技术摘要：
本发明属于一种在大直径漂石和砂岩地层中安装钢板桩的方法及装置，装置包括护筒施工测量定位装置、钢板桩活动样正器和移动作业平台。方法包括如下步骤：沿设计的围堰钢板桩周边外侧建设钢栈桥，安装移动作业平台，钢护筒安装采用跳孔安装并开挖，采用旋挖钻机与振动锤  全部
背景技术：
钢板桩是一种通过连续紧密咬合形成的支护结构，而围堰是使用钢板桩围成的临 时封闭空间，能够防止水土流入，保障围堰内部工程建设(如桥墩或承台等)顺利开展。通常 桥墩设置于水面或者河床以下，而由钢板桩构成的围堰可以创造理想的水下承台施工条 件，钢板桩围堰具有强度高、防水性能好、形状多变、有在深水施工及重复利用的优势。 水中围堰的钢板桩插打，一般采用传统打桩机，利用其冲击动能实现桩基贯入,但 打桩机的工艺并不能保证钢板桩的止水效果及其垂直度的要求，且插打钢板桩进尺慢、钢 板桩底部岩层容易破坏、跳孔速度慢、施工效率低。 静压植桩机具备小型化、无振动、无噪音的特点，能有效解决了围堰钢板桩插打过 程中所造成的振动、噪音等问题。 但在特殊地质状态下，亦会造成上述工艺的钢板桩植入固难。如G316河谷汉江公 路大桥及接线工程PPP项目，大桥全长4701.5m，主航道桥长420m，主桥跨度组合为（110 200 110）m部分斜拉主桥，主桥承台位于汉江中，主桥承台采用钢板桩围堰施工，汉江流域地质 情况复杂、卵石层厚、大直径漂石多。根据钻探揭露，主墩桥址区岩（土）层自上而可分为：卵 石、漂石（Q4al pl）、强风化细砂岩（E2F）、中风化泥质粉砂岩（E2F）、强风化泥质粉砂岩 （E2F）。即：河谷大桥项目主墩桥址区域地层以大粒径漂石层和砂岩为主，主桥桥址区域存 在大量漂石，漂石粒径一般在25.00～45.00cm之间，最大达50.00cm，含量约45%，层厚在 3.5m~4.1m之间。静压植桩机在这类大漂石地层中施工作业难度大，静压植桩机无论使用螺 旋钻杆钻进压入或配合水刀、螺旋钻装置并用压入，效果均不理想，单桩突破漂石层需3个 小时之久，无法发挥其在致密砂岩中的优势；且极易造成钻杆、钻齿磨损严重，空压机故障 以及钢板桩与钻杆辅助焊接处脱焊，以致无法植桩，效率低下。 因此，迫切需要一种能有效在大直径漂石和砂岩地层中安装钢板桩的解决方法及 装置。
技术实现要素：
本发明的目的是设计一种在大直径漂石和砂岩地层中安装钢板桩的方法及装置， 能提高在大直径漂石和砂岩地层中钢板桩植入速度和效率，降低围堰施工安全风险。 为此,  一种在大直径漂石和砂岩地层中安装钢板桩的装置,包括护筒施工测量定 位装置、钢板桩活动样正器和移动作业平台。 所述的筒施工测量定位装置是：一个方形框架的上端设有十字形托架，十字形托 架的下端面外侧端部分别与对应的方形框架四边的中部固定为一体，十字形托架的中心点 上设有供棱镜连接用的螺栓，十字形托架的四个外侧端下部分别焊接于方形框架的四边中 5 CN 111608192 A 说　明　书 2/7 页 点位置，供棱镜连接用的螺栓的轴心线与钢护筒的轴心线重合，方形框架的内侧边中部卡 持在钢护筒上端的外壁上。所述的方形框架的内侧边长度相同，十字形托架的各边长度相 同。 所述的钢板桩活动样正器是：纵向设置的底座内设有纵向的滑道，对应滑道的底 座前端设有导槽孔道，滑块的后部滑配在滑道内，滑块的前端穿过导槽孔道位于底座前端。 顶压液压缸的底部横向固定在滑块的前端，导槽孔道中部的底座上端设有供升降液压杆滑 配穿过的通孔，升降液压缸固定在底座上端面上，升降液压杆的前端穿过通孔与位于滑道 内的滑块的上端中部固定，底座的两侧边呈间隔距离分别设有两个底座连接耳。 所述的移动作业平台是：两个上下呈间隔距离横向设置的工字钢之间通过纵向呈 间隔距离设置的数根钢柱和斜钢柱连成一体，两个上、下呈间隔距离设置的固定抱箍的外 端中部分别与两根横向工字钢的一端固定为一体构成纵向支撑衔架。活动抱箍和固定抱箍 呈半圆筒形。活动抱箍一端与固定抱箍一端通过绞链连接，活动抱箍另一端与固定抱箍另 一端对应设有对接耳。纵向支撑衔架通过第三连接螺栓和固定螺母连接活动、固定抱箍上 的对接耳使活动、固定抱箍固定在钢栈桥支撑桩上。两个纵向支撑衔架通过活动、固定抱箍 分别固定在相邻两个钢栈桥支撑桩上。两个纵向支撑衔架的两端之间分别通过对接法兰盘 和第一连接螺栓固定连接左、右横向支撑衔架的两端。两个纵向支撑衔架和左、右横向支撑 衔架的内侧中部设有固定座，固定座的两侧边呈间隔距离分别设有两个固定座连接耳，底 座的两侧边分别通过底座连接耳和第二连接螺栓固定在固定座连接耳上，两个纵向支撑衔 架和左、右横向支撑衔架的上端设有作业台板。所述的活动抱箍和固定抱箍扣合后的内壁 直径与钢栈桥支撑桩的直径适配，活动抱箍和固定抱箍内周壁设有橡胶防滑层。 一种用所述的装置在大直径漂石和砂岩地层中安装钢板桩的方法，包括如下步 骤： （1）沿设计的围堰钢板桩周边外侧建设钢栈桥，形成江面钢板桩的施工平台。 （2）在施工平台备齐一台旋挖钻机、一台振动锤、一台静压植桩机及配套设备，二 台履带式吊车，旋挖钻机所用钢护筒、钻头，静压植桩机所用钢板桩，制备护筒施工测量定 位装置、移动作业平台和钢板桩活动样正器。 （3）在施工平台的内侧边上利用施工平台的相邻两个钢栈桥支撑桩做支撑，安装 移动作业平台。 （4）用钢导向架沿设计的围堰钢板桩位置安装直径1.2m的钢护筒，并用钢护筒施 工测量定位装置实时检测安装钢护筒的垂直度，钢护筒安装采用跳孔安装并开挖。 （5）采用钻头1.0m的旋挖钻机与型号DZ90的振动锤配合进行钢护筒的下端漂石层 的开挖引孔至钢护筒的下端穿过漂石层。 (a)首先使用振动锤插打钢护筒上端面，详细记录钢护筒底标高。 (b)然后使用旋挖钻机在钢护筒内钻进至不超过钢护筒底面外20cm处的岩层，以 减小钢护筒侧壁摩阻力。 (c)然后继续用振动锤插打钢护筒上端，使钢护筒下移引孔。 (d)反复循环(a)  至(c) 步骤直至钢护筒的下端穿过漂石层，进入下部岩层结束。 （6）回填黏土：对引孔完成后的钢护筒内底面至高于护筒外河床标高0.5m的中空 间内回填黏土，黏土用沙袋装运，采用人工回填、并用旋挖钻压实，保持回填黏土的标高高 6 CN 111608192 A 说　明　书 3/7 页 于护筒外河床标高0.5m。 （7）钢护筒的拔除与静压植桩机起始承重：拔除压入的钢护筒，留一段能使静压植 桩机底部的反力基盘夹住固定的压入钢护筒，静压植桩机的反力基盘夹住数根固定压入的 钢护筒上端，利用静荷载沿回填黏土线将一根钢板桩进行植入作业。 （8）利用静压植桩机沿回填黏土线进行钢板桩植入作业至静压植桩机能转换夹住 数根已经压入地面的完成钢板桩将下一根桩压入地面的围堰钢板桩线路后，将留一段的压 入钢护筒拔除。 （9）用静压植桩机沿回填黏土线进行钢板桩植入作业至钢板桩围堰完成，在钢板 桩压入过程中在移动作业平台上用钢板桩活动样正器样正倾斜的钢板桩，钢板桩活动样正 器顶压钢板桩倾斜向的钢板桩上端至钢板桩正位。 (10)使活动、固定抱箍与钢栈桥支撑桩分离，在吊车配合下将移动作业平台移至 下一施工桩位施工，重复步骤（1）至（9）至钢板桩围堰完成。 所述的钢护筒的直径为1.2m，安装的钢护筒直径与设计的围堰钢板桩中心线相 同。 所述的跳孔安装是首次安装各相邻钢护筒圆心点之间的距离为1.8m，二次安装的 钢护筒位于首次安装的相邻两个钢护筒的中间位置，首次安装与二次安装的各相邻钢护筒 的周边重叠0.3m。 所述的在钢板桩压入过程中用钢板桩活动样正器样正钢板桩倾斜是： (a)若钢板桩的桩身向围堰外倾斜，则：钢板桩活动样正器的底座固定在向围堰外倾斜 的钢板桩对面的移动作业平台的固定座上，钢板桩活动样正器的顶出液压杆顶持在向外倾 斜的钢板桩上端中部或静压植桩机压头的上端中部，随静压植桩机压头植入钢板桩，启动 活动液压缸和顶出液压缸，通过顶出液压杆顶压钢板桩的微小位移来缓慢纠偏，一边植入 一边调整，在钢板桩活动样正器的顶出液压缸的顶压下使倾斜的钢板桩正位。   (b)若钢板桩的桩身向围堰内倾斜，则：钢板桩活动样正器的底座固定在向围堰 内倾斜的钢板桩对面的移动作业平台的固定座上，钢板桩活动样正器的顶出液压杆顶持在 向内倾斜的钢板桩上端中部或静压植桩机压头的上端中部，随静压植桩机压头植入钢板 桩，启动活动液压缸和顶出液压缸，通过顶出液压杆顶压钢板桩的微小位移来缓慢纠偏，一 边植入一边调整，在钢板桩活动样正器的顶出液压缸的顶压下使倾斜的钢板桩正位。   (c)若钢板桩的桩身向前进方向倾斜，则：钢板桩活动样正器的底座固定在向前 进方向的钢板桩对面的移动作业平台的固定座上，钢板桩活动样正器的顶出液压杆顶持在 向前进方向的钢板桩上端中部或静压植桩机压头的上端中部，随静压植桩机压头植入钢板 桩，启动活动液压缸和顶出液压缸，通过顶出液压杆顶压钢板桩的微小位移来缓慢纠偏，一 边植入一边调整，在钢板桩活动样正器的顶出液压缸的顶压下使倾斜的钢板桩正位。 上述装置和方法达到了本发明的目的。 本发明能提高在大直径漂石和砂岩地层中钢板桩植入速度和效率，降低围堰施工 安全风险。 本发明与现有技术相比，有以下优点和积极效果： （1）本发明利用和最大发挥旋挖钻机、振动锤和静压植桩机在大直径漂石和砂岩地层 中形成水中钢板桩围堰的各自优越，先利用旋挖钻机和振动锤通过水下大直径漂石层，再 7 CN 111608192 A 说　明　书 4/7 页 利用静压植桩机静载压入钢板桩形成围堰。利用旋挖钻机和振动锤的冲击动能实现桩基贯 穿水下大直径漂石层。再利用静压植桩机静载压入钢板桩及纠偏方法及设备样正钢板桩的 倾斜度，保证钢板桩围堰的止水效果及其垂直度的要求。这种利用旋挖钻机和振动锤引孔 钢护筒跟进的穿过水下大直径漂石层，回填黏土，再利用静压植桩机进行钢板桩植入作业 的方法，大幅度提高了钢板桩植入速度和效率，本发明能使钢板桩单桩突破漂石层施工平 均时间减少至在20min左右，植桩到位时间大约为70min。大大加快了钢板桩施工速度，机械 设备因漂石层的耗损也大幅度降低，测算表明本发明能使施工成本降低60%，施工速度提高 9倍以上。 （2）本发明能降低围堰施工安全风险，利用本发明的装置和方法能大幅度提高钢 板桩植入的准确率，钢板桩的一次植入正位率达99.9%，降低了围堰施工安全风险。本发明 实施成本低，设备布置所用时间短，能在大幅度提高施工速度的同时降低施工成本。 附图说明 图1是本发明的护筒施工测量定位装置的结构示意图。 图2是本发明的钢板桩活动样正器的结构示意图。 图3是本发明的移动作业平台的俯视结构示意图。 图4是本发明的移动作业平台的侧面结构示意图。 图5是本发明的校正向外倾斜的钢板桩结构示意图。