壓力頂升法拔除大直徑基樁鋼護筒施工技術

馮 博 張 偉

(中交二公局第二工程有限公司，陜西 西安 710119)

?

壓力頂升法拔除大直徑基樁鋼護筒施工技術

馮 博 張 偉

(中交二公局第二工程有限公司，陜西 西安 710119)

結合鰲江特大橋的工程地質條件，分析了該橋21-2號主墩大直徑基樁鋼護筒拔除施工的難點，并從密封裝置加工、頂升裝置調試、密封腔加壓測試、鋼護筒吊裝等方面，介紹了壓力頂升法拔除大直徑基樁鋼護筒的施工工藝，為類似工程施工提供借鑒。

斜拉橋，壓力頂升法，基樁，鋼護筒

1 概況

1.1 工程概況

鰲江特大橋主橋為雙塔雙索面疊合梁斜拉橋，其主跨跨徑為320 m，21號主墩位于平陽側，里程樁號為K330+956。主墩承臺下設38根直徑為2.5 m的鉆孔灌注樁，設2個備用孔?；鶚朵撟o筒直徑2.8 m，壁厚20 mm，基樁采用ZJD4000型氣舉反循環鉆機進行成孔。21-2號基樁鋼護筒頂標高+6.75 m，底標高-45.09 m，鋼護筒長51.84 m，設計樁長106.7 m，鉆機在鋼護筒內鉆進過程中出現卡鉆無法正常鉆進情況。

1.2 工程地質情況

1)地形地貌。鰲江特大橋總體呈南北走向，橫跨鰲江口。橋梁起點位于鰲江北岸的平陽縣墨城鎮，墨城鎮一帶為山區丘陵，在本橋位處主要為丘陵。橋梁終點位于鰲江南岸的蒼南縣龍港鎮，為沿海平原及潮灘，平原地勢平坦，河網交錯。橋址區位于海積平原，地勢平坦、開闊，鰲江兩岸池塘密布，地面標高2.0 m～4.0 m。

2)地層巖性。橋址區主要為沿海海積成因平原區，表層分布全新統上組海積粘土，灰黃色，可塑，鰲江水域缺失該層，其下為全新統上組海積淤泥質粉質粘土，黃灰色，流塑。場地上部為全新統中組海積淤泥質粘土及淤泥，灰色，流塑，層厚較大；中上部為全新統下組沖海積粘土，灰色，流塑。

2 施工難點

1)基樁直徑較大，基樁鋼護筒變形較大，處理難度較大。

2)行業內先前較少采用壓力頂升法處理變形鋼護筒的案例，基本無可借鑒的施工經驗和機械設備。

3)由于頂升鋼護筒所需壓力較大，對于連接面焊縫質量要求較高。

4)鰲江特大橋21號主墩處地質情況較為復雜，無法精確計算頂升所需施加的壓力值。

3 鋼護筒打設情況

21-2號基樁鋼護筒采用600 t浮吊配合振動錘進行打設，在打設至底口標高-38.7 m(距離設計標高-50 m差11.3 m)時鋼護筒進尺困難，后采用打樁船補打，最終打設至標高-45.09 m(距離設計標高-50 m差4.91 m)，鋼護筒不再進尺，最終該鋼護筒長度為51.84 m。

4 21-2號基樁施工情況

1)21-2號基樁于2016年3月8日開鉆，鉆頭直徑2.58 m(包含活動塊)，2016年3月9日凌晨3:00鉆至孔底標高-24 m(孔深31 m)位置時出現卡鉆情況，無法鉆進，后將鉆頭提出；

2)2016年3月9日～2016年3月11日，更換鉆頭直徑(2.5 m～1.5 m)，仍然出現卡鉆情況，無法鉆進；

3)為不影響其他基樁正常施工，2016年3月12日決定將該孔位處鉆機移至21-18號樁位進行施工；

4)2016年3月13日下午潛水員對孔內情況進行摸查，鋼護筒壁有明顯刮痕，初步判定護筒有變形情況，但由于鋼護筒周圍有泥，無法具體判斷鋼護筒變形情況。

2016年3月15日上午，對主橋21-2號基樁進行了超聲波成孔檢測，檢測結果顯示東西斷面從31 m深處護筒直徑開始變小，至39 m深時鋼護筒直徑變小至約2.2 m。而南北斷面由于受鋼護筒壁淤泥影響，此斷面鋼護筒直徑變化顯示不清楚。

根據鋼護筒打設時的異常情況、鉆孔情況、潛水員潛入摸查和超聲波成孔檢測分析，初步判定在鋼護筒打設過程中遭遇大粒徑孤石，致使鋼護筒打設困難，并出現變形情況。

根據以上檢測及分析結論,并經研究討論后,擬對已變形的鋼護筒進行拔除作業并在原位重新施打新的鋼護筒。

5 鋼護筒拔除方案

21-2號基樁鋼護筒采用壓力頂升法拔除，其工作原理如下：對變形的鋼護筒上部進行密封，利用高壓氣泵或高壓液泵對其頂部密封腔施加一定的壓力，利用作用力和反作用力的原理，將鋼護筒從樁位處頂升出來。

千斤頂的工作原理：扳手往上走帶動小活塞向上，油箱里的油通過油管和單向閥門被吸進小活塞下部，扳手往下壓時帶動小活塞向下，油箱與小活塞下部油路被單向閥門堵上，小活塞下部的油通過內部油路和單向閥門被壓進大活塞下部，因杠桿作用小活塞下部壓力增大數10倍，大活塞面積又是小活塞面積的數10倍，由手動產生的油壓被擠進大活塞，由帕斯卡原理知大小活塞面積比與壓力比相同。

將壓力頂升原理與千斤頂工作原理進行對比，這樣可以更形象的理解壓力頂升原理。

5.1 施工流程

壓力頂升法施工流程見圖1。

5.2 壓力頂升法施工

1)頂升鋼護筒所需壓力計算。21號主墩除2號基樁，其余基樁均已施工完畢，場地滿足鋼護筒拔除要求。21-2號基樁鋼護筒上承重梁牛腿已割除。根據以往類似工程經驗，先往21-2號基樁鋼護筒內灌入20 m深的淤泥質粘土，后再灌入4 m深中粗砂。同時在21-2號基樁鋼護筒頂口位置焊接吊耳。

根據頂升法的施工原理可知，鋼護筒拔除需要克服鋼護筒與土之間的摩阻力以及鋼護筒自重。主橋21-2號基樁鋼護筒直徑2.8 m，壁厚為20 mm，頂標高+6.75 m，底標高-45.09 m，長51.84 m。21號橋墩處河床標高約為-3.5 m，21-2號基樁樁位處地質鉆探孔為后期補勘的鉆探孔(編號：ZKS106A)，鋼護筒穿過淤泥層進入粉質粘土層。

2)密封裝置加工和安裝。密封裝置采用圓臺體形式，上下頂面均采用法蘭連接的方式進行連接，在專業加工廠進行定制加工。為了保證施工安全，下底面與鋼護筒進行焊接加固處理(見圖2)。

3)混合動力頂升裝置調試。為保證施工順利進行，在施工前需要對混合動力設備進行調試，重點對油泵、管線進行保養和調試，保證設備的正常運轉。

4)密封腔加壓測試。根據計算可知，頂升裝置需要克服摩阻力和鋼護筒自重為9 115.28 kN，預計初始壓力值為2.44 MPa,必須對密封鋼護筒和上封蓋組成的密封腔進行加壓測試，防止因密封腔不密封而造成安全事故的發生。

5)加壓、頂升。21-2號基樁鋼護筒分3次拔除，每次長度約為13 m。頂升前先往鋼護筒內灌砂、水至鋼護筒頂預留5 cm～10 cm高度，以滿足密封裝置的焊接安裝，通過加壓設備逐步對密封腔加壓，達到計算所需的初始壓力值，鋼護筒開始緩慢上升，然后保持恒壓，直至鋼護筒上升至埋深2 m～3 m位置時開始適當的減壓，防止鋼護筒沖出，出現安全事故(見圖3)。

6)鋼護筒吊裝、運離。頂升施工完成后，鋼護筒拔出至設計長度，將鋼護筒割除，采用100 t履帶吊和平板車配合施工，將廢棄鋼護筒運離施工現場，運至材料堆放區域。

6 結語

通過壓力頂升法對大直徑基樁鋼護筒拔除的實踐，積累了一定的鋼護筒變形處理的經驗，為以后遇到類似情況提供了一種處理辦法，同時也給行業內出現類似情況的工程提供一定的參考價值。

[1] 高懷宇.建筑施工中的地基處理技術初探[J].建設科技,2016(14)：79-80.

Construction technologies of pressure lifting method removing large-diameter foundation pile steel casing

Feng Bo Zhang Wei

(China Communication 2nd Bureau 2nd Engineering Co., Ltd, Xi’an 710119, China)

Combining with Aojiang extra-large bridge engineering geology conditions, the thesis analyzes construction difficulties of removing 21-2# major pier large-diameter pile foundation steel casing, and introduces construction technologies of pressure lifting method removing large-diameter pile foundation steel casing from aspects of sealing device prefabrication, lifting device adjustment, sealing chamber pressure testing and steel casing hoisting, which has provided some guidance for similar engineering construction.

cable-stayed bridge, pressure lifting method, pile foundation, steel casing

1009-6825(2017)12-0157-02

2017-02-13

馮 博(1983- )，男，工程師

U443.1

A