一种复杂地质环境下的水下独立基础施工方法

技术领域

本发明涉及独立基础施工技术领域，尤其涉及一种复杂地质环境下的水下独立基础施工方法。

背景技术

通常，桥梁需要跨越河流与湖泊，而对桥梁进行涉水施工建设的情况极为普遍。而市政桥梁有大部分位于民用水工建筑上方，其下方可能为天然河流、人工渠、运河、甚至河底隧道的情况，施工条件十分复杂。市政桥梁的结构在综合考虑美观、排水流量、通航等因素下，涉水跨通常设计成单跨形式(不设置桥墩)，通常跨度为50～100米。同时，桥梁施工方案须考虑减少对排水流量影响以及避免对人工渠、运河、河底隧道的破坏的情况。在上述需考虑的条件下，“整跨吊装”是操作通常被认为是最简单的施工方案。然而由于桥梁的单跨跨度较大，受吊装半径和吊重影响通常需采用750t以上的地面吊车或大型浮吊，要求有足够的场地承载力或足够排水量的水深，现实条件一般难以满足。

相关技术中，实施支架原位拼装法需先进行水下钢管桩的施工，该方法通常采用浮船加振动锤的方式完成水下钢管桩施工，而后采用架设支架等方式完成桥面吊装施工。

然而，支架原位拼装法通常使用在水下地质环境比较简单的环境中，例如天然河流中，而人工渠、运河等通常都有坚硬河床护底，甚至采用钢筋混凝土河床。另外，在河床含有河底隧道的河流中，除了坚硬河床护底外，还有岩石层和砂砾层，水下地质环境十分复杂。当前还没有针对如同时包含有沙、石、泥、深部水泥基底或河下隧道层等复杂地质环境的水下独立基础的施工方法，传统的水下独立基础方法适用性不够强，如在有坚硬的河床混凝土护底、河床干砌石护底及含河底隧道的等河流中，支架原位拼装法不容易实施。因此，亟需提出一种新的水下独立基础施工方法，以此实现在复杂地质水下环境下，安全、容易地实施桥梁“整跨吊装”等等大型水面吊装施工方案。

发明内容

基于此，本发明提供了一种复杂地质环境下的水下独立基础施工方法，通过采用沉井法的方式将预制桩体通过水下混凝土的浇筑，形成水下独立基础的方式与水下目标平面层紧密连接，完成在复杂地质环境水下进行水下独立基础施工，可以解决传统方法不易在有坚硬河床护底或含河底隧道等复杂地质环境下进行水下独立基础施工的难题，并提出一种新的水下独立基础施工方法，以此可安全、容易地实施桥梁“整跨吊装”等大型水面吊装施工方案。

本发明具体包含如下步骤：

将预制沉井垂直沉入预定水域底部自然地质层的上表面，所述预制沉井为井身可拆卸分离式沉井；

对所述预制沉井内底部的自然地质层进行清障，使所述预制沉井下沉，并使所述预制沉井底端完全下沉至目标平面层上表面；

向所述预制沉井内部加入预定体积的水下混凝土层；

在所述水下混凝土层初凝前，将预制桩体从所述预制沉井井口下沉至井底，使所述预制桩体底端与所述目标平面层上表面接触，所述预制桩体上端延伸设置于所述水域的水面上，当所述预制桩体垂直于水平面时固定所述预制桩体；

待所述水下混凝土层凝固至预定凝固强度后，将所述预制沉井的井身分离并拆卸。

进一步地，所述预制沉井为井身可拆卸分离式沉井包括：

所述预制沉井采用水平横截面为方形的钢沉井，在所述预制沉井的井身顶部至轴向预定距离内设置有若干贯穿井身的泄水孔，用于使所述预制沉井井内外水位保持一致；

在所述预制沉井井身的四条菱角处，分别设置有若干可拆卸式加固件。

进一步地，所述预制沉井包括：在所述预制沉井内表面底端至轴向预定距离内可分离式设置有砼隔离层，所述砼隔离层与所述预制沉井的井身粘接。

进一步地，所述砼隔离层采用50mm挤塑板，所述50mm挤塑板通过结构胶与所述预制沉井的井身粘接。

进一步地，使所述预制沉井底端完全下沉至目标平面层上表面包括：采用水下炮机配合长臂挖机和/或浮挖对所述预制沉井内底部的自然地质进行清障，在清障完成后将所述预制沉井一次性下沉至所述目标平面层的上表面。

进一步地，使所述预制沉井底端完全下沉至目标平面层上表面包括：

先探明所述预定水域底部自然地质层和目标平面层上表面的深度范围后，再根据所述深度范围对所述自然地质层进行清障。

进一步地，使所述预制沉井底端完全下沉至目标平面层上表面包括：

在所述预制沉井井身相邻侧面的预定位置处设置控制点坐标，在所述预制沉井至所述目标平面层上表面的过程中采用全站仪测量所述控制点坐标的下沉深度，根据所述目标平面层上表面的深度范围判断下沉位置是否准确，若是则停止下沉。

进一步地，所述预制桩体采用柱基连体件，所述柱基连体件包括柱形物和预定厚度的预制基础，所述柱形物的底端固定垂直设置于所述预制基础上表面并延伸至所述预制基础内部，所述柱形物上端延伸设置于所述水域水面上预定距离。

进一步地，将预制桩体从所述预制沉井井口下沉至井底，使所述预制桩体底端与所述目标平面层上表面接触包括：

采用履带吊将所述预制桩体吊装至所述预制沉井井口处并下放；

在所述预制沉井井身相邻侧面的预定位置处设置控制点坐标，下沉过程中采用全站仪测量所述预制桩体的基础中心线角度以保证所述预制桩体的角度达到预定范围；

当所述预制桩体下放至所述水下混凝土层预定位置后，对所述预制桩体顶部施加预定压力。

进一步地，待所述水下混凝土层凝固至预定凝固强度后，将所述预制沉井的井身分离并拆卸包括：所述预定凝固强度为至少75％。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果至少包括：

第一、通过沉井法将预制从预定水域底部自然地质层的上表面下沉至目标平面层上表面，并将预制桩体通过水下混凝土固定连接在目标平面层的上表面，以此完成独立基础础的施工，进而，可实现原位拼装施工方案的实施。由于，当前还没有能够针对如同时包含有沙、石、泥、深部水泥基底或河下隧道层等复杂地质环境的水下独立基础的施工方法，传统的水下独立基础方法适用性不够强，如支架原位拼装法等不容易实施。因此，本发明实施例提供的一种复杂地质环境下的水下独立基础施工方法可以更安全、容易地实施桥梁原位拼装施工方案，适用性更强；

第二、由于本发明实施例中的水下独立基础施工方法的利用了坚硬河床护底及隧道腹板位置竖向承载力较大的特点，并且采用了水下独立基础，因此，相比采用浮船加振动锤的方式完成钢管桩施工的支架原位拼装法，独立基础承载力更强、稳定性和安全性更高；

第三、由于本发明实施例中的水下独立基础施工方法采用了预制的可分离式沉井对水下独立基础进行施工，相比传动沉井法、围堰法等方法进行水下独立基础施工，沉井尺寸小，不采用大面积沉井或围堰，更高效、设备重复利用率高、更经济；

第四、本发明实施例中的方法改进了沉井分离工艺，通过可拆卸分离式结构以及砼隔离层的设置，使封底混凝土可以迅速脱模，相比传统方法，减少沉井脱模时间，也避免沉井底部因无法脱模而需要预留一节的工程用量，提高沉井的重复利用率，节省了工期。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种复杂地质环境下的水下独立基础施工方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的一种复杂地质环境下采用沉井法完成水下独立基础施工的原理示意图；

图3为本申请实施例提供的一种复杂地质环境下采用传统水下独立基础施工方法架设水上支架的原理示意图；

图4为本申请实施例提供的一种一种钢沉井的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种复杂地质环境下采用沉井法完成水下独立基础施工的原理示意图；

附图标记：

水体-1、目标平面层-2、预制沉井3、水下混凝土层-4、预制桩体-5、门式支架原位拼装法水下桩基-6、支架-7、泄水孔-8、局部加劲条-9、三角形加劲肋-10、砼隔离层-11、预制基础-12、履带吊-13、浮挖-14。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例以及实施例中的特征可以相互组合。本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如包含了一系列步骤S或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚的列出的那些步骤S或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤S和单元。

为使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

实施例一

本发明实施例提供的一种复杂地质环境下的水下独立基础施工方法，图1为一种复杂地质环境下的水下独立基础施工方法的流程图，图2为一种复杂地质环境下采用沉井法完成水下独立基础施工的原理示意图，如图1和图2所示，包括：

步骤S201、将预制沉井3垂直沉入预定水域底部自然地质层的上表面，所述预制沉井3为井身可拆卸分离式沉井。

具体的，水下独立基础是采用柱形物或者由柱形物及其下端的水泥件构成的稳定固定于水底的装置，所述水泥件可以采用预制也可以现浇的方式；所述自然地质层为没有人为加工、改造的地质层，例如包括砂砾层、岩石层等；所述可拆卸分离式沉井表示该沉井由两个或以上的部分组合而成，并且各部分能够进行拆卸分离。

为了方便沉井在自身重力下顺利下沉以及方便设计成为井身可拆卸分离式沉井，可选的，所述预制沉井3的形状采用长方体形或圆柱形，或其他柱体形状，此处不做限定。

在一种可能实现的方式中，所述预制沉井3采用井身可拆卸分离式沉井的方式包括：所述预制沉井3采用圆柱形沉井，以垂直于水平面的方向沉入预定水域底部，所述预制沉井3采用被铅锤平面平分为两部分的可拆卸分离式沉井，该两部分的连接处由可拆卸连接件进行连接或者拆卸。

通过上述方式，可以方便预制沉井3的拆卸，以及方便后期封底混凝土的脱模施工，提升了整体施工效率。

步骤S202、对所述预制沉井3内底部的自然地质层进行清障，使所述预制沉井3下沉，并使所述预制沉井3底端完全下沉至目标平面层2上表面。

具体的，所述目标平面层2表示水底包含深部水泥基底或河下隧道层的坚硬河床层。

在一种可实现的方式中，对所述预制沉井3内底部的自然地质层进行清障，通常采用机械设备如水下炮机、挖机、泥浆泵等对预制沉井3内底部进行分解、挖掘和抽排施工，当自然地质层被清障后，预制沉井3在自身重力作用下自然下沉。

在一个优选的实施例中，由于自然地质层较薄或需清障的土量较少，因此还可以采用挖机等设备对所述自然地质层进行一次性清障，直至目标平面层2时停止清障，然后再将所述沉井3一次性下沉至所述自然地质层。

由于传统的水下独立基础方法适用性不够强，如支架原位拼装法等不容易实施。为了能够在同时包含有沙、石、泥、深部水泥基底或河下隧道层等复杂地质环境下完成水下独立基础施工，可选的，通过采用预制沉井3的方式，可以更安全、容易地实施桥梁原位拼装施工方案，适用性更强。

步骤S203、向所述预制沉井3内部加入预定厚度的水下混凝土层4。

具体的，所述水下独立基础为采用水下混凝土制作上部连接有预制桩体5的混凝土基体；所述预定体积根据实际施工设计方案的水下独立基础的体积大小而确定。

为了使后续下放的预制桩体5固定在该目标平面层2上表面，可选的，所述水下独立基础采用水下混凝土制作并与所述目标平面层2紧密连接。

在一种可能实现的方式中，制作水下独立基础的方式包括，首先向所述预制沉井3内部加入预设形状的钢筋骨架，然后向所述预制沉井3内部加入预定厚度的水下混凝土层4。

通过上述方式，可以使水下独立基础固定得更加牢固，相比采用浮船加振动锤的方式完成钢管桩施工的支架原位拼装法等方法，独立基础承载力更强、稳定性和安全性更高。

步骤S204、在所述水下混凝土层4初凝前，将预制桩体5从所述预制沉井3井口下沉至井底，使所述预制桩体5底端与所述目标平面层2上表面接触，所述预制桩体5上端延伸设置于所述水域的水面上，当所述预制桩体5垂直于水平面时固定所述预制桩体5。

具体的，所述预制桩体5通常采用柱形物，或者柱形物加下端连接加固件的组合体方式进行。

需要说明的是，本发明实施例中，所述水下独立基础表示所述预制桩体5与所述水下混凝土层4的组合体。

为了使预制桩体5与水下混凝土层4和目标平面层2紧密而牢固地连接成为一个整体，可选的，预制桩体5采用柱形物加下端为钢筋骨架的组合体的方式；为了使预制桩体5不发生倾斜，拥有最大的承载力，以便通过假设支架等方式实现桥梁原位拼装等施工方案，因而需要预制桩体5上端延伸设置于所述水域的水面上，并保证预制桩体5垂直于水平面设置。

在一种可能实现的方式中，将预制桩体5从所述预制沉井3井口下沉至井底的过程中方式包括，在预制桩体5下沉的过程中旋转和下压该预制桩体5，从而可以使所述预制桩体5完全下沉至所述目标平面层2上表面。

在一种可能实现的方式中，当所述预制桩体5垂直于水平面时固定所述预制桩体5的方式包括，通过铅锤仪测量所述预制桩体5是否垂直于水平面。

通过上述方式，可以保证基础的施工质量，提高了基础施工效率和钢沉井的周转利用率，整个基础施工过程无人员下井，无沉井抽水施工，从而大大减少基础施工安全风险，并且，使水下桩体固定得更加牢固，相比采用水下独立基础施工方法，桩体承载力更强、稳定性和安全性更高。

步骤S205、待所述水下混凝土层凝固至预定凝固强度后，将所述预制沉井3的井身分离并拆卸。

具体的，混凝土凝固强度随着固化时间增加而增强，例如采用425号普通硅酸盐水泥配制的混凝土在自然条件下养护，环境温度20℃时，7天可达到设计强度的60％，28天可达到设计强度的95～100％。

在一种可能实现的方式中，为了使水下混凝土层凝固得更稳定，避免水下独立基础发生变形的情况，同时考虑节省工期以及便于封底混凝土迅速脱模的情况，可选的，所述预定凝固强度采用60％以上。

在一个优选的示例性实施中，以某隧道上方市政钢桥为例，图3为本申请实施例提供的一种复杂地质环境下采用传统水下独立基础施工方法架设水上支架的原理示意图，如图3所示，在该河道中间部分包含有水底隧道，因此在河中心部分采用本发明实施例提供的水下独立基础施工方法，而在河道边缘部分采用支架原位拼装法进行施工。本发明实施例中，采用本发明实施例的水下独立基础施工方法实现在隧道腹板上的支撑，相比完全采用门式支架原位拼装法水下桩基6，支架7跨度由64米减小为24米，支架工程量骤减，施工安全风险因此降低；相比传统方法需要进行独立基础的井下的钢筋绑扎、支模、混凝土现浇综合施工，本发明实施例的方法简化为仅需加水下混凝土以及进行预制桩体5的吊装施工；本发明实施例的水下独立基础施工方法使设计建议的64米跨门式支架优化成最大24米跨的连续支架。经过优化，单个支架7由原来的每处800t减小为每处100t，全桥共节省支架用量2000t以上，节约成本1651万元；本发明实施例的水下独立基础施工方法通过异位预制、设置挤塑板保证脱模效果节省了工期，相较于传统入井、抽水、现浇做法，每处基础至少节省2天工期，施工总工期节省24天。

由此可见，本发明实施例中，所述复杂地质环境下的水下独立基础施工方法，与现有技术相比，至少具备以下技术效果：

第一、通过沉井法将预制从预定水域底部自然地质层的上表面下沉至目标平面层2上表面，并将预制桩体5通过水下混凝土层固定连接在目标平面层2的上表面，以此完成钢管独立基础础的施工，进而，可实现桥梁“整跨吊装”等施工方案的实施。由于，当前还没有能够针对如同时包含有沙、石、泥、深部水泥基底或河下隧道层等复杂地质环境的水下独立基础的施工方法，传统的水下独立基础方法适用性不够强，如支架原位拼装法等不容易实施。因此，本发明实施例提供的一种复杂地质环境下的水下独立基础施工方法可以更安全、容易地实施桥梁“整跨吊装”等施工方案，适用性更强；

第二、由于本发明实施例中的水下独立基础施工方法的利用了坚硬河床护底及隧道腹板位置竖向承载力较大的特点，并且采用了水下独立基础，因此，相比采用浮船加振动锤的方式完成钢管桩施工的支架原位拼装法，独立基础承载力更强、稳定性和安全性更高；

第三、由于本发明实施例中的水下独立基础施工方法采用了预制的可分离式沉井对水下独立基础进行建模，相比传动沉井法、围堰法等方法进行水下独立基础建模，沉井尺寸小，不采用大面积沉井或围堰，更高效、设备重复利用率高、更经济；

第四、本发明实施例中的方法改进了沉井分离工艺，通过可拆卸分离式结构以及砼隔离层11的设置，使封底混凝土可以迅速脱模，相比传统方法，减少沉井脱模时间，也避免沉井底部因无法脱模而需要预留一节的工程用量，提高沉井的重复利用率，节省了工期。

实施例二

在上述实施例的基础上，本发明还提供了另一种复杂地质环境下的水下独立基础施工，图4是一种钢沉井的结构示意图，图5为本发明实施例提供的一种复杂地质环境下采用沉井法完成水下独立基础施工的原理示意图，如图4和图5所示，包括如下步骤；

步骤S301、将钢沉井垂直沉入预定水域底部自然地质层的上表面，所述钢沉井为井身可拆卸分离式沉井；所述钢沉井采用水平横截面为方形的沉井，在所述预制沉井3的井身顶部至轴向预定距离内设置有若干贯穿井身的泄水孔8，用于使所述预制沉井3井内外水位保持一致；在所述预制沉井3井身的四条菱角处，分别设置有若干可拆卸式加固件。

具体的，所述钢沉井采用水平横截面为方形的沉井包括采用长方形和正方形的钢沉井；所述可拆卸式加固件包括连接两个面的局部加劲条9、设置于菱角处的三角形加劲肋等。

由于在钢沉井下放以及下放水下混凝土等物料的过程中，会造成井内的水压大于井外的水压或者因为水位自然涨落等原因，导致使井内水位高于井外水位，进而可能导致钢沉井井身受到不规则力造成晃动，为了解决上述问题，可选的，在预制沉井3的井身顶部至轴向预定距离内设置有若干贯穿井身的泄水孔8，以便快速平衡井内外压力；由于在水下混凝土等物料的下沉过程或混凝土的凝结过程中，可能会产生局部较大膨胀力，使得钢沉井井身连接件失效，从而使钢沉井井身发生变形以致造成混凝土外泄，为了解决上述问题，可选的，在所述预制沉井3井身的四条菱角处，分别设置有若干可拆卸式加固件，用于使所述预制沉井3井身相邻的两面连接或分离。

在一种可能实现的方式中，钢沉井采用井身可拆卸分离式沉井的方式包括：所述钢沉井采用四面可拆卸分离式，即四个面分别通过可拆卸式加固件进行连接，以此可以使水下混凝土在脱模时更省时省力。

在一种可能实现的方式中，所述钢沉井包括：钢沉井在工厂内制作完成，并通过汽车运输至施工现场，钢沉井井身厚度设为16mm，井身横截面长宽尺寸各大于待制水下桩体0.4m，在钢沉井顶部预设位置处设有若干泄水孔8及对面相连的局部加劲条9，井身内部的四条菱角处分别设置有若干三角形加劲肋。

在一个优选的实施例中，所述预制沉井3包括，在所述预制沉井3内表面底端至轴向预定距离内可分离式设置有砼隔离层11。

具体的，砼隔离层11是指设置于混凝土层于模具之间的隔层。

为了方便在混凝土凝固后快速脱模，可选的，在所述预制沉井3内表面底端至轴向预定距离内可分离式设置砼隔离层11。

在一个优选的实施例中，所述砼隔离层11采用50mm挤塑板，所述50mm挤塑板通过结构胶与所述预制沉井3井身粘接。

具体的，挤塑板通常采用挤塑聚苯乙烯泡沫板。

为了使混凝土凝固后快速脱模，可选的，采用50mm挤塑板通过结构胶与所述预制沉井3井身粘接。

本发明实施例中，通过可拆卸分离式结构以及砼隔离层11的设置，使封底混凝土可以迅速脱模，相比传统方法，减少沉井脱模时间，也避免沉井底部因无法脱模而需要预留一节的工程用量，提高沉井的重复利用率，节省了工期，提升了整体施工效率。

步骤S302、对所述预制沉井3内底部的自然地质层进行清障，使所述预制沉井3下沉，当所述预制沉井3底端完全下沉至目标平面层2上表面时停止清障。

需要说明的是，本步骤中的具体实施方式可参照上述实施例一中步骤S202的详细说明，此处不再赘述。

在一个优选的实施例中，对所述预制沉井3内底部的自然地质层进行清障使所述预制沉井3下沉包括，采用水下炮机配合长臂挖机和/或浮挖14进行清障。

在一种可实现的方式中，对所述预制沉井3内底部的自然地质层进行清障，采用水下炮机配合长臂挖机和/或浮挖14，在清障完成后将所述预制沉井3下沉，并使所述预制沉井3底端一次性下沉至所述目标平面层2的上表面。

本发明实施例中，由于传统的水下独立基础方法适用性不够强，如门式支架原位拼装法等不容易实施。为了能够在同时包含有沙、石、泥、深部水泥基底或河下隧道层等复杂地质环境下完成水下独立基础施工，可选的，通过采用预制沉井3的方式，可以更安全、容易地实施桥梁原位拼装法等施工方案，适用性更强。

在一个优选的实施例中，当所述预制沉井3底端完全下沉至所述目标平面层2上表面时停止清障包括：先探明所述预定水域底部自然地质层和目标平面层2上表面的深度范围后对所述预制沉井3内底部的自然地质层进行清障。

为了可以更方便而高效地进行预制沉井3内的清障施工，可选的，采用地质探测仪探明预定水域底部自然地质层和目标平面层2上表面的深度范围，根据测量的深度范围和预制沉井3下沉深度确定停止清障施工的时刻。

在一种可能实现的方式中，探明所述预定水域底部自然地质层和目标平面层2上表面的深度范围的方式包括，获取所述预定水域河下隧道层的建筑图纸，根据图纸标记获取预定水域底部自然地质层和目标平面层2上表面的深度范围。

在一个优选的示例性实施例中，当所述预制沉井3底端完全下沉至所述目标平面层2上表面时停止清障包括：在下沉完成后，采用人工法进行触摸探明所述预制沉井3底端与所述目标平面层2上表面的是否完全接触，若完全接触时停止清障。

由于在预制沉井3底端完全下沉至所述目标平面层2上表面时，接触面可能残留大石块、大混凝土碎块等异物以致于不能完全接触，进而导致混凝土外泄使水下独立基础施工无法完成。

在一种可能实现的方式中，采用人工法进行触摸探明的方式包括：在预定水域底部自然地质层构造物破除清理后，派专业潜水员通过触摸探明隧道顶板位置是否残留大石块、大混凝土碎块，以确定是否具备下放沉井施工条件，方可进行下一步骤施工。

通过采用人工法进行触摸探明的方式，确保沉井下沉位置准确，大大降低基础施工的风险，进一步提升了可靠性和安全性。

在一个优选的实施例中，当所述预制沉井3底端完全下沉至所述目标平面层2上表面时停止清障包括：在所述预制沉井3井身相邻侧面的预定位置处设置控制点坐标，在所述预制沉井3至所述目标平面层2上表面的过程中采用全站仪测量所述控制点坐标的下沉深度，根据所述目标平面层2上表面的深度范围判断下沉位置是否准确，若是则停止下沉，以确保沉井下沉位置准确。

为了能够快速而精确地测量出预制沉井3下放的位置，以此判断是否满足预定要求，可选的，在预制沉井3井身相邻侧面的预定位置处设置控制点坐标，下沉过程中采用全站仪测量所述控制点坐标的下沉深度。

在一种可能实现的方式中，采用全站仪测量的方式包括：钢沉井下沉前，在相邻侧面顶面往下1200mm位置做控制点坐标，钢沉井下沉过程中，岸边采用全站仪测量控制点坐标，确保沉钢井下沉位置准确，吊装时在钢沉井四边角上设置缆风绳，拉缆风绳的作业人员根据司索信号工指示配合履带吊随时调整钢沉井位置。在进行水下混凝土构筑物、河床清理时须在机械大臂上按照地下通道顶板结构高程作高程控制线，并用全站仪过程控制机械大臂进尺深度，以防止因标高控制不到位损伤目标平面层2的顶板防水层或防水保护层。

本发明实施例中，通过采用全站仪测量所述控制点坐标，确保沉井下沉位置准确，大大降低基础施工的风险，提升了可靠性、安全性。

步骤S303、向所述预制沉井3内部加入预定厚度的水下混凝土层4。

需要说明的是，本步骤中的具体实施方式可参照上述实施例一中步骤S203的详细说明，此处不再赘述。

在一个优选的示例性实施例中，所述水下混凝土层采用C35混凝土。

具体的，C35是普通混凝土强度等级中的一个等级，c35混凝土强度一般在35帕到40帕之间，具体数值需根据C35混凝土的搅拌的时间、混合比例等方面来决定。水下混凝土一般配比同陆上混凝土相同，但由于受水的影响，水下混凝土一般会比同条件下的陆混凝土低一个强度等级，但同时保证具有抵抗泌水和分离的稳定性，水下浇筑的混凝土其水泥用量要求比一般混凝土多，因而水下混凝土的强度等级不易提升到更高。

为了使水下混凝土达到预定强度范围同时又兼顾水下凝固性能，可选的，水下混凝土层采用C35混凝土，以此提升水下混凝土层的综合性能，进而提升水下独立基础施工的可靠性。

步骤S304、在所述水下混凝土层初凝前，将预制桩体5从所述预制沉井3井口下沉至井底，使所述预制桩体5底端与所述目标平面层2上表面接触，所述预制桩体5上端延伸设置于所述水域的水面上，当所述预制桩体5垂直于水平面时固定所述预制桩体5。

需要说明的是，本发明实施例中，所述水下独立基础表示所述预制桩体5与所述水下混凝土层4的组合体；本步骤中的具体实施方式可参照上述实施例一中步骤S204的详细说明，此处不再赘述。

在一个优选的实施例中，所述预制桩体5采用柱基连体件，所述柱基连体件包括柱形物和预定厚度的预制基础12，所述柱形物的底端固定垂直设置于所述预制基础12上表面并延伸至所述预制基础12内部，所述柱形物上端延伸设置于所述水域水面上预定距离。

为了使预制桩体5通过水下独立基础与目标平面层2更稳固地连接，同时减少水下混凝土层凝固时间，提升施工效率，可选的，所述预制桩体5采用包括柱形物和预定厚度的预制基础12两部分组成的柱基连体件。

优选的，如图5所示，将预制桩体5从所述预制沉井3井口下沉至井底，使所述预制桩体5底端与所述目标平面层2上表面接触包括如下步骤：

步骤S3041、采用履带吊13将所述预制桩体5吊装至所述预制沉井3井口处并下放；

步骤S3042、在所述预制沉井3井身相邻侧面的预定位置处设置控制点坐标，下沉过程中采用全站仪测量所述预制桩体5的基础中心线角度以保证所述预制基础12的角度达到预定范围；

步骤S3043、当所述预制基础12下放至所述水下混凝土层预定位置后，对所述预制桩体5顶部施加预定压力。

具体的，履带吊13是指具有履带行走装置的全回转动臂架式起重机，起重量大，方便在船上使用，以便地在水下独立基础施工中进行运用。

为了保证预制基础12的角度达到预定范围，提升了可靠性，可选的，在所述预制沉井3井身相邻侧面的预定位置处设置控制点坐标，下沉过程中采用全站仪测量所述预制桩体5的基础中心线角度；为了确保预制桩体5完全没入水下混凝土层内部，当预制基础12下放至水下混凝土层预定位置后，对预制桩体5顶部施加预定压力。

在一种可能实现的方式中，柱基连体件施工的方式包括：柱基连体件钢柱和预制基础12两部分，并采取现场预制，采用履带吊13整体吊入预制钢沉井的方式进行安装；水下混凝土层浇筑完成初凝前，利用履带吊13将柱基连体件吊入预制沉井3内；柱基连体件安装过程中通过控制钢柱上提前引入的两相邻侧面的基础中心线的位置控制钢柱的位置和预制基础12的角度；柱基连体件吊装前，在预制沉井3顶面划好定位线；柱基连体件完全进入预制沉井3后，将井字架按照预制沉井3上的定位线放置于预制沉井3上，并调整位置；柱基连体件在下沉过程中，采用全站仪测量钢柱上的基础中心线位置以保证预制基础12角度；柱基连体件下放至水下混凝土层后，复测位置，位置无误后利用井字架将钢柱水平位置固定；为确保预制基础与封底混凝土接触紧密，采用预制块放置钢柱顶下压预制基础12。

本发明实施例中，通过采用了包括柱形物和预制基础12的柱基连体件，将独立基础的水下现浇改为与钢柱联合预制，在封底混凝土凝固前通过吊装就位预制基础12，通过封底混凝土的凝结完成基础施工。因此，本发明方法创新了水下混凝土独立基础施工的方法，实现了水下混凝土独立基础异位预制和柱形物加独立基础整体快速吊装定位，将水下作业面转移至水上工作面，降低了安全风险，保证了基础的施工质量，提高了基础施工效率和钢沉井的周转利用率，整个基础施工过程无人员下井，无沉井抽水施工，从而大大减少基础施工安全风险，有效减少沉井受力而优化沉井用量，也避免现浇基础混凝土的凝固时间。

步骤S305、待所述水下混凝土层凝固至预定凝固强度后，将所述预制沉井3的井身分离并拆卸。

优选的，待所述水下混凝土层凝固至预定凝固强度后，将所述预制沉井3的井身分离并拆卸包括：所述水下混凝土层采用C35混凝土，所述预定凝固强度为至少75％。

为了使水下混凝土达到预定强度范围同时又兼顾水下凝固性能，可选的，水下混凝土层采用C35混凝土，以此提升水下独立基础综合性能，进而提升水下独立基础施工的可靠性。

在一种可能实现的方式中，为了使水下混凝土凝固得更稳定，避免水下独立基础发生变形的情况，同时考虑节省工期以及便于封底混凝土迅速脱模的情况，可选的，所述预定凝固强度采用75％以上。

由此可见，本发明实施例中，所述复杂地质环境下的水下独立基础施工方法，与现有技术相比，至少具备以下技术效果：

第一、通过沉井法将预制从预定水域底部自然地质层的上表面下沉至目标平面层2上表面，并将预制桩体5通过水下混凝土层固定连接在目标平面层2的上表面，以此完成钢管独立基础础的施工，进而，可实现桥梁原位拼装施工方案的实施。由于，当前还没有能够针对如同时包含有沙、石、泥、深部水泥基底或河下隧道层等复杂地质环境的水下独立基础的施工方法，传统的水下独立基础方法适用性不够强，如支架原位拼装法等不容易实施。因此，本发明实施例提供的一种复杂地质环境下的水下独立基础施工方法可以更安全、容易地实施桥梁原位拼装等施工方案，适用性更强；

第二、由于本发明实施例中的水下独立基础施工方法的利用了坚硬河床护底及隧道腹板位置竖向承载力较大的特点，并且采用了水下独立基础，因此，相比采用浮船加振动锤的方式完成钢管桩施工的支架原位拼装法，独立基础承载力更强、稳定性和安全性更高；

第三、由于本发明实施例中的水下独立基础施工方法采用了预制的可分离式沉井对水下独立基础进行建模，相比传动沉井法、围堰法等方法进行水下独立基础建模，沉井尺寸小，不采用大面积沉井或围堰，更高效、设备重复利用率高、更经济；

第四、本发明实施例中的方法改进了沉井分离工艺，通过可拆卸分离式结构以及砼隔离层11的设置，使封底混凝土可以迅速脱模，相比传统方法，减少沉井脱模时间，也避免沉井底部因无法脱模而需要预留一节的工程用量，提高沉井的重复利用率，节省了工期。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。