某腐蝕性土質環境永久性鋼護筒施工技術要點分析

周偉

湖南交通國際經濟工程合作有限公司 湖南長沙 410000

1 工程概況

某多孔連續梁橋施工項目橋址地處我國某市，市域范圍內緯度整體較高，冬季寒冷且漫長，橋梁需跨越大面積的鹽漬土覆蓋區域，橋梁下部樁基礎結構同時受常年凍融循環及鹽漬土強腐蝕作用耦合影響，樁基礎存在極高的安全風險[1]。

為了提高橋梁樁基礎結構在惡劣自然環境下的抵抗能力，工程上可在樁基礎結構外圍增設永久性鋼護筒結構，用以阻擋鹽漬土中強腐蝕性物質對橋梁樁基礎的浸透和腐蝕影響，從而延長樁基礎結構的正常使用壽命；與橋梁樁基礎配套的永久性鋼護筒設計長度應與樁基礎有效長度匹配，為了保證護筒結構自身的抗變形剛度，應在頂部和底部加裝剛性環箍，永久性鋼護筒筒身采用強度較高的Q345C級鋼材，Q345C級鋼材與普通鋼材相比，其磷、硫等有害化合物的含量較低，低溫條件下的抗沖擊性能良好，但價格較高，工程前期投入較大。

此外，為了滿足永久性鋼護筒的自身耐久性需求，除了保證鋼護筒鋼板的強度及剛度外，還應強化護筒在鹽漬土及凍融循環作用下的耐久性，可在護筒外側均勻涂抹防銹專用漆，防銹涂層厚度不應低于0.8mm。下圖1為用于樁基礎圍護的永久性鋼護筒實體示意圖：

圖1 用于樁基礎圍護的永久性鋼護筒實體示意圖

2 永久性鋼護筒制作技術分析

2.1 永久性鋼護筒技術原理分析

（1）永久性鋼護筒不同于普通的鋼圍堰結構，普通鋼圍堰主要輔助樁基礎排水施工，無法承擔上部結構荷載，而永久性鋼護筒結構不僅能夠隔離強腐蝕物質，有效控制樁基礎周圍腐蝕物濃度，還能與樁基礎結構共同承受上部結構荷載，對樁基礎能起到一定的強度補強作用；

（2）從施工技術原理角度分析，永久性鋼護筒可分為先澆永久性鋼護筒和后澆永久性鋼護筒兩種；其中，先澆法強調鋼護筒與樁基礎施工的同步性，護筒可與樁基礎鋼筋骨架同步吊裝，適用于灌注樁與地系梁連接的工況；

（3）后澆法則鋼護筒與樁基礎的施工不同步，保持樁基礎頂部以下2m范圍內鋼筋骨架裸露，將橋墩鋼筋骨架直接與樁基礎外露鋼筋焊接，橋墩與樁基礎連接完成后，再單獨開展永久性鋼護筒吊裝及澆筑施工[2]。

2.2 永久性鋼護筒施工基本流程

為了確保永久性鋼護筒的整體質量，本多孔連續梁橋樁基礎圍護施工項目所用的永久性鋼護筒特采用工廠化集中加工的形式，以保證同批次鋼護筒質量的標準性和可靠性，現場加工制作應嚴格遵循現行《鋼結構工程施工及驗收規范》等施工技術規范。具體施工基本流程詳見下圖2所示：

圖2 永久性鋼護筒施工基本流程

2.3 永久性鋼護筒施工技術關鍵點分析

（1）原材料進場質控及下料施工技術關鍵點。本項目所使用的永久性鋼護筒采用工廠統一制作方式，為了保證永久性鋼護筒的單體質量及同批次鋼護筒質量的標準性，尤其應加強鋼板厚度的質量控制要求，并保證板厚與樁基礎直徑之間的適配性。下表1為進場鋼板主材的厚度參數；此外，還應控制好鋼板的下料尺寸精度，避免尺寸誤差導致卷板及成型過程中出現較大的內應力，而影響結構承載和密封性，下料切割采用全自動切割機完成，以保證切口的平順性和均勻性。

表1 進場鋼板主材的厚度參數

（2）鋼材卷板及焊接施工技術關鍵點。永久性鋼護筒筒身需由鋼板卷軋而成，為了保證卷板受力的均勻性，應使用專用的卷板機自動完成，正式卷板前應先試卷，及時調整卷板機參數，保證卷板的順利進行，卷板過程中應同時保持鋼板與卷板機的同步性和同向性。焊接是整個加工過程中難度最高的環節，必須引起足夠重視，焊接前應妥善打磨處理焊接影響范圍的板材，并使用引弧板輔助焊接，引弧板的強度不能小于焊接母材，需要多層焊接作業，不同焊接層的焊渣應徹底清理，焊縫不允許出現咬邊、夾渣或未焊透等病害。下表2給出了永久性鋼護筒的焊縫質量參考標準時。

表2 永久性鋼護筒的焊縫質量參考標準

（3）鋼護筒截面校準及加勁構件施工技術關鍵點。為了保證永久性鋼護筒截面的規整性，焊接后應及時校準截面，如果截面偏差超過限定范圍應使用千斤頂配合強行矯正；矯正后的鋼護筒內部應增設加勁構件，以保證截面的穩定性，加勁處治應遵循“內外結合，適當有度”的原則，先在鋼護筒的上下端部增設環向抱箍，同時在鋼護筒內采用鋼管架設“十字型”支撐架。制作完成的永久性鋼護筒應由載重車輛運輸至施工現場，在運輸及進場堆放時，應單層布置，不允許堆疊擺放，以降低運輸階段荷載擾動對鋼護筒的影響[3]。

3 永久性鋼護筒施工工藝分析

3.1 永久性鋼護筒先澆法施工工藝分析

（1）嚴格依照施工方案組織先澆法施工，下圖3為先澆法施工工藝流程：

圖3 先澆法施工工藝流程

（2）施工組織方案。為了保證先澆法施工現場各項施工任務的順利推進，必須做好現場施工組織工作；委派專業的工程技術人員及機械設備，以滿足施工現場對“工、料、機”的要求。下表3給出了本次施工項目的人員機械配備情況。

表3 本次施工項目的人員機械配備情況

（3）永久性鋼護筒定位及吊裝。鋼護筒定位精度直接關系到其功能的發揮，永久性鋼護筒應吊裝至樁基礎頂以下2m附近，且在樁基礎鋼筋骨架底部焊接定位鋼筋；整個吊裝過程應勻速緩慢，及時調整鋼筋骨架與鋼護筒的間距，以避免鋼護筒擠壓樁基礎鋼筋骨架。見圖4為施工現場永久性鋼護筒下放示意圖。

（4）永久性鋼護筒微調及固定。永久性鋼護筒完全穿過樁基礎鋼筋骨架的定位鋼筋后，現場技術人員應人工精平，保證鋼護筒與樁基礎頂面齊平，且二者中心線偏差應介于-50mm-50mm之間；精平完成后，將鋼護筒與定位鋼筋焊接，以固定永久性鋼護筒，避免因混凝土澆筑后的浮力影響鋼護筒的定位精準性。

3.2 永久性鋼護筒后澆法施工工藝分析

（1）后澆法施工流程詳見下圖5所示：

（2）施工組織方案。后澆法施工所需的人員及施工機械與先澆法類似，本文不再贅述。后澆法與先澆法不同的是，后澆法先進行灌注樁施工，施工完畢后，再吊裝永久性鋼護筒。

圖4 施工現場永久性鋼護筒下放示意圖

圖5 后澆法施工流程

（3）樁基礎處理。灌注樁施工完成后，對樁頭頂部以下2m范圍進行后期處理，對樁頭進行鑿毛修正后，保證鋼護筒與樁頭接觸后縫隙；及時調整樁頭裸露鋼筋的傾斜角度，徹底清理樁頭裸露鋼筋外表面，確保其與柱鋼筋骨架的焊縫可靠性。

（4）定位、吊裝、焊接及澆筑施工。樁頭鋼筋處理完畢后，吊裝柱鋼筋骨架，柱鋼筋骨架中心線與樁頭中心線偏差不能超過10mm；樁頭與柱鋼筋骨架采用單面焊接，焊接搭接長度不宜低于主筋直徑的8-10倍，確保焊縫的焊接強度滿足連接強度設計要求；永久性鋼護筒吊裝過程中，鋼護筒中心線應盡量與樁心點重合，二者偏差距離不宜超過50mm，確保鋼護筒與樁基礎接觸面的密封性達到設計要求，以防止混凝土外滲而影響結構的強度和整體性；混凝土澆筑過程應伴隨振搗棒插搗，振搗應以表面平整且無泌水現象為宜[4]。

4 結語

綜上，通過增設永久性鋼護筒結構能夠明顯阻抑土層內腐蝕性物質對橋梁樁基礎的影響；為了最大程度突出永久性鋼護筒的防護功能，在具體施工過程中，應遵循因地制宜的基本原則，具體選定哪種工法和工藝應綜合考慮地質條件、施工條件、工程經濟性等因素，力求在施工實踐中不斷優化工藝流程，提高施工作業效率。