海上大直徑鋼護(hù)筒整根沉放技術(shù)

庹大美

摘 要：文章結(jié)合浙江臺(tái)州椒江二橋建設(shè)實(shí)例，首先對(duì)鋼護(hù)筒設(shè)計(jì)、鋼護(hù)筒加工進(jìn)行了分析，然后對(duì)鋼護(hù)筒施打進(jìn)行了詳細(xì)的探究，保證了大直徑鋼護(hù)筒整根施打質(zhì)量，有效防止出現(xiàn)質(zhì)量安全事故。

關(guān)鍵詞：鋼護(hù)筒設(shè)計(jì) 鋼護(hù)筒施打 精確定位

1.鋼護(hù)筒設(shè)計(jì)

1.1鋼護(hù)筒內(nèi)徑的確定

根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/TF50-2011）要求護(hù)筒內(nèi)徑應(yīng)比樁徑大200～400mm，原因是護(hù)筒沉設(shè)時(shí)不可能做到100%垂直，總會(huì)或多或少存在傾斜度，這個(gè)傾斜度會(huì)使得護(hù)筒上口和下口中心產(chǎn)生偏位，當(dāng)鉆機(jī)錐頭從護(hù)筒上口中心下放，落到護(hù)筒下口時(shí)就不在下口中心了，如果護(hù)筒內(nèi)徑與樁徑一樣，鉆機(jī)錐頭在護(hù)筒下口就會(huì)碰到護(hù)筒壁，影響樁基鉆孔施工。但是護(hù)筒內(nèi)徑增大后，護(hù)筒本身鋼材和灌樁時(shí)混凝土用量需要增加，所以在護(hù)筒內(nèi)徑取值時(shí)要在技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性兩方面權(quán)衡利弊。根據(jù)下沉工藝確定護(hù)筒垂直度最大允許偏差，然后通過護(hù)筒總長(zhǎng)度計(jì)算最大允許垂直度產(chǎn)生的護(hù)筒下口偏位，再考慮一個(gè)鉆機(jī)鉆孔過程中錐頭擺動(dòng)，最終確定護(hù)筒內(nèi)徑。

1.2鋼護(hù)筒長(zhǎng)度的確定

護(hù)筒的長(zhǎng)度由護(hù)筒的上口高程和下口的埋設(shè)深度決定，護(hù)筒上口與下口的高程差及是護(hù)筒的長(zhǎng)度。

水中樁基施工護(hù)筒的上口標(biāo)高應(yīng)高出年最高水位1～2m，對(duì)有潮汐、臺(tái)風(fēng)及較大涌浪等諸多因素影響的地方，護(hù)筒高出水面的高度還應(yīng)綜合考慮各方面因素，取其最大值，并高出其1～2m。

護(hù)筒下口標(biāo)高在深水軟塑土層時(shí)，應(yīng)穿透到不透水的粘土層中1～1.5m；河床下無(wú)粘土層時(shí)，應(yīng)穿透到礫石（或卵石）層1m；河床為凇泥、軟土、砂類土?xí)r，護(hù)筒底埋深要能防止護(hù)筒內(nèi)水頭降低（如橋位處于潮水區(qū)或河流水位上漲時(shí)）產(chǎn)生的涌砂（即流砂）現(xiàn)象，從而使護(hù)筒傾陷。

1.3鋼護(hù)筒厚度的確定

鋼護(hù)筒厚度的確定主要根據(jù)鋼材材質(zhì)、鋼護(hù)筒的長(zhǎng)度、水的側(cè)壓力、鋼護(hù)筒的摩擦力、水的侵蝕程度、護(hù)筒鉆空后內(nèi)外的壓力差等綜合考慮，保證下放不變形，在高低潮位護(hù)筒裸露時(shí)和鉆進(jìn)后護(hù)筒內(nèi)不發(fā)生變形。

1.4鋼護(hù)筒吊耳的確定

根據(jù)護(hù)筒的長(zhǎng)度、重量、吊裝設(shè)備的起吊高度等因素確定吊耳，對(duì)于超長(zhǎng)護(hù)筒一般設(shè)置吊點(diǎn)5處，在鋼護(hù)筒上端設(shè)置3個(gè)吊點(diǎn)，在鋼護(hù)筒下端設(shè)置2個(gè)吊點(diǎn)。

在設(shè)置吊耳時(shí)，如果承臺(tái)施工要下放有底套箱時(shí)，最上端吊耳不宜高與套箱底板底面，以免造成要切割吊耳，造成下放時(shí)耽誤時(shí)間，或者遺漏吊耳未及時(shí)割除，造成水下切割困難。

2.鋼護(hù)筒加工

（1）鋼護(hù)筒加工方式選擇

目前國(guó)內(nèi)加工鋼護(hù)筒的方法按照接頭類型按焊縫可分為直縫焊管、螺旋焊管。螺旋焊管的優(yōu)點(diǎn)是可直接采用卷板，不用開平，產(chǎn)生的廢料較少；而直縫管具有以下缺點(diǎn)：鋼板要開平，較不經(jīng)濟(jì)，直縫在施打時(shí)損壞幾率較大。

（2）鋼板銑邊

試卷成功后，開始流水作業(yè)，鋼卷上機(jī)械開平，開平后上銑邊機(jī)進(jìn)行銑邊，去除鋼板邊的鐵繡、并將鋼板邊接縫全部坡口。

（3）焊接內(nèi)米字撐

為防止鋼護(hù)筒在吊裝運(yùn)輸中變形，加工完成的鋼護(hù)筒要及時(shí)加設(shè)米，一般除頂端和底端必須設(shè)置米外，中間每隔10m左右應(yīng)設(shè)置一道米，以防變形。

設(shè)置頂口米時(shí)應(yīng)比套入的替打高度略底與15cm以上，以防影響替打套入，且應(yīng)焊接牢固，防止施打時(shí)落入護(hù)筒內(nèi)。

（4）吊耳、加厚端焊接

吊耳用材一般采用制作鋼護(hù)筒時(shí)遺留下來(lái)的邊角料，廢物利用。本道工序完成后，對(duì)有損傷的防腐涂層進(jìn)行補(bǔ)涂，對(duì)防腐部位的吊耳補(bǔ)涂防腐。

3.鋼護(hù)筒施打

3.1船舶組織

打樁船為鋼護(hù)筒施打的主要設(shè)備。椒江二橋采用的是路橋建設(shè)日本產(chǎn)“樁8號(hào)”無(wú)動(dòng)力打樁船，其主要由以下4部分組成：船體系統(tǒng)（包括船體、動(dòng)力系統(tǒng)、錨位系統(tǒng)）、樁架與吊樁系統(tǒng)、沉樁系統(tǒng)（含樁錘、替打）、沉樁GPS測(cè)量定位系統(tǒng)。

選擇打樁船的主要依據(jù)有船舶的吃水深度、吊高、錘，鋼護(hù)筒的長(zhǎng)度、重量等，考慮打樁船的吊裝系統(tǒng)是否能滿足樁的起吊（主要考查內(nèi)容為樁架的高度、吊樁系統(tǒng)的最大吊樁t位）；錨泊系統(tǒng)能否滿足在海域中安全、穩(wěn)定駐位（主要考查內(nèi)容為錨機(jī)的配置數(shù)量、起錨能力，錨型及錨重）；船體的船型是否能滿足在樁群沉樁時(shí)移位、駐位的要求（主要考查內(nèi)容為船長(zhǎng)、船寬等），此項(xiàng)關(guān)系到樁群是否能拋錨一次，按照一定的沉樁順序全部施工完畢（也可通過變更樁群個(gè)別樁的參數(shù)來(lái)滿足船型的要求），特別對(duì)于固定樁架打樁船要給予充分的考慮；另外，打樁船的抱樁器、櫳口半徑是否滿足樁徑要求；船舶抗風(fēng)能力是否滿足施工海域水文和氣象要求。

3.2替打加工

替打?yàn)殄N擊沉樁中的能量傳遞設(shè)備，并兼有保護(hù)樁頭的作用。根據(jù)打設(shè)鋼護(hù)筒的直徑和壁厚選擇合適的替打，本工程由于有不同直徑的鋼護(hù)筒打設(shè)，通過巧妙設(shè)計(jì)替打，使一個(gè)替打?qū)崿F(xiàn)了4種不同直徑鋼護(hù)筒僅用一個(gè)替打便全部完成，大大節(jié)約了成本。

將替打內(nèi)外圈設(shè)計(jì)成階梯型，外圓可打大直徑鋼護(hù)筒，里面可以打小直徑護(hù)筒，呈階梯形縮小，極為巧妙。不足之處替打給予可調(diào)節(jié)空間太小，近允許鋼護(hù)筒變形為2cm，在實(shí)際操作中部分鋼護(hù)筒超出了預(yù)期，造成無(wú)法施打，一部分采用千斤頂將鋼護(hù)筒變形重新頂回到允許范圍內(nèi)。一部分后通過現(xiàn)場(chǎng)改進(jìn)替打，將替打凸出部分進(jìn)行坡口處理后，徹底解決問題。

3.3鋼護(hù)筒的起吊與套替打

船舶全部就位后，打樁船靠到運(yùn)樁船上，開始割頂層鋼護(hù)筒上的米字支撐（如果頂口有變形，為防止起吊繼續(xù)變形，頂口米可施打完成后再割），米應(yīng)保存好，可用于樁基鋼筋籠支撐再利用。到運(yùn)樁船頂部選擇1根鋼護(hù)筒，先掛上面4根吊耳，吊起離地后，再掛背面頂端1個(gè)吊耳，由于勞動(dòng)強(qiáng)度較大，運(yùn)樁船上一般需配備≥6人用與割支撐和掛鉤。打樁船平吊時(shí)一般采用4點(diǎn)起吊，逐步轉(zhuǎn)換到端部的3點(diǎn)起吊就位，保證鋼護(hù)筒垂直。

鋼護(hù)筒起吊垂直后，放入打樁船抱樁器內(nèi)，替打位于鋼護(hù)筒最上端開始逐步下降，套入替打內(nèi)，解掉底部纜繩，初調(diào)垂直度，抱樁器抱住限位。

3.4初調(diào)定位

利用打樁船自帶的“海上沉樁GPS-RTK測(cè)量定位系統(tǒng)”，指揮打樁船根據(jù)打樁順序移動(dòng)就位，移動(dòng)主要依靠打樁船上8根錨纜伸縮來(lái)達(dá)到最終定位的目的，同時(shí)在岸側(cè)采用兩臺(tái)全站儀在兩個(gè)垂直方向復(fù)核定位。

3.5精確定位

測(cè)量人員復(fù)核定位情況，主要觀察抱樁器位置的平面位置，和自抱樁器至鋼護(hù)筒頂部的垂直度，垂直度左右調(diào)節(jié)主要依靠抱樁器調(diào)節(jié)，垂直度前后調(diào)節(jié)主要依靠樁架后面的千斤頂伸縮樁架完成。

3.6下放

經(jīng)復(fù)測(cè)滿足要求，上吊點(diǎn)主吊索慢慢下放，使鋼管樁在重力作用下自動(dòng)插入地下，因潮汐或風(fēng)浪變化影響定位時(shí)，應(yīng)隨時(shí)觀察、隨時(shí)局部微調(diào)；特別是垂直度，入土后根據(jù)偏斜率及時(shí)進(jìn)行微調(diào)。

3.7錘擊鋼護(hù)筒直至完全就位

（1）松開鋼管樁上吊索，樁錘下滑，壓錘穩(wěn)樁。

（2）松開抱樁器抱樁，打開樁錘離合器，啟動(dòng)打樁錘，錘擊沉樁。如圖所示。

（3）沉樁初始要重錘輕打，防止溜樁，待貫入度正常后，逐步加大沖擊勢(shì)能。

（4）在沉樁中，若出現(xiàn)貫入度異常時(shí)（比如樁身突然下降、傾斜過大、樁身移位等），應(yīng)立即停止沉樁，查明問題，采取措施。

3.8停錘、移船

鋼護(hù)筒錘擊達(dá)到停錘要求（如表1所示）時(shí)，停錘，升樁錘和替打，打樁船移船進(jìn)行下一根鋼護(hù)筒的沉樁施工。

“海上打樁GPS-RTK定位系統(tǒng)”自動(dòng)進(jìn)行錘擊沉樁過程記錄，并以報(bào)表的形式輸出。如表1。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過使用這種技術(shù)，保證了大直徑鋼護(hù)筒整根施打質(zhì)量，保證了樁基成樁質(zhì)量的施工平面位置要求，做到了護(hù)筒不卡鉆，不卷邊，在鋼護(hù)筒從設(shè)計(jì)、加工，到運(yùn)輸、施打每個(gè)環(huán)節(jié)均做了充分的考慮，有效防止出現(xiàn)質(zhì)量安全事故，造成巨大損失。值得推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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