[发明专利]一种水下基坑施工装置及施工方法

说明书

一种水下基坑施工装置及施工方法，包括施工平台和旋挖钻机，施工平台由多个浮箱组装而成矩形，且在远离河岸的一端设有缺口，旋挖钻机设于施工平台上，旋挖钻机的钻杆从缺口伸入水面以下，且钻杆的下端设有嵌岩截齿筒钻或嵌岩双底捞渣斗，施工平台的四角处设有锚固装置。本发明通过冲击锤头的冲击势能将水下基坑剩余基岩部分冲散、破碎，并对基底进行冲击整平，控制基底平整度。根据超声波探测设备测量和潜水员摸探的结果，将不平整区域重新进行冲击整平。水下基坑的基底尺寸和深度控制方便、精准，基底平整度控制准确、精度高，水下基坑成型质量高，为后续施工中的钢套箱围堰的快速、顺利下沉，精准并可靠着床提供了先行支撑和有力保障。

技术领域

本发明属于桥梁深水基础工程施工技术领域，特别涉及一种水下基坑施工装置及施工方法。

背景技术

近年来，随着我国基础项目建设和投资的日益发展，各类跨江、河桥梁建设项目在西南地区越来越多，此区域建设项目的地理位置、施工条件和地质条件也趋复杂、困难，对桥梁深水基础工程施工提出了更高的要求。

桥梁深水基础的施工中，一般是先搭设钻孔平台并插打钢护筒施工钻孔桩，钻孔桩施工结束后在钢护筒上设置牛腿和承重梁，利用千斤顶或倒链吊挂钢套箱围堰，通过高压射水吸泥下沉，待围堰封底混凝土浇筑完成后，抽水并射水吸泥清理围堰内部，最后施做承台基础。该方法在粉土、粉砂或粉质黏土等覆盖层的河床地质下利用较为普遍，但在密实卵石覆盖层、裸露基岩等条件下，钢套箱围堰无法下沉。因此一般该类地质采用“先堰后桩”的施工顺序。

在密实卵石覆盖层或裸露基岩地质，桥梁深水基础施工需开挖钢套箱围堰的水下基坑，钢套箱围堰在陆地拼装并下水，驳船浮运围堰至墩位，围堰一次性下沉至已开挖完成的水下基坑，着床后浇筑封底混凝土。在钢套箱围堰上搭设钻孔平台，先施工钻孔桩最后抽水施做承台基础。采用“先堰后桩”的施工顺序，水下基坑在钢套箱围堰下沉前一次性开挖到位，钢围堰下沉控制精度高，下沉效率快，下沉设备和机械投入少。

水下基坑开挖有机械开挖、水下爆破等施工方式。机械开挖适用于硬土和软岩，一般为船载长臂挖掘机作业。由于作业时是利用柔性钢索通过船锚联结船体，作业时船体晃动明显，无法真正固定船体位置，不能给挖掘机提供足够的反向支撑力，开挖效率较低，且开挖深度受挖掘机臂长限制。水下爆破适用于硬岩，须利用钻爆船、抓斗等大型船舶设备配合进行爆破钻孔、清渣等作业，存在成本投入大、安全风险高、在水体生态保护区禁止施工等诸多不足和弊端。

遂宁老池乡至蓬溪书房沟田家渡特大桥项目，上游建设有过军渡水电站，下游为三星水电站，该项目位于水电站库区内船舶无法进入。特大桥桥址的河床地质为密实卵石和风化泥岩。密实卵石覆盖层厚度达3m，风化泥岩强度达5.1MPa，岩体划分为Ⅳ类软石。墩位处最大水深达16m，长臂挖掘机等开挖机械能力无法达到要求。针对以上难题，寻求一种安全可控、技术可行、效率先进、经济优益的水下基坑开挖方法迫在眉睫。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种水下基坑施工装置及施工方法，以保证在深水库区内、河床密实卵石覆盖层和风化基岩条件下水下基坑开挖的高效、精确和施工安全可靠，且能够缩短施工工期、提高施工安全性以及降低施工成本，保障钢套箱围堰快速、顺利下沉。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种水下基坑施工装置，包括

钻孔装置，其包括施工平台和旋挖钻机，所述施工平台由多个浮箱组装而成矩形，且在远离河岸的一端设有缺口；所述旋挖钻机设于所述施工平台上，所述旋挖钻机的钻杆从缺口伸入水面以下，且所述钻杆的下端设有嵌岩截齿筒钻或嵌岩双底捞渣斗，用于钻孔作业，所述施工平台的四角处设有锚固装置；

型钢纵梁，其连接于施工平台和河岸之间；