一种在硬质地层中应用水刀辅助下沉钢板桩施工方法

技术领域

本发明涉及围堰施工技术领域，具体涉及一种在硬质地层中应用水刀辅助下沉钢板桩施工方法。

背景技术

围堰是指在工程建设中，为建造永久性基础设施，修建的临时性围护结构，其作用是防止水和土进入建筑物的修建位置，以便在围堰内排水，开挖基坑，修筑建筑物，一般主要用于水工建筑中，除作为正式建筑物的一部分外，围堰一般在用完后拆除，围堰高度高于施工期内可能出现的最高水位，传统的围堰有草木围堰和土石围堰。围堰是指在工程建设中，为建造永久性基础设施，修建的临时性围护结构，其作用是防止水和土进入建筑物的修建位置，以便在围堰内排水，开挖基坑，修筑建筑物，一般主要用于水工建筑中，除作为正式建筑物的一部分外，围堰一般在用完后拆除，围堰高度高于施工期内可能出现的最高水位，传统的围堰有草木围堰和土石围堰。

随着我国桥梁建设的飞速发展，水上承台施工越发普遍，水上钢板桩围堰运用率越来越高，但在硬质地层仍存在插打效率低，施工难度大的问题。如何提高在硬质地质下钢板桩的施工效率及降低施工难度成为了一个值得思考、突破的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的桥梁建设钢板桩围堰施工方法的插打效率低、施工难度大的技术缺陷。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种在硬质地层中应用水刀辅助下沉钢板桩施工方法，包括以下步骤：

S1.根据围堰需求计算出围堰面积、围堰深度、以及围堰所使用到的钢板桩的数量；

S2.搭设围堰使用的施工平台；

S3.根据围堰需求对设计钢板桩的长度，对若干钢板桩进行接长或裁短；

S4.在钢板桩上固定输压管，确保输压管在沉桩工程中不脱落；在输压管的最下端连接设置有水刀，输压管与外部加压设备连接；

S5.在所述施工平台起吊所述钢板桩，进行喂桩，下沉过程中，配合振动锤高频振动、水刀切土的共同作用下下沉至设计标高；

S6.逐一下沉钢板桩，最后进行围堰合拢。

进一步的，步骤S1中，钢板桩包括普通钢板桩以及角桩，普通钢板桩用于形成围堰面，角桩则用于合拢相邻的围堰面。

进一步的，步骤S3中，普通钢板桩采用定型钢板桩现场对接满焊，且内外棉用钢板贴焊牢固；角桩采用整桩与半桩帮焊，接桩断面交错对焊。

进一步的，输压管贴设在所述钢板桩内壁，所述输压管通过若干长方形小钢片间隔电焊在所述钢板桩上，固定间隔距离为1.5～2.0m，底部适当加密以确保在沉桩过程中固结点不脱落。

进一步的，所述输压管上部与外部设置的水刀动力泵系统连接，所述输压管与动力泵通过六角对丝接头连接。

进一步的，步骤S5中，起吊过程采用履带挖掘机搭配改装的振动锤配合起吊、喂桩，钢板桩就位后再由打桩持桩插打至设置高程。

进一步的，步骤S5中，钢板桩吊起后，开启动力泵，水刀切土与钢板桩在高频振动及压力的共同作用下沉就位，动力泵压力在振动下沉过程中控制在20MPa以内，当水面不泛水或压力泵压力突然上升时，要立即关停，以防止爆管。

进一步的，步骤S6中，合拢时，打桩顺序从河流下游角桩相邻第2或3根桩开始插打，至角桩合拢；由于地层较硬，角桩及相邻桩在合拢前需反复插、拔，使桩间土充分液化、松软，直至最后数根合拢桩插打至设计深度。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明根据地层承载力情况配置相应适压水刀动力泵及配套，可以有效穿透硬质地层，沉桩对振动设备要求不高，与钢板桩相适应的普通振动锤既能满足施工要求；沉桩对穿过土层的影响范围较小，有利于围堰周围土体维持原自稳定状态；水刀辅助下沉工艺涉及的设备多且工序复杂，本工艺主要适用于硬质土层或风化岩层，不建议在普通淤泥或砂土等地层条件下采用；本发明在传统振动沉桩施工中引入“水刀法辅助下沉”工艺，有效克服了传统振动锤沉桩工艺只能穿透中等硬度地层的局限性，解决了硬质粘土层钢板桩的下沉问题，同时提高了工效，为后续作业时间上提供了有力保障。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的施工步骤流程图；

图2为本发明的钢板桩结构示意图；

图3为本发明桥墩围堰示意图。

图中：1.钢板桩、2.输压管、3.水刀。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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做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。

如图所示，一种在硬质地层中应用水刀3辅助下沉钢板桩1施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.根据围堰需求计算出围堰面积、围堰深度、以及围堰所使用到的钢板桩1的数量；

S2.搭设围堰使用的施工平台；

S3.根据围堰需求对设计钢板桩1的长度，对若干钢板桩1进行接长或裁短；

S4.在钢板桩1上固定输压管2，确保输压管2在沉桩工程中不脱落；在输压管2的最下端连接设置有水刀3，输压管2与外部加压设备连接；

S5.在所述施工平台起吊所述钢板桩1，进行喂桩，下沉过程中，配合振动锤高频振动、水刀3切土的共同作用下下沉至设计标高；

S6.逐一下沉钢板桩1，最后进行围堰合拢。

具体的，如图所示，步骤S1中，钢板桩1包括普通钢板桩1以及角桩，普通钢板桩1用于形成围堰面，角桩则用于合拢相邻的围堰面。

具体的，如图所示，步骤S3中，普通钢板桩1采用定型钢板桩1现场对接满焊，且内外棉用钢板贴焊牢固；角桩采用整桩与半桩帮焊，接桩断面交错对焊。

具体的，如图所示，步骤S4中，输压管2贴设在所述钢板桩1内壁，所述输压管2通过若干长方形小钢片间隔电焊在所述钢板桩1上，固定间隔距离为1.5～2.0m，底部适当加密以确保在沉桩过程中固结点不脱落。

具体的，如图所示，所述输压管2上部与外部设置的水刀3动力泵系统连接，所述输压管2与动力泵通过六角对丝接头连接。

具体的，如图所示，步骤S5中，起吊过程采用履带挖掘机搭配改装的振动锤配合起吊、喂桩，钢板桩1就位后再由打桩持桩插打至设置高程。

具体的，如图所示，步骤S5中，钢板桩1吊起后，开启动力泵，水刀3切土与钢板桩1在高频振动及压力的共同作用下沉就位，动力泵压力在振动下沉过程中控制在20MPa以内，当水面不泛水或压力泵压力突然上升时，要立即关停，以防止爆管。

具体的，如图所示，步骤S6中，合拢时，打桩顺序从河流下游角桩相邻第2或3根桩开始插打，至角桩合拢；由于地层较硬，角桩及相邻桩在合拢前需反复插、拔，使桩间土充分液化、松软，直至最后数根合拢桩插打至设计深度。

值得一提的是，在施工过程中，需剔除锁口破裂、扭曲、变形的钢板桩1，以保证钢板桩1围堰的密水效果；水刀3动力泵、输压管2管道抗压值必须与穿过地层的地质条件相匹配，使用前进行压力试验，以确保工艺的有效性；由于沉桩工艺使用的设备较多，必须设专人指挥，且各设备专人操作、密切配合指令，并设置现场专职安全员以保证作业安全；为保证插桩顺利合拢，要求桩身垂直，利用护筒设置导向架，在施工中加强测量工作，发现倾斜，及时调整；在进行钢板桩1的插打时，当钢板桩1的垂直度较好，一次将桩打到要求深度，当垂直度较差时，要分两次进行施打。

本发明通过上述施工方法，根据地层承载力情况配置相应适压水刀3动力泵及配套，可以有效穿透硬质地层，沉桩对振动设备要求不高，与钢板桩1相适应的普通振动锤既能满足施工要求；沉桩对穿过土层的影响范围较小，有利于围堰周围土体维持原自稳定状态；水刀3辅助下沉工艺涉及的设备多且工序复杂，本工艺主要适用于硬质土层或风化岩层，不建议在普通淤泥或砂土等地层条件下采用；本发明在传统振动沉桩施工中引入“水刀3法辅助下沉”工艺，有效克服了传统振动锤沉桩工艺只能穿透中等硬度地层的局限性，解决了硬质粘土层钢板桩1的下沉问题，同时提高了工效，为后续作业时间上提供了有力保障。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。