樁基永久鋼護(hù)筒安裝施工工藝控制及技術(shù)研究

中交路橋南方工程有限公司，北京 101121

道路橋梁工程中，為了避免塌孔問題的發(fā)生，并確保孔內(nèi)壓力始終穩(wěn)定在平衡水平，安裝鋼護(hù)筒是必然選擇。出于對(duì)道路橋梁工程整體施工質(zhì)量的考量，對(duì)樁基永久性鋼護(hù)筒安裝施工工藝以及技術(shù)展開探究與控制極為必要，分析相應(yīng)施工技術(shù)要點(diǎn)以及質(zhì)量控制具有極高的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

1 項(xiàng)目概述

陜西省西鄉(xiāng)至鎮(zhèn)巴高速公路XZ-10標(biāo)合同段主線樁號(hào)K45+340～K49+554，路線全長為4.21km，主要工程內(nèi)容有二郎攤特大橋1647.8m（全幅）、小河子1#橋102.45m（全幅）、小河子2#橋253.35m（全幅）、柴家莊徑洋河大橋589.9m（全幅）、鎮(zhèn)巴北立交主線橋545m（全幅），學(xué)堂壩隧道782.6m（單洞）、茶園咀隧道227m（單洞）、曬旗壩隧道587.8m（單洞），以及鎮(zhèn)巴北立交1處、匝道橋6座。該項(xiàng)目橋梁工程居多，并且橋梁樁基多數(shù)在涇洋河道中，因此為減少對(duì)河道及河床的擾動(dòng)破壞，加快施工進(jìn)度，提高樁柱連接質(zhì)量，項(xiàng)目采用樁基永久鋼護(hù)筒安裝施工方法，施工工藝流程如圖1所示。

圖1 樁基永久鋼護(hù)筒安裝施工工藝流程

2 樁基永久鋼護(hù)筒安裝施工的可行性分析

2.1 方案設(shè)計(jì)的可行性

針對(duì)全橋沿河道施工的現(xiàn)狀，為減少對(duì)河道及河床的擾動(dòng)，減少基坑開挖，降低施工難度，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，取消地系梁，采用永久鋼護(hù)筒進(jìn)行樁柱連接。永久鋼護(hù)筒有著制作簡(jiǎn)單、安裝快速、運(yùn)輸加工方便等優(yōu)點(diǎn)，在河道施工中基坑開挖工程量較大，采用永久鋼護(hù)筒時(shí)只需開挖樁基處及施工作業(yè)區(qū)即可。

2.2 施工工藝的可行性

西鎮(zhèn)項(xiàng)目為陜西省第一個(gè)大面積采用永久鋼護(hù)筒代替地系梁的項(xiàng)目，應(yīng)用理論分析、實(shí)際研究、現(xiàn)場(chǎng)考察和工程驗(yàn)證相結(jié)合的方法，形成了樁基永久鋼護(hù)筒安裝施工的技術(shù)研究成果，進(jìn)一步指導(dǎo)工程實(shí)踐。通過有永久鋼護(hù)筒及河道處有地系梁的對(duì)比，較傳統(tǒng)理論與技術(shù)研究方法有所突破，具有可行性。

2.3 進(jìn)度及質(zhì)量控制的可行性

永久鋼護(hù)筒是由大于樁徑20cm的12mm厚鋼板卷制而成，加工方便、施工成本低，可以加快施工進(jìn)度，大于樁徑20cm可以更好地減小樁基偏位，實(shí)現(xiàn)樁柱同軸，提高質(zhì)量，同時(shí)還可以為類似的地形環(huán)境施工提供相應(yīng)的技術(shù)儲(chǔ)備和借鑒。

3 樁基永久鋼護(hù)筒安裝施工關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)

3.1 護(hù)筒裝運(yùn)

護(hù)筒裝運(yùn)過程中要引入墊木，實(shí)施多支墊堆放的方法，并確保墊木頂面維持在同一平面上。若是在實(shí)際的運(yùn)輸過程中存在路況復(fù)雜的問題，必須實(shí)施加固處理，避免鋼護(hù)筒出現(xiàn)滾動(dòng)或是傾倒的問題。

3.2 導(dǎo)向架安裝

在進(jìn)行導(dǎo)向架安裝的過程中，可以依托履帶吊吊裝位移，在鉆孔平臺(tái)的預(yù)留鋼護(hù)筒頂口區(qū)域進(jìn)行錨固；使用螺栓連接導(dǎo)向構(gòu)架及下部桁架，促使導(dǎo)向裝置始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，也為后續(xù)倒樁時(shí)的拆卸操作提供方便。在平臺(tái)四周的鋼管樁上下平聯(lián)區(qū)域固定“井”字形鋼，作為導(dǎo)向架的下端懸臂；在導(dǎo)向裝置的內(nèi)部設(shè)置液壓千斤頂以及鎖定裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼護(hù)筒的定位、位置糾正以及調(diào)整，并將其鎖定在合理位置。

3.3 首節(jié)鋼護(hù)筒沉放與固定

在進(jìn)行鋼護(hù)筒的沉放前，需要提前完成對(duì)護(hù)筒底部埋深的計(jì)算。此時(shí)，可以使用的計(jì)算公式為

式中：L為護(hù)筒埋深，m；H為施工水位至河床表面的深度，m；h為護(hù)筒內(nèi)水位與施工水位之差，m；rw為護(hù)筒內(nèi)泥漿容重，kN/m3；ro為水的容重，kN/m3；rd為護(hù)筒外河床土的飽和容重，kN/m3[1]。rd可以使用以下公式計(jì)算：

式中：ds為土粒的相對(duì)密度，此次施工取2.76；e為飽和土的孔隙比，取0.6。

首節(jié)鋼護(hù)筒沉放的要點(diǎn)如下：將第一節(jié)鋼護(hù)筒使用50t履帶吊吊起，在定位架內(nèi)進(jìn)行垂直放置，并進(jìn)行臨時(shí)固定；改掛DZ150振錘，用振錘下部液壓夾持器夾緊護(hù)筒頂部，加設(shè)輔助鋼絲繩；吊起鋼護(hù)筒，對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)向架孔口放置，將鋼護(hù)筒下放至河床面；著重落實(shí)首節(jié)護(hù)筒孔底坐標(biāo)以及豎向直度的控制，可以應(yīng)用浮球法（如圖2所示）對(duì)鋼護(hù)筒地面位置以及垂直度展開實(shí)時(shí)性檢測(cè)與控制；完成護(hù)筒接長后，讓護(hù)筒底口上游偏移2～5cm，抵消水流沖擊護(hù)筒所造成的偏移。

圖2 浮球法檢測(cè)控制鋼護(hù)筒地面位置以及垂直度

首節(jié)鋼護(hù)筒固定的要點(diǎn)如下：在護(hù)筒著床定位后，第一時(shí)間在鋼護(hù)筒上焊接倒掛牛腿，并依托導(dǎo)向架千斤頂導(dǎo)向鎖定裝置對(duì)鋼護(hù)筒的垂直度展開調(diào)整，促使首節(jié)鋼護(hù)筒在導(dǎo)向架上固定。同時(shí)，在完成首節(jié)護(hù)筒的固定后，可以展開第二節(jié)鋼護(hù)筒的沉放[2]。在此過程中，可以應(yīng)用線垂檢查其豎直度，在保證鋼護(hù)筒處于穩(wěn)定狀態(tài)后實(shí)施振動(dòng)下沉。

3.4 吊耳設(shè)置

在實(shí)際的施工中，主要應(yīng)用吊車對(duì)護(hù)筒進(jìn)行兩點(diǎn)起吊，將護(hù)筒平移至樁架前；豎直放置護(hù)筒，使用履帶吊的起重機(jī)實(shí)施單點(diǎn)起吊，并進(jìn)行護(hù)筒下放。在此過程中，需著重控制吊耳的質(zhì)量。在該工程中，吊耳用厚度為20mm的Q345鋼板制成。

3.5 質(zhì)量控制與檢驗(yàn)

（1）常見問題的治理。在進(jìn)行鋼護(hù)筒錘擊沉樁的過程中，常會(huì)發(fā)生一些問題，出于對(duì)施工質(zhì)量的考量，需要落實(shí)針對(duì)性的防治處理，具體如下：第一，樁達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)高或是沉樁困難。防治處理方法包括更換合適樁錘；更換合適的樁帽與錘墊；清除障礙物，適當(dāng)增加樁徑；變更斷樁面或改用開口裝；對(duì)設(shè)計(jì)樁長進(jìn)行變更等。第二，樁身破損。防治處理方法包括修復(fù)或更換；若樁身破損且程度較低，同時(shí)從設(shè)計(jì)角度來看還可以繼續(xù)使用，則可在管內(nèi)灌注混凝土。第三，樁頂破損。若破損區(qū)域的長度不高于1m，則可以挖出樁頂，補(bǔ)強(qiáng)鋼筋并澆灌混凝土；若破損程度較大，則必須更換新樁。

（2）導(dǎo)向架定位控制。樁基永久鋼護(hù)筒安裝施工中，導(dǎo)向架定位控制的要點(diǎn)如下：鋼護(hù)筒定位的精準(zhǔn)程度與導(dǎo)向架測(cè)量定位息息相關(guān)，施工中，應(yīng)盡可能選擇風(fēng)速相對(duì)較小（低于6級(jí)）的時(shí)間段進(jìn)行導(dǎo)向架的起吊與安裝；參考導(dǎo)向架的尺寸、待沉護(hù)筒的坐標(biāo)實(shí)施導(dǎo)向架邊線位置的確定，并預(yù)先在十字架上焊接限位板（2塊），確保起吊導(dǎo)向架的定位迅速；嚴(yán)格把控導(dǎo)向架的安裝精度，將平面偏移穩(wěn)定在±100mm及以下，將傾斜度控制在1/100及以下（同時(shí)不得高于50cm）；在完成導(dǎo)向架的安裝后，在導(dǎo)向架中展開樁位放線以提升定位精確度[3]。

（3）護(hù)筒施工質(zhì)量控制及檢驗(yàn)。出于對(duì)樁基永久鋼護(hù)筒安裝施工質(zhì)量的考量，必須落實(shí)對(duì)護(hù)筒施工質(zhì)量的控制及檢驗(yàn)，操作要點(diǎn)如下：盡可能在平潮時(shí)期落實(shí)對(duì)鋼護(hù)筒的沉放操作，并提前確定各項(xiàng)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行情況；在平潮1h前，使用起重機(jī)將第一節(jié)鋼護(hù)筒吊裝至平臺(tái)上，并在平潮后轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪钡酰跍y(cè)量員的指導(dǎo)下落實(shí)對(duì)垂直度的調(diào)整；嚴(yán)格把控鋼護(hù)筒平面位置和垂直度的技術(shù)要求，將平面偏移穩(wěn)定在±100mm及以下，將傾斜度控制在1/100及以下（同時(shí)不得高于50cm）。必須對(duì)護(hù)筒展開質(zhì)量檢查，依托全站儀檢查護(hù)筒中心位置，將偏差控制在100mm；依托記錄檢查鋼護(hù)筒傾斜度，將偏差控制在1/100及以下（同時(shí)不得高于50cm）；依托記錄檢查鋼護(hù)筒底高程，將相應(yīng)數(shù)值控制在設(shè)計(jì)標(biāo)高及以下。

4 結(jié)束語

綜上所述，在完成樁基永久鋼護(hù)筒安裝施工的可行性分析的基礎(chǔ)上，通過護(hù)筒裝運(yùn)、導(dǎo)向架安裝、首節(jié)鋼護(hù)筒沉放與固定及吊耳設(shè)置這些關(guān)鍵環(huán)節(jié)中技術(shù)要點(diǎn)的落實(shí)，結(jié)合常見問題的治理、導(dǎo)向架定位控制以及護(hù)筒施工質(zhì)量控制及檢驗(yàn)，能有效推動(dòng)樁基永久性鋼護(hù)筒安裝施工質(zhì)量的提升。