滬蘇通長江大橋北岸正橋鋼護筒施工技術

周勝國,李品宏

[1.中交二航局第四工程有限公司,安徽 蕪湖 241000; 2.中交（長沙）建設有限公司,湖南 長沙 410215]

0 引言

水上橋梁鋼護筒施工是項目前期打開施工局面的關鍵，往往具有施工條件復雜、技術難度大的特點，施工工藝選擇至關重要。根據起重設備不同，鋼護筒常用的工藝有打樁船施工、浮吊施工、履帶吊施工，其中浮吊和履帶吊施工過程中常設置定位導向架以保證定位精度。針對具體項目，往往需要從經濟、質量、進度、安全等方面綜合考慮選擇合適的施工工藝。

1 工程概況

1.1 北岸正橋基礎設計

滬蘇通長江大橋北岸正橋包括北岸跨大堤2×112 m鋼桁梁橋（0#～2#墩）、主跨336 m專用航道橋（2#～5#墩）、跨橫港沙21×112 m 鋼桁梁橋（5#～16#墩）。橋梁均采用鉆孔樁基礎，摩擦樁設計，樁基直徑2.0～2.5 m，樁長110 m～120 m。北岸正橋立面見圖1，正橋樁基參數見表1。

圖1 北岸正橋立面圖 （單位：m）

表1 北岸正橋樁基參數表

續表1 北岸正橋樁基參數表

1.2 地形地貌

跨橫港沙21×112跨鋼桁梁區域為淺水區，5#～23#墩處泥面標高一般為?1.5～?1 m，24#墩處泥面標高約為?3 m，25# 墩處泥面標高約為 ?4.5 m。

天生港水道河床泥面標高一般均在?8～?20 m間。其中3#主墩處河床標高約?3.5～?6 m，4#主墩處河床標高約 ?8～?11.5 m。

1.3 水文特征

橋址位于長江下游，橋位每日兩漲兩落潮。每年的5月至10月是主汛期，11月至次年4月為枯水季。20年一遇設計高潮位和低潮位標高分別為+5 m和?1.27 m。設計潮位如表2所示。

表2 設計潮位

1.4 地質情況

橋址位于長江三角洲平原區，海陸交互頻繁，地層成因復雜，區內第四系為一套河湖、濱海相松散沉積物，總厚度可達300 m 以上，其厚度受基巖面標高變化及長江侵蝕深度控制。橋位地質從上到下主要分為三個層，呈由細到粗的沉積韻律，地層由松散～中密狀粉土、粉質黏土、粉砂等變換至中密～密實狀粉土、粉細砂、中粗砂、礫砂[1]。

2 鋼護筒施工總體方案選擇

水上正橋部分為滬蘇通大橋北岸控制性工程，鋼護筒施工方案選擇如下：

（1）專用航道橋為主跨336 m的鋼桁梁柔性拱橋，上部結構采取“先梁后拱”的施工工藝，即首先在3#、4#主墩向兩側雙懸臂拼裝鋼桁梁，待鋼桁梁合龍完成后在梁上支架上拼裝拱肋，后轉體施工。上部結構施工工序復雜，工期較長，主墩工期要求高，項目實施前期需盡快完成鋼護筒施工。

3#、4#墩在漲潮情況下水深15 m左右，為保證鉆孔過程中反穿孔的要求，鋼護筒需入泥深度較深，鋼護筒尺寸長、重量大，且對垂直度要求高。

為滿足以上施工需求，對深水基礎的3#、4#主墩采用先進的全回轉打樁船“海力801”進行鋼護筒沉放。

（2）江中橫港沙水域低潮時水深僅1 m左右，大型船舶無法入內正常作業，水上施工組織難度非常大。在項目建設期，通州區橫港沙圈圍工程項目在推進，為保證兩個項目相協調，與橫港沙圈圍工程空間上存在交叉的大橋9#～22#墩區間提前啟動吹填施工，吹填平臺寬67.2 m。由此，變9#～22#墩區間水上施工為陸上施工，大大促進施工工效。

吹填區鋼護筒采用履帶吊配合震動錘的方式進行沉放。

（3）對淺水區2#、5#～8#、23#～25#墩鋼護筒施工，常規做法為采用浮吊配合震動錘施工，過程中采用導向架對護筒沉放精度進行控制。該工藝過程中導向架在每根護筒施工前均需重新吊裝、定位，常需搭設鉆孔起始平臺作為導向架定位依托，鉆孔平臺的完善與鋼護筒沉放交叉進行。

該工藝導向架吊裝、定位施工過程較為繁瑣，涉及多次大型吊裝，且過程中需完善鉆孔平臺，單個墩位施工工期較長。2#、5#～8#、23#～25#墩合計8個墩共242根鋼護筒，若采用該工藝施工，施工組織較為困難。

若采用打樁船沉放，類似“海力801”的大型打樁船吃水深度大，此區段施工水域不滿足水深要求。而吃水深度較小的打樁船龍口和打樁錘不滿足Φ2.8 m的鋼護筒施工要求。

經綜合比選，最終選擇采取“一種依托于打樁船的定位導向架”進行鋼護筒沉放。該工藝將打樁船龍口替換為特制的雙層導向架，新投入適用大型護筒施工的打樁錘一臺，利用打樁船上方的起吊系統提升打樁錘。該工藝充分利用打樁船的結構特點對其改造，利用樁架和導向架實現護筒定位，移動便捷、高效。鋼護筒施工采取工藝見圖2。

圖2 北岸正橋施工總平面及鋼護筒施工采取工藝布置圖

3 鋼護筒沉放施工

3.1 專用航道橋主墩鋼護筒施工

3#、4#主墩鋼護筒長45.85 m，其中護筒上端23.75 m范圍內護筒壁厚16 mm，護筒下端22.1 m范圍內護筒壁厚20 mm，在護筒頂底口分別設置0.5 m和1 m長16 mm厚加長抱箍，單根護筒重量約58.8 t。

鑒于深水區超長鋼護筒定位精度要求高，采用海力801#（600 t）多功能打樁船施打。該船舶配備IHC S-280液壓錘，全旋轉的樁架使得吊樁便利。

沉樁施工主要流程如下：

（1）海力801#拋錨定位。在打樁船拋錨定位完成后，運樁駁船停靠打樁船，并系纜。

（2）鋼護筒起吊、就位。利用全旋轉樁架起吊鋼護筒，水平吊裝時采用四點起吊鋼護筒，然后完成鋼護筒從水平至豎直狀態的“翻身”作業，進龍口采用樁頭兩點吊。護筒吊起后，旋轉到船首部，立樁，同時將樁架立直。抱樁器抱住護筒，提升護筒使護筒頂套進替打。

（3）鋼護筒定位。護筒定位主要用過調整船的平面位置和樁架的角度來實現。在操作過程中通過借助樁架上的角度測量儀來調整樁架的傾斜度，從而完成護筒傾斜度的調整；再根據提前輸入的護筒坐標數據完成平面位置調整。

（4）錘擊沉護筒。護筒定位完成后，插下打樁船的定位樁，保證施工中護筒位置和船體穩定。在錘擊鋼護筒的過程中，對護筒的位置進行監測，如果變化量超過容許值，需停止施工，將護筒拔起，重新定位。

（5）停錘標準。鋼護筒沉樁停錘標準以標高控制，護筒頂面高程控制在100 mm以內。

3.2 9#～22#墩吹填區鋼護筒施工

橫港沙水域河床面以下為淤泥質粉質黏土層，地質條件較差，在此地質條件下鉆孔成孔質量差，易發生坍孔。鋼護筒長度選擇上考慮護筒底口穿過淤泥質粉質黏土層2 m以上。根據不同墩位的地勘資料，護筒長度取值 14～18 m。Φ2.2 m 樁基鋼護筒直徑取 Φ2.4 m，護筒壁厚14 mm，頂底部各設置0.5 m長加強抱箍。單根護筒最大重量約 15.7 t。

鋼護筒埋置主要采用150型的振動錘進行施打，人工配合沉放。沉放必須準確、水平、垂直和穩固。護筒振沉過程中隨時監測其垂直度。護筒沉放誤差按照平面位置50 mm、垂直度1%進行控制，以保證鉆機沿著樁位垂直方向順利工作。

鋼護筒就位后，在護筒周邊區域用25 cm厚C25混凝土硬化處理，護筒頂部設置限位鋼筋澆筑于硬化地面內，以防止護筒下沉、偏斜及滲水造成孔口坍塌。

3.3 非吹填淺水區鋼護筒施工

淺水區鋼護筒長度取24 m，Φ2.2 m樁基鋼護筒直徑取Φ2.4 m，Φ2.5 m樁基鋼護筒直徑取Φ2.8 m，護筒壁厚14 mm，頂底部各設置0.5 m長加強抱箍。單根護筒最大重量約 24.1 t。

為快速打開淺水區基礎施工作業面，采用航工樁8#打樁船進行鋼護筒沉設。淺水區泥面標高約?1 m～?4.5 m左右，低潮時，水深較淺，打樁船無法進入，因此考慮打樁船及運輸船趁高潮進入施工區域（每日兩次高潮期，能較好滿足打樁船和運輸船趁潮進入需要）。

在打樁船樁架底座上設置雙層導向架，對鋼護筒進行精確定位。導向架采用雙層結構，設兩層龍口，上下龍口間距4.9 m，上層龍口設活動龍門，下層龍口不設置活動門。導向架龍口各邊均設千斤頂和調位箱（可調范圍為200 mm），由調位箱對鋼護筒進行精確調位。上層龍口由調位箱對鋼護筒四向調位，下層龍口由調位箱對鋼護筒三向調位[2,3]。導向架布置見圖3。

圖3 導向架布置示意圖

航工樁8#打樁船配置了GPS定位系統，GPS?RTK定位精度達到20 mm，可滿足鋼護筒沉設定位精度要求；另外，作為復核措施，在施工現場布設一臺全站儀和一臺經緯儀對鋼護筒平面位置及垂直度進行交匯校核觀測。

4 結語

結合橋位水文、地質條件確定的不同鋼護筒施工工藝保證滬蘇通長江大橋北岸正橋水上部分鉆孔樁作業面順利全面打開，施工質量和功效良好。專用航道橋采用的海力801全回轉打樁船保證超長鋼護筒沉放精度優于1/400，高峰期每天沉放13根鋼護筒；9#～22#墩吹填筑島平臺的實施為淺水區施工提供了極大便利，在此基礎上采用履帶吊施工鋼護筒使得工藝簡化，且減短了護筒長度；在淺水區，“一種依托于打樁船的定位導向架”實現導向架的便捷定位，且充分將打樁船的樁架和起重設備利用起來，大大提高施工工效。