本发明提供一种水下石质陡坡区填石筑岛施工承台方法，包括以下步骤：

s10、筑基：在坡底抛投石笼2，从岸边向承台1范围内的水下石质陡坡区倾填石碴，直至岛体3露出水面，岛体3填筑后再对所填筑的岛体3注入水泥-水玻璃双液浆以加固岛体3；

s20、抗滑桩4加固岛体3：在岛面钻孔深入基岩，通过在钻孔内放入由钢套管、粗钢筋以及水泥-水玻璃双液浆组成的复合小型抗滑桩4，以对所填筑的岛体3进行加固；

s30、基坑注浆封底：在基坑外周进行帷幕注浆，在基坑内进行封底注浆，进而完成基坑止水，最后开挖基坑施工承台1。

该水下石质陡坡区填石筑岛施工承台方法利用注浆钢套管、粗钢筋以及水泥-水玻璃双液浆组成复合小型抗滑桩4，以抵抗填筑岛体3向江中下滑移，减少了筑岛面积和回填工程量，既节省了工期和成本，又能保证施工安全。同时，注浆钢套管不取出可提高后期承台1的基坑的侧向稳定性，保证基坑开挖安全。采用水泥-水玻璃双浆液进行基坑周圈的帷幕注浆、基坑底部的封底注浆进行承台1的基坑止水，止水效果好，后续承台1的基坑开挖无需进行二次止水，实现了经济性、安全性、实用性最大化。相对于现有技术，不需要大型设备，不需要大量钢结构，结构安全、工序较单一且经济性好。解决了水下石质陡坡区的承台1施工困难的问题。

优选的，该步骤s20与步骤s30之间还包括步骤：s25、循环筑岛加固：再次倾填石碴加宽岛体3，向新加宽岛体3中注入水泥-水玻璃双液浆，施工复合小型抗滑桩4进行加固，循环往复至人工岛体3面积至施工承台1所需的面积尺寸。循环筑岛加固提高了岛体的稳定性，为承台1施工提供稳定的作业面。二次填石碴筑岛重复该接触面注浆，插打钢管套注浆等方法，直至筑岛到设计要求范围。

优选的，该步骤s10中采用水下测量仪器测量出承台1边坡附近位置的水下地形，根据承台1尺寸计算筑岛范围及回填方量，拟定初步回填施工方案。根据水下测量仪器的测量结果可以建立应变模型分析，分析岩土分布情况，创建回填区域边坡稳定性分析模型图，从而准确的规划出加固钢套的钻孔位置、水位线和回填范围，缩短了施工周期，提高了筑岛效率。

优选的，通过水下地形分析，在计算理论坡脚位置处抛填石笼2，准确的将石笼2抛掷到坡脚，避免筑岛面积过小需要二次处理或筑岛面积过大的问题，节约了施工时间和成本。

优选的，通过岩土分布情况，进行应变模型分析，采用有限元强度折减法分析边坡稳定性，分析出边坡稳定安全系数，通过理论分析保证了边坡整体稳定性，降低了实际施工难度，减少了施工时间和成本。

优选的，步骤s30中，在帷幕注浆过程中，在回填层与岩石接触面之间注浆，加大碎石回填层与岩石接触面处的注浆量，能够提高交界面处的稳定性，保证了岛体2的整体稳定性。

优选的，步骤s20中，钢套管穿透碎石回填层，在钢套管中插入粗钢筋，进入基岩面以下8-10m，高压注入水泥-水玻璃双液浆加固，组成复合小型抗滑桩4，从而减少边坡下滑力，提高边坡稳定性，防止整体滑动。

优选的，步骤s30中包括帷幕钻孔和封底钻孔，帷幕孔5之间的间隔布置为1.5m*1.0m，布置在承台1的基坑之外，封底孔6之间的间隔布置为1.5m*1.5m，布置在承台1范围内。

优选的，帷幕孔5和封底孔6采用潜孔钻机成孔，跟管钻进，采用分序分段钻孔，跟管的钢管后期不取出，以提高基坑的侧向稳定性，保证基坑开挖安全。

具体的，本发明提供一具体实施例，位于藏木桥拉萨岸上游，其拱座部分位于雅鲁藏布江常水位以下，该处水下边坡陡峭，山体为花岗岩石，下游1.2km处为藏木水电站，由于该处不允许大面积水下填筑形成水下暗平台，因此大范围施工筑岛填筑困难，经比选后，先测量水下地形，在陡坡底部抛投石笼2，然后利用隧道爆破施工的块石和洞碴进行筑岛进行第一次岛体3填筑施工，倾填石渣进行部分筑岛后在石碴内部进行水泥-水玻璃双液浆高压注浆，同时再用地质钻机钻入陡峭边坡基岩，钢套管穿过筑岛面深入岩石面以下，在钢套管中插入4根32mm直径的粗钢筋，高压注入水泥-水玻璃双液浆加固；继续第二次倾填填石碴筑岛，新加宽的岛体3中进行水泥-水玻璃双液浆高压注浆，钻机钻进基岩以下，插入钢套管和粗钢筋，在钢套管内进行水泥-水玻璃双液浆注浆；循环重复以上工作至完成整个筑岛工作。该技术利用水泥-水玻璃双液浆加固填石碴筑岛，利用注浆钢套管、粗钢筋以及水泥-水玻璃双液浆组成复合小型抗滑桩4，以抵抗填筑岛体3向江中下滑移，减少了筑岛面积和回填工程量，既节省了工期和成本，又能保证施工安全。

具体施工方法：

(1)利用水下测量仪器，测量出承台1边坡附近位置水下地形，根据承台1尺寸计算出筑岛范围及回填方量，拟定初步回填施工方案。

(2)应变模型分析。结合相关勘探资料，根据岩土分布情况，创建了三种岩土材料。碎石填土建模网格尺寸1.5m，强风化花岗岩4m，中风化花岗岩6m。碎石填土，强风化花岗岩和中风化花岗岩均采用摩尔-库伦本构模型。边界条件采用铰支，外荷载考虑了自身重力以及水压力，采用有限元强度折减法(srm)分析边坡稳定性，经分析边坡稳定安全系数为0.98。进行如下措施后可以保证边坡整体稳定性：

1)堆填坡底做防冲刷处理，在坡底做格宾网石笼2；

2)在帷幕注浆过程中，加大碎石回填层与岩石接触面处的注浆量，提高交界面处的稳定性；

3)在帷幕注浆过程中，加长帷幕注浆钢管深度，帷幕注浆钢管穿透碎石回填层，进入基岩面以下8-10m，从而减少边坡下滑力，提高边坡稳定性，防止整体滑动。

(3)根据水下测量地形，在计算理论坡脚位置抛填格宾网石笼2。回填完成后，再进行水下地形测量，确认回填范围和新的水下地形线。

(4)筑岛回填和水下注浆。回填材料采用隧道爆破施工的洞碴和附近山体边坡既有的土石，用装载机、挖掘机和自卸车汽车配合，将填料直接调运至承台1的位置。从便道路边线向外侧填石碴筑岛，填筑区抛填片块石至常水位标高处，用装载机挤压整平，并逐步扩展抛填范围。

第一次筑岛后，在筑岛面进行石碴内注浆，采用凝固和止水效果好的水泥-水玻璃双液浆进行注浆，加大碎石回填层与岩石接触面处的注浆量，提高交界面处的稳定性。然后立即用地质钻机钻入陡峭边坡基岩以下(钢套管伸入岩面以下8-10m)，插入钢花管，在钢花管中插入4根32mm直径的粗钢筋，高压注入水泥-水玻璃双液浆加固，保证帷幕整体稳定。在外侧进行第二次填石碴筑岛，重复上述接触面注浆，插打钢套管注浆等方法，直至筑岛到设计要求范围。

(5)帷幕和封底注浆。筑岛平台回填完后，开始进行承台1的基坑开挖，采取帷幕注浆止水与封底注浆止水两部分相结合进行止水，承台1的基坑采用混凝土护壁垂直开挖。

帷幕孔5采用潜孔钻机成孔，跟管钻进，帷幕孔5之间的间隔布置为1.5*1.0m，设置在承台1的基坑之外。开孔孔径110-130mm，跟108mm钢管，采用分序分段钻孔。跟管的钢管后期不取出，以提高基坑的侧向稳定性，保证基坑开挖安全。故帷幕孔5的钢管起到两个作用，一是保证前期成孔稳定，不塌孔，二是增加基坑侧向刚度，提高基坑稳定性。

封底孔6采用潜孔钻机成孔，跟管钻进，封底孔6之间的间隔布置为1.5*1.5m，设置在承台1的范围内。施工方法同帷幕钻孔。注浆止水的浆液强度达到要求后，开始进行承台1的施工，基坑从上往下垂直开挖，采用钢筋混凝土护壁，基地验收清渣后，施工承台1处的钢筋、混凝土。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在该技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

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