橋梁樁基施工中永久鋼護(hù)筒施工技術(shù)

摘要：傳統(tǒng)上使用的泥漿護(hù)壁，在實(shí)際運(yùn)行過程中不能有效的保證橋梁樁基結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定，應(yīng)用效果不足，因此需要搭配鋼護(hù)筒進(jìn)行加強(qiáng)防護(hù)，以保證工程的整體穩(wěn)定。以某橋梁工程的樁基施工作為研究對(duì)象，圍繞著永久鋼護(hù)筒的施工進(jìn)行了施工工藝的探討，通過對(duì)護(hù)筒設(shè)定安全穩(wěn)定的建模分析，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)工程施工提供參考。

關(guān)鍵詞：橋梁樁基施工;永久鋼護(hù)筒;施工技術(shù)

1" "永久鋼護(hù)筒施工概述

鋼護(hù)筒在樁基施工中是一種臨時(shí)結(jié)構(gòu)，可以對(duì)樁基實(shí)現(xiàn)有效保護(hù)，避免在施工過程中出現(xiàn)塌孔等危險(xiǎn)狀況。在目前橋梁樁基施工過程中，通常鋼護(hù)筒不作為受力構(gòu)件使用，樁基完成后會(huì)進(jìn)行拆除。

隨著我國橋梁工程建設(shè)的不斷深入，橋梁施工難度越來越高，永久鋼護(hù)筒就是目前在橋梁樁基施工中應(yīng)用技術(shù)程度較高的一種施工工藝。地震多發(fā)區(qū)域受到地震力的影響較大，目前的配筋樁基已經(jīng)很難抵御較強(qiáng)地震力的影響，為了確保橋梁樁基整體穩(wěn)定，常采用鋼護(hù)筒抵御地震力等因素對(duì)橋梁的侵害。

鋼護(hù)筒對(duì)于提高抗震能力、保持橋梁樁基的整體安全穩(wěn)定，具有重要的支撐作用。本文以某橋梁工程的樁基施工作為研究對(duì)象，圍繞著永久鋼護(hù)筒的施工進(jìn)行了施工工藝的探討，通過對(duì)護(hù)筒設(shè)定安全穩(wěn)定的建模分析，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)工程施工提供參考。

2" "工程概況

某橋梁樁基全部位于河道中，為了避免施工對(duì)河道、河床的破壞，加快施工進(jìn)度，提升工程質(zhì)量，項(xiàng)目擬采用樁基永久鋼護(hù)筒的施工方式。該橋梁立面圖如圖1所示。該橋梁平面圖如圖2所示。

3" "永久鋼護(hù)筒焊接作業(yè)要點(diǎn)

3.1" "加工流程

在進(jìn)行焊接作業(yè)過程中，應(yīng)遵照以下流程：場地處理-引入基礎(chǔ)設(shè)施-施工區(qū)域進(jìn)行劃分-下料-鋼護(hù)筒加工-鋼護(hù)筒下沉。

3.2" "開坡口

使用自動(dòng)切割機(jī)進(jìn)行開坡口作業(yè)，運(yùn)行過程中應(yīng)保持在每分鐘15cm的勻速作業(yè)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化切割。將割線垂直度控制在2mm以內(nèi)，邊緣尺寸誤差應(yīng)控制在1mm以內(nèi)。

3.3" "卷板

在坡口處理之后，即可進(jìn)行卷板機(jī)施工。采用多次調(diào)整上輪的方法，進(jìn)行板料的彎曲處理。在此基礎(chǔ)上全程勻速的推進(jìn)到板料的邊角處。進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)無誤后，方能繼續(xù)進(jìn)行下一步的施工。最后對(duì)板料的曲率半徑進(jìn)行檢測(cè)，以滿足設(shè)計(jì)和施工的要求。

3.4" "埋弧自動(dòng)焊接工藝

3.4.1" "縱縫焊接

經(jīng)過前期的加工，板材的曲率可以滿足實(shí)際使用的要求。縱縫的加工使用二氧化碳保護(hù)焊進(jìn)行固定。為了保證最終的處理效果，需分兩次進(jìn)行焊接，單次的焊接厚度應(yīng)控制在6mm以內(nèi)。對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)無誤后，方能進(jìn)行后續(xù)施工。

然后進(jìn)行吊裝鋼護(hù)筒的施工作業(yè)。將其穩(wěn)定在排架的位置，使用角磨機(jī)對(duì)該裝置進(jìn)行清理，清除銹蝕部分。分階段進(jìn)行自動(dòng)焊接作業(yè)，焊接作業(yè)分6次進(jìn)行，每次焊接深度控制在3mm以內(nèi)。然后清理根部的焊渣，同樣以二氧化碳保護(hù)焊為主的進(jìn)行兩次焊接，單次焊接的厚度為5mm。

3.4.2" "環(huán)縫焊接

依據(jù)施工作業(yè)流程將鋼護(hù)筒吊裝到相應(yīng)的滾輪架上，然后搭接平臺(tái)，使用自動(dòng)焊機(jī)進(jìn)行作業(yè)。焊接作業(yè)對(duì)于環(huán)境的要求較高，因此應(yīng)搭設(shè)雨棚，防止不良天氣對(duì)焊接的影響。在坡口外進(jìn)行焊接時(shí)，需要使用保焊絲對(duì)準(zhǔn)其中心線。提前進(jìn)行焊接，全程焊接應(yīng)勻速進(jìn)行，以使鋼護(hù)筒環(huán)縫能夠得到合理控制。

3.4.3" "焊接質(zhì)量控制

在焊接之前，應(yīng)保證鋼板等原材料能夠滿足質(zhì)量要求。進(jìn)行抽樣檢測(cè)，不合格的不能進(jìn)場進(jìn)行加工，同時(shí)要落實(shí)職業(yè)資格證制度，焊工應(yīng)具有專業(yè)的資格，焊接前進(jìn)行技術(shù)現(xiàn)場的交底，這樣能夠保證焊接作業(yè)的規(guī)范性。在焊接前，應(yīng)觀察焊接部位，應(yīng)將水分、鐵銹等雜質(zhì)進(jìn)行清理、打磨，坡口要保持清潔的狀態(tài)。每完成一次的焊接施工后，應(yīng)對(duì)焊縫的實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)，如出現(xiàn)砂眼等質(zhì)量問題，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理。先用角磨機(jī)進(jìn)行打磨，然后對(duì)相應(yīng)部位的補(bǔ)焊情況，應(yīng)進(jìn)行再一遍的焊縫檢測(cè)。焊縫以外的母材要進(jìn)行合理的保護(hù)，不可使用打火引弧。若現(xiàn)場施工條件較差，則很容易對(duì)施工造成較大的影響，因此應(yīng)盡可能的保證在焊接作業(yè)施工期間外部環(huán)境的穩(wěn)定，同時(shí)應(yīng)有應(yīng)對(duì)不利自然條件的保護(hù)措施。

3" "鋼護(hù)筒參數(shù)設(shè)定

鋼護(hù)筒直徑d應(yīng)按照以下公式進(jìn)行設(shè)置：

d≥（D/2+H·i+d'）×2

式中：

D——樁徑，m;

H——鋼護(hù)筒長度，m;

i——鋼護(hù)筒傾斜率，%;

d'——鋼護(hù)筒位置允許誤差，m。

本工程樁基施工過程使用的永久鋼護(hù)筒是結(jié)構(gòu)體系的一部分，在施工完成后后期不需進(jìn)行拔出，因此其余樁基的基本尺寸與傾斜率需要達(dá)到匹配要求。在對(duì)護(hù)筒自身質(zhì)量檢測(cè)過程中，如果發(fā)現(xiàn)橢圓度為d/100，需要同時(shí)滿足不超過30mm的要求。其縱軸線彎出高度應(yīng)超過護(hù)筒長度的0.1%，直徑偏差不得超過30mm，以滿足實(shí)際施工中對(duì)于尺寸的要求。

4" "永久鋼護(hù)筒施工要點(diǎn)

4.1" "鋼護(hù)筒的加工

永久鋼護(hù)筒因?yàn)樽鳛榻Y(jié)構(gòu)材料體系中的一部分，應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)鋼材，保證施工質(zhì)量。本工程選用的Q235鋼，經(jīng)過質(zhì)量檢測(cè)，在加工廠內(nèi)分層進(jìn)行加工，每段長度為2m。鋼護(hù)筒卷制使用三輪卷板機(jī)，在廠內(nèi)根據(jù)焊縫的實(shí)際要求進(jìn)行制作。在高度方面，各段應(yīng)增加200mm的鋼箍，以在內(nèi)部形成相應(yīng)支撐，避免鋼護(hù)筒施工過程中發(fā)生變形等質(zhì)量通病。

4.2" "沉放方法

施工現(xiàn)場配置振動(dòng)錘，經(jīng)過振動(dòng)錘錘擊后，將鋼護(hù)筒沉放到設(shè)計(jì)位置。同時(shí)，在設(shè)備上樁位安裝GPS系統(tǒng)，用于接收相應(yīng)的地理信息，全程實(shí)現(xiàn)打樁定位。鋼護(hù)筒在高程測(cè)量方面，需要結(jié)合水準(zhǔn)儀和三角高程的綜合測(cè)量方案，以此保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。相應(yīng)的控制具體流程如下：打樁船定位系統(tǒng)檢校-移船吊樁-樁船初就位-GPS測(cè)量、全站儀垂直度控制-移船定位-GPS、全站儀復(fù)檢-錘擊沉樁-垂直度、高程控制-停錘移船吊樁-樁位復(fù)測(cè)。

4.3" "測(cè)量控制

4.3.1" "平面控制

在平面控制過程中布設(shè)7個(gè)臨時(shí)加密點(diǎn)，通過全站儀等實(shí)現(xiàn)平面準(zhǔn)確的測(cè)繪。

4.3.2" "高程控制

以現(xiàn)場實(shí)際環(huán)境為依據(jù)，對(duì)臨時(shí)控制點(diǎn)進(jìn)行靜態(tài)加密處理，引導(dǎo)高程測(cè)試控制樁的實(shí)際位置，保證高程控制的準(zhǔn)確。

4.3.3" "控制流程

經(jīng)過計(jì)算，精確的保證鋼護(hù)筒的中心線能夠滿足實(shí)際的使用要求。通過GPS接收測(cè)量工作，結(jié)合全站儀的匹配。匯總測(cè)量結(jié)果，將其與理論值進(jìn)行相應(yīng)的對(duì)比，保證精準(zhǔn)的樁位。同時(shí)，在樁位無誤后，應(yīng)使用全站儀復(fù)測(cè)平面的坐標(biāo)。

復(fù)測(cè)結(jié)果完全復(fù)核后，才能進(jìn)入下一環(huán)節(jié)，若偏差超過了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)進(jìn)行逐步的調(diào)整。在錘擊過程中，應(yīng)保證對(duì)垂直度的控制，減少偏差。錘擊前，應(yīng)對(duì)高程進(jìn)行相應(yīng)的控制。移錘過程中，要對(duì)平面和垂直度進(jìn)行準(zhǔn)確復(fù)核，且需有專人對(duì)現(xiàn)場的實(shí)際施工情況和數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)量。

4.4" "護(hù)筒吊裝

通過打樁船以兩點(diǎn)吊裝的方式，將鋼護(hù)筒吊裝到設(shè)計(jì)位置。利用包裹對(duì)環(huán)氧涂裝層進(jìn)行保護(hù)，避免其在運(yùn)輸過程中的磕碰。當(dāng)運(yùn)裝到喂樁實(shí)際位置時(shí)，應(yīng)與打樁船相配合，順著橋梁位置進(jìn)行吊裝。

4.5" "鋼護(hù)筒的定位

將鋼護(hù)筒中心線定位到準(zhǔn)確的坐標(biāo)位置，向四周延伸，確定各定位點(diǎn)的實(shí)際位置。將預(yù)先成型的弧形卡板放到指定位置，將其作為定位樁使用，保證鋼護(hù)筒在施工精準(zhǔn)。將誤差控制在2cm內(nèi)，并保證其與固定樁平穩(wěn)連接。

4.6" "鋼護(hù)筒下沉

將鋼護(hù)筒勻速緩慢的下到河底相關(guān)位置，使用振動(dòng)錘進(jìn)行錘擊，及時(shí)進(jìn)行全站儀的復(fù)測(cè)，保證落錘過程和下沉過程的尺寸位置準(zhǔn)確。

4.7" "施工防護(hù)措施

本工程中有較多的淤泥地質(zhì)，因此在施工過程中要求樁基的孔位，至少與其地質(zhì)位置達(dá)到30m以上的距離。否則，在施工通道與施工荷載雙重壓力下，很可能會(huì)對(duì)樁基結(jié)構(gòu)造成較大損害。鋼護(hù)筒施工過程中會(huì)受到很多因素影響，因此派專人對(duì)現(xiàn)場的實(shí)際施工進(jìn)行監(jiān)控，以保證現(xiàn)場臨時(shí)安全措施能夠有效應(yīng)運(yùn)用到施工當(dāng)中，最終形成鋼護(hù)筒施工體系。

4.8" "施工建模分析

鋼護(hù)筒下沉容易導(dǎo)致其出現(xiàn)不穩(wěn)定情況，引起相應(yīng)事故，因此應(yīng)充分考慮到水流因素的影響。使用MIDAS軟件進(jìn)行相應(yīng)的建模，設(shè)樁基直徑為2m，鋼護(hù)筒直徑為2.3m，厚度均設(shè)定為20mm。鋼護(hù)筒下沉下沉速度超過5m后，該護(hù)筒的最大荷載為1800kN。根據(jù)水流的實(shí)際特征，得到相應(yīng)范圍內(nèi)的沖刷壓力為0.02MPa。MIDAS軟件分析結(jié)果如圖3所示。

結(jié)合圖3分析可知，在施工過程中，鋼護(hù)筒的應(yīng)力最大值可達(dá)61.6MPa。相比于允許值140MPa而言，還有很大的空間。由此說明，鋼護(hù)筒在施工過程中的應(yīng)力得到了較好控制，滿足實(shí)際施工安全的要求。根據(jù)數(shù)據(jù)展開進(jìn)行計(jì)算，撓度值約為1/1000。依據(jù)公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范相關(guān)要求，最大撓度值不超過1/300的要求，其撓度值滿足安全穩(wěn)定的要求。

需要注意的是，施工現(xiàn)場受到環(huán)境和地質(zhì)得干擾因素較多，因此施工也存在著一些不可控的因素。在施工過程中，不應(yīng)只針對(duì)軟件的模擬進(jìn)行相應(yīng)控制，還應(yīng)對(duì)現(xiàn)場的實(shí)際情況進(jìn)行專門監(jiān)控，以免在永久鋼護(hù)筒出現(xiàn)位置偏移等問題，有效避免安全事故。

6" "結(jié)語

綜上所述，永久鋼護(hù)筒在橋梁樁基施工過程中，可以有效提高其整體的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)泥漿護(hù)壁不能達(dá)到的效果。在樁基施工過程中，應(yīng)對(duì)永久鋼護(hù)筒的下沉施工、防護(hù)等進(jìn)行有效控制。同時(shí)結(jié)合數(shù)據(jù)軟件的模擬建模，分析施工能否滿足規(guī)范要求，以有效提升永久鋼護(hù)筒在橋梁樁基施工中的應(yīng)用效果，從而提高橋梁樁基安全穩(wěn)定性。

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