復雜條件下大直徑鋼護筒精確栽設的關鍵技術

徐朝銳

（中國葛洲壩集團第五工程有限公司， 湖北 宜昌 443000）

1 工程背景

瀘州市安富第二過江通道（鄰玉長江六橋） 主橋MP4#墩施工位置處于江中央，緊鄰航道，水流湍急，洪峰過境最大流速超過20000m3/s，水位最大漲幅12.2m。最大鉆探揭示河床卵石覆蓋層達7.3m。承臺下共有25 根水下樁基，所有樁基礎均為嵌巖樁基礎，樁基直徑均為3m，設計樁長均為40m。水上樁基施工主要采取利用水上船舶搭建鋼桁架施工平臺，在浮式平臺上下放25 根鋼護筒栽設固定，然后將鋼桁架平臺提升至鋼護筒頂固定，完成浮動平臺向固定平臺的體系轉換，最后在平臺上施工樁基。

難點分析，通常的鋼護筒定位下放是采用限位裝置，即在平臺面鋼護筒的定位位置，調節好鋼護筒的垂直度后，將鋼管通過型鋼框架固定到平臺的橫梁和縱梁上，然后直接插打護筒入河床進行固定。但此種定位方法適用的鋼護筒下放長度短、水流流速慢，地質條件多為在長江下游的平原地區等地質水文條件好的情況，本項目由于其復雜的地質水文條件的特殊性，鋼護筒的精確定位栽設存在以上難題需要克服：

1） 長江上游水流湍急，在急流中下放鋼護筒，受水流的作用鋼護筒在水中會隨水流方向發生偏移，因此容易發生偏位；2） 施工區域水位深，最長的鋼護筒下放長度超40m，單靠浮式平臺上層的單點鎖定，護筒在下方自由端很容易發生傾斜；3） 長江上游的卵石覆蓋層較厚，本施工區域最深達7m 以上，鋼護筒在卵石層中插打跟進的過程中，容易受卵石的影響插打不進或發生傾斜。

2 施工關鍵技術

2.1 護筒定位裝置的改良

現有的國內的常規導向定位架一般為鋼桁架結構，其存在的缺點就是定位精度不高，施工效率較低，并且在鋼護筒振動下沉的過程中可能發生移動等問題，MP4 第一批鋼護筒下放就是采用的工字鋼焊接的矩形框來作為限位固定框架，但其使用效果不是很理想，測量鋼護筒定位偏差最大達到20cm。

通過充分的研究和查閱相關資料，利用現有的工程材料及施工條件，研究制定了一種新型的限位桁架+頂推調節裝置為一體的鋼護筒下放定位、調節裝置，合理利用現有條件，浮式平臺上下層間距7m，利用現有的浮式平臺及工字鋼焊接兩個定位框架，定位框架與平臺一體，有效的克服單獨制作定位框架在鋼護筒下放過程中容易發生移動的問題。利用鋼板制作了8 個機械式千斤頂，分別設置于兩層鋼桁架預留孔位上下方，此導向裝置優點在于鋼護筒下放過程中可利用8個獨立運行的機械式千斤頂卡住鋼護筒實現定位，同時又可以通過松緊千斤頂實現微調糾偏，保證護筒下放的垂直度。

2.2 超長護筒水中下放的傾斜控制

限位桁架圖

限位調節裝置工程實例圖

MP4 護筒最大下放長度超40m，雖上部采用了7m 雙層的定位調節框架，但相對于護筒的下放長度，下放過程中的護筒自由活動端長度仍然較大，在長江上游水流流速湍急的沖擊下，護筒自由端很容易被水流沖偏，因此在護筒下放至河床面的過程中，應充分考慮水流力的影響。本項目利用已有的卷揚機及固定滑輪，在鋼護筒下放的過程中，根據水流的流速預先算出護筒下放時相對于導向定位框架的預偏值及預偏方向，在平臺上安裝固定滑輪，通過牽引卷揚機來達到抵消水流力對鋼護筒下放的不利作用，做到隨時糾偏。

2.3 護筒在卵石層中插打跟進的質量控制

經水下地形勘測，MP4 處卵石層厚度達7m 左右，且存在部分大型漂卵石。護筒在用沖擊鉆沖孔，振動跟進時，若未采取有效措施，凸起的大型漂卵石很有可能造成鋼護筒下沉受阻、護筒傾斜。為解決沖擊卵石層成孔形成的空隙較多、易留卵石凸起，孔壁較松散易塌孔等問題，現場基于沖擊鉆孔存在一定擴孔率的原理，在鋼護筒著床后，采用先沖擊擴孔隨后鋼護筒插打跟進的工藝，先使用與鋼護筒內徑較為接近的沖擊鉆頭進行沖孔作業，一方面可達到對孔底較大卵石進行破碎的作用，還起到了將鋼護筒周圍卵石層往外推擠使鋼護筒順利下潛的作用。

3 結語

通過對鋼護筒的栽設全過程進行難點分析和逐一采取技術解決措施，MP4 的25 根鋼護筒下放定位精度明顯提高，基本上控制偏差在5cm 以內。本課題成功克服長江上游地區深水急流、厚卵石覆蓋地質等不良條件對鋼護筒栽設的影響，其對護筒的定位調節、及水中下放以及穿透卵石層的栽設技術可為后續類似工程提供經驗參考。