一种内河深水岩质地基嵌岩钢管桩快速施工系统及工艺技术方案

本发明专利技术公开了一种内河深水岩质地基嵌岩钢管桩快速施工系统及工艺，本方案施工时，首先，在施工区域布置快速施工系统；接着通过GPS系统确定桩基位置，然后将限位架固定在该桩基位置上；接着将钢护筒顺着限位架内部安插在河床覆盖层至少1米深处；接着再次定位复测下钢护筒的安装位置；接着以钢护筒为导向，在钢护筒内采用旋挖钻掘进，并成孔后进行混凝土浇筑；接着混凝土浇筑完毕后进行钢管桩定位施工，并进行钢管桩采用栽桩施工；最后在钢管桩栽桩完成后，进行钢护筒拔除。本方案可节约大量钢材，并且大大提高了内河深水岩质地基嵌岩钢管桩施工效率，能够有效解决现有技术所存在的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种内河深水岩质地基嵌岩钢管桩快速施工系统及工艺
本专利技术涉及桥梁水上作业施工
，具体涉及相应的钢管桩施工工艺。
技术介绍
现有的内河深水岩质地基嵌岩钢管桩施工技术主要是在水中搭设钢支架板凳平台，以钢护筒作为施工辅助构件，具体布置形式采用四角钢支架平台，在平台上用GPS确定桩的位置后，将钢护筒底部插入河床河床覆盖层一定深度，顶部要露出水面4～6m以上，最后采用冲击钻钻进桩基。钢护筒的主要功能是为钻机导向、钻孔护壁、保持水头高度、混凝土灌注成型的容器。一般情况下，一个墩位的钻孔桩多达几十个，每个桩位需要一个钢护筒，尤其在深水区施工，需要钢护筒的长度很长，因此这种施工方法需要耗费大量钢材，成本很高，且施工工艺复杂；且采用冲击钻的成孔时间太长，因整个作业面桩基数量多，施工工期将特别长。
技术实现思路
针对现有内河深水岩质地基嵌岩钢管桩施工技术在施工功效以成本上所存在的问题，需要一种高功效，低成本的内河深水岩质地基嵌岩钢管桩施工技术。为此，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种内河深水岩质地基嵌岩钢管桩快速施工系统及工艺。为了解决上述技术问题，本专利技术提供的内河深水岩质地基嵌岩钢管桩快速施工系统包括：水上移动施工平台，所述水上移动施工平台上配置有钻孔设备，与之配合的起重设备；锚碇系统，所述锚碇系统设置在水上移动施工平台上，将水上移动施工平台定位在施工区域；快速定位导向系统，所述快速定位导向系统设置在水上移动施工平台上，对钢管桩施工进行定位和导向。在本施工系统的方案中，所述水上移动施工平台以平板驳作为平台主体，其上采用旋挖钻作为主要钻孔设备，采用履带吊作为起重设备配合施工。在本施工系统的方案中，所述水上移动施工平台上设置有液压提升装置，所述液压提升装置布置在水上移动施工平台的四角。在本施工系统的方案中，所述液压提升装置包括支腿和液压装置，所述支腿可移动的垂直穿设在水上移动施工平台中，其上匀距的设置若干销棒孔，并配合销棒进行支腿固定；所述液压装置相对于支腿固设在水上移动施工平台上，并驱动支腿相对于水上移动施工平台进行提升或沉降。在本施工系统的方案中，所述锚碇系统包括至少六组锚碇装置，这至少六组锚碇装置分成两组，分别设置在水上移动施工平台的两端。在本施工系统的方案中，每组锚碇装置包括一台卷扬机、钢丝绳以及混凝土锚，所述卷扬机设置在水上移动施工平台上，并通过钢丝绳连接至混凝土锚。在本施工系统的方案中，所述混凝土锚包括中空的柱形锚体，以及设置在锚体上的至少两组锚尖，所述中空的柱形锚体内填充混凝土，所述至少两组锚尖沿柱形锚体延伸方向设置，并依次错开；每组锚尖中包括至少两个锚尖，这至少两个锚尖沿柱形锚体周向均匀布置。在本施工系统的方案中，所述快速定位导向系统包括：轨道，所述轨道沿水上移动施工平台的甲板即侧舷设置；支撑架，所述支撑架移动的设置在轨道上；导向架，所述导向架设置在支撑架上，整体位于水上移动施工平台外侧，并随支撑架沿轨道进行移动，完成桩位施工的定位和导向。在本施工系统的方案中，所述导向架上设置有GPS。在本施工系统的方案中，所述导向架为笼式分体结构，并由液压装置驱动笼式分体结构的导向架合拢和分离。在本施工系统的方案中，所述导向架与导向钢护筒配合完成桩位施工的定位和导向。在本施工系统的方案中，所述导向钢护筒采用薄壁钢护筒。为了解决上述技术问题，本专利技术提供的内河深水岩质地基嵌岩钢管桩快速施工工艺，包括如下步骤：(1)在施工区域布置快速施工系统；(2)通过GPS系统确定桩基位置，然后将限位架固定在该桩基位置上；(3)将钢护筒顺着限位架内部安插在河床覆盖层至少1米深处；(4)再次定位复测下钢护筒的安装位置；(5)以钢护筒为导向，在钢护筒内采用旋挖钻掘进，并成孔后进行混凝土浇筑；(6)混凝土浇筑完毕后进行钢管桩定位施工，并进行钢管桩采用栽桩施工；(7)钢管桩栽桩完成后，进行钢护筒拔除。在本快速施工工艺方案中，所述步骤(3)中钢护筒采用履带吊吊装，振动锤振沉施工，护筒偏位允许误差≤50mm，深水区≤80mm，桩身垂直度≤1％。在本快速施工工艺方案中，所述步骤(5)中进行钻孔施工时，终孔前进行孔深测量，孔底标高比设计标高超深≥50mm。在本快速施工工艺方案中，所述步骤(5)中采用导管灌注嵌岩部分水下混凝土。在本快速施工工艺方案中，所述步骤(6)中进行栽桩施工时，采用GPS定位后采用振动锤将钢管桩打入混凝土底部，施工过程中保证钢管桩的深度和垂直度。在本快速施工工艺方案中，在护筒拔除后，利用液压系统打开导向架，移至下一排桩位。基于上述方案构成的内河深水岩质地基嵌岩钢管桩快速施工方案，其可节约大量钢材，并且大大提高了内河深水岩质地基嵌岩钢管桩施工效率，能够有效解决现有技术所存在的问题。附图说明以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本专利技术。图1为本实例中锚碇系统示意图；图2为本实例中混凝土锚的示意图；图3为本实例中自动化快速定位导向系统的结构示意图；图4为本实例中自动化快速定位导向系统与钢护筒的配合示意图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。本实例以某一大桥为例，来说明本方案提供的内河深水裸岩地质嵌岩钢管桩快速施工方案。本实例针对的大桥是一座独塔自锚式不对称跨度悬索桥，主桥为钢箱梁和混凝土现浇结构，大桥桥位处河床覆盖层较薄(厚度约0.25m)，局部区域为裸岩地质，辅助桥梁施工的钢栈桥临时便道、现浇箱梁支架体系、钢箱梁顶推临时墩和塔吊基础利用嵌岩钢管桩为基础，共计605根，嵌岩总长3655m。本实例针对该大桥地质条件和施工特点，利用大型平板驳作为施工平台，并安装可液压调节的支腿，将驳船改造成为快速移动和稳定安全的水上大型施工平台，并利用独创的护筒自动化快速定位导向系统，进行深水裸岩地质嵌岩钢管桩的快速施工。具体的，配置水上移动施工平台：本实例选择55m*14m*1.5m(不含跳板)的平板驳作为水上作业平台的主体部分，选择中联ZR220A旋挖钻作为主要钻孔设备；同时，选择QUY80履带吊作为主要的起重设备配合施工。据此配置的当旋挖钻与履带吊同时置于驳船边缘时视为施工中最不利情况。通过受力分析知，当旋挖钻与履带吊同时置于平板驳边缘时，驳船的倾斜角度为5°左右；受该倾斜角度的影响，旋挖钻无法正常工作。针对该情况，本实例中通过设置液压提升装置，以避免平板驳的倾斜，确保旋挖钻正常工作。本液压提升装置主要由支腿和液压装置配合构成，该支腿可移动的垂直穿设在平板驳中，其上匀距的设置若干销棒孔，并配合销棒进行支腿固定，由此实现承载旋挖钻及履带吊的重力，以确保平板驳的稳定性；而液压装置相对于支腿固设在水上移动施工平台上，并驱动支腿相对于水上移动施工平台进行提升或沉降。据此，本实例中，首先在平板驳的四个角处设置液压提升装置。利用4根Ф600*20000mm的无缝钢管制作平板驳的支腿，且支腿底部制作成锥形，便于稳固于河床中，并且在5m以上位置每间隔50cm设置一个销棒孔，便于液压装置提升支腿。液压装置优选液压油缸，其设置在支腿上，以驱动支腿。由此构成的液压提升装置，当驳船定位后，利用支腿自重及液压装置配合，将平板驳支腿置于河床上，用利用销棒进行固定。此时，旋挖钻及履带吊的重力主本文档来自技高网...

【技术保护点】
内河深水岩质地基嵌岩钢管桩快速施工系统，其特征在于，包括：水上移动施工平台，所述水上移动施工平台上配置有钻孔设备，与之配合的起重设备；锚碇系统，所述锚碇系统设置在水上移动施工平台上，将水上移动施工平台定位在施工区域；快速定位导向系统，所述快速定位导向系统设置在水上移动施工平台上，配合钻孔设备和起重设备完成钢管桩施工的定位和导向。

【技术特征摘要】
1.内河深水岩质地基嵌岩钢管桩快速施工系统，其特征在于，包括：水上移动施工平台，所述水上移动施工平台上配置有钻孔设备，与之配合的起重设备；锚碇系统，所述锚碇系统设置在水上移动施工平台上，将水上移动施工平台定位在施工区域；快速定位导向系统，所述快速定位导向系统设置在水上移动施工平台上，配合钻孔设备和起重设备完成钢管桩施工的定位和导向。2.根据权利要求1所述的内河深水岩质地基嵌岩钢管桩快速施工系统，其特征在于，所述水上移动施工平台以平板驳作为平台主体，其上采用旋挖钻作为主要钻孔设备，采用履带吊作为起重设备配合施工。3.根据权利要求1所述的内河深水岩质地基嵌岩钢管桩快速施工系统，其特征在于，所述水上移动施工平台上设置有液压提升装置，所述液压提升装置布置在水上移动施工平台的四角。4.根据权利要求3所述的内河深水岩质地基嵌岩钢管桩快速施工系统，其特征在于，所述液压提升装置包括支腿和液压装置，所述支腿可移动的垂直穿设在水上移动施工平台中，其上匀距的设置若干销棒孔，并配合销棒进行支腿固定；所述液压装置相对于支腿固设在水上移动施工平台上，并驱动支腿相对于水上移动施工平台进行提升或沉降。5.根据权利要求1所述的内河深水岩质地基嵌岩钢管桩快速施工系统，其特征在于，所述锚碇系统包括至少六组锚碇装置，这至少六组锚碇装置分成两组，分别设置在水上移动施工平台的两端。6.根据权利要求5所述的内河深水岩质地基嵌岩钢管桩快速施工系统，其特征在于，每组锚碇装置包括一台卷扬机、钢丝绳以及混凝土锚，所述卷扬机设置在水上移动施工平台上，并通过钢丝绳连接至混凝土锚。7.根据权利要求6所述的内河深水岩质地基嵌岩钢管桩快速施工系统，其特征在于，所述混凝土锚包括中空的柱形锚体，以及设置在锚体上的至少两组锚尖，所述中空的柱形锚体内填充混凝土，所述至少两组锚尖沿柱形锚体延伸方向设置，并依次错开；每组锚尖中包括至少两个锚尖，这至少两个锚尖沿柱形锚体周向均匀布置。8.根据权利要求1所述的内河深水岩质地基嵌岩钢管桩快速施工系统，其特征在于，所述快速定位导向系统包括：轨道，所述轨道沿水上移动施工平台的甲板即侧舷设置；支撑架，所述支撑架移动的设置在轨道上；快速定位导向系统，所述快速定...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志玉，汪涛，项勇，李业勋，岳飞飞，狄东全，王尔明，
申请(专利权)人：中交第三航务工程局有限公司，中交三航局第二工程有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31