壓力頂升法拔除橋梁樁基鋼護筒工藝

唐 寅

（中交二航局第四工程有限公司， 福建 福州 241000）

1 背景

福州洪塘大橋東起倉山區建新鎮，跨越烏龍江，西至閩侯縣上街大學城一帶，是連接福州市倉山區與閩侯縣上街大學城的重要交通樞紐，洪塘大橋拓寬改造工程采用保暢通的前提下，同軸線位置拓寬改建新橋、拆除老橋，路線總長約2.2078km。原設計預留與上街大學城一帶的洪塘互通匝道橋，后因設計變更，取消洪塘互通，橋梁樁基位置改變，已施工21-4#樁基鋼護筒需要拔除。

2 21-4#樁施工情況

鋼護筒規格：直徑Φ2500mm

壁厚δ22mm

長度18000mm

樁基位于河道淺灘區，護筒內土質如下：中砂層（松散～稍密）灰色、灰黃色，松散～稍密，局部呈中密狀，標貫實測擊數5-～15，平均11.21擊，濕-飽和，成份以石英、長石顆粒為主，粒徑大于0.25mm的顆粒約占60%，含10～15%的泥質，局部夾有個別礫石。

3 鋼護筒拔出工藝的選擇

針對拔出鋼護筒常用的方案進行對比分析表如下：

序號方案名稱方案簡介 優點 缺點 備注1振動錘直接拔除法使用浮吊配合高頻率振動錘拔除變形的鋼護筒。操作簡單、施工進度快成功率極低經過估算21-4#樁基鋼護筒為打樁船施工所受摩阻力約1500t左右，常規浮吊配合振動錘無法進行拔除。2潛水員水下切割法將鋼護筒內淤泥清除并降低泥漿的比重，通過潛水員潛入鋼護筒需割除區域進行切割，利用電磁鐵配合吊機將變形的鋼板取出。投入成本較低施工進度較慢；施工安全風險及大，處理不徹底較易產生殘余護筒，嚴重影響后續正常施工21-4#樁基鋼護筒壁厚較厚，且埋設地質主要以粉砂層為主，造成潛水員施工難度大，工作風險大，材料浪費較嚴重。3沖擊鉆沖磨法向鋼護筒內回填石頭，通過沖擊鉆將鋼護筒沖磨形成孔道，循環回填石頭，循環進行沖擊。操作簡便施工進度及慢；施工風險大，較易出現卡鉆現象，施工成本極高，且鋼護筒無法回收利用21-4#樁基鋼護筒壁厚2.2cm,入土長度約11m。沖擊鉆施工過程中需循環回填石頭，通過沖擊鉆沖擊將鋼護筒磨碎，工效較低，而且易出現卡錘的風險。類似情況：港珠澳大橋CB03標45-5#樁，樁徑2.2m，樁長84m，護筒長約67m，當鉆至約45m時，由于鋼護筒變形無法進尺，最終采用沖擊鉆成孔工藝，成孔時間達6個月。4壓力 將鋼護筒上部密封，低碳節能、對鋼護筒的焊

頂升法先后利用高壓液泵、高壓氣泵對其頂部密封腔加一定的壓力，利用作用力與反作用力的原理，將鋼護筒從原地面中頂升出來，達到鋼護筒快速、安全、無損回收的目的，回收后的鋼護筒可再次使用充分體現綠色施工、循環經濟的理念。環保；施工進度快；施工工藝安全可靠；回收成功率較高接質量和強度要求略高。

經綜合分析，確定選用方案4：壓力頂升法拔除。

4 壓力頂升法工藝

壓力頂升法拔除工作原理如下：將鋼護筒上部進行密封，利用高壓氣泵或高壓液泵對向鋼護筒內加水或加氣，增加整個鋼護筒內壓力，利用向上的氣壓力，克服土的摩阻力與鋼護筒的自重，將鋼護筒從樁位中頂升出來。

針對21-4#鋼護筒，計算頂升力如下：

套用《港口工程樁基規范》（JTJ254-98）第4.2.4條當按承載力經驗參數法進行試驗護筒（長：29米，外徑2.5米，壁厚22mm）摩阻力計算:

式中：Qd—鋼護筒垂直極限承載力設計值（kN）；

U—鋼護筒截面周長 （m），本處鋼護筒外徑2.544m，周長：7.98m;

樁位土層摩阻力統計表

序號 土層名稱樁周摩阻力（kPa）頂面（m）底面高程（m）層厚（m）1 中砂 40 11.8 -17.2 20.6

qR—鋼護筒極限樁端阻力標準值（kPa）；

A-鋼護筒截面面積，7.98×0.022m 鋼護筒A=0.17556m2；

由Qd=1/rR(U∑qfili+qRA)求得：

鋼護筒變形后摩阻力增大暫定系數為2，即鋼護筒變形后摩阻力為9147 kN

試驗鋼護筒（長：29米，外徑2.5米，壁厚22mm）自重為389.7kN

綜上可求出預計壓力頂升法處理變形鋼護筒所需要克服的阻力為9536.7 kN。

考慮到眾多不確定因素，試驗鋼護筒總的阻力假定最大值取10000 kN

頂升壓力：10000＝P×π×1.252，P ＝2.038Mpa

5 現場施工

首先于21-4#鋼護筒頂口四周焊接4個吊耳焊。鋼護筒頂升的密封裝置為圓鍋形式，在專業加工廠加工好后運至現場與鋼護筒焊接成整體，應保證焊接的牢固性及密封性，在接口位置采用加勁板加勁。

待加壓設備運至現場安裝完畢，應對其進行調試，主要觀察油泵、管線是否密封，鋼護筒是否漏氣等，然后進行試增壓，檢驗各種連接是否牢靠，防止因密封腔不密封而造成安全事故的發生。

21-4#樁基鋼護筒計劃一次性全部拔除，重復利用。正式頂升前，于鋼護筒內加水至密封鍋釘扣往下約2m高度，然后開始正式頂升。本工程采用的是往鋼護筒利用增壓泵加水，使鋼護筒內上部空氣壓縮產生壓力的辦法加壓，待達到計算所需的初始壓力值（2.038MPa），鋼護筒開始緩慢上升，此時應保持恒壓，直至鋼護筒頂升出15cm至20cm后，汽車吊吊鉤配合頂升裝備一起受力，頂升出50cm高厚，鋼護筒內開始緩慢的減壓，防止鋼護筒沖出，同時主要受力轉移至汽車吊，將其緩慢拔除。

頂升施工完成后，將鋼護筒密封鍋割除，采用汽車吊和平板車配合施工，將鋼護筒及加壓、密封設備轉運。

6 安全控制

樁基鋼護筒拔除施工過程中，必須對21-4#樁基鋼護筒進行隔離處理，孔口四周擺放防護欄桿進行圍護，保證施工安全。施工前，需要對加壓設備和儀器表逐一進行檢查，保證設備正常、鋼護筒密封裝置焊接牢靠。首先需進行試壓，確保鋼護筒處于密封狀態，加壓時，21-4#平臺施工現場所有人員撤離至加壓鋼護筒5m范圍外的安全地帶，確保現場施工人員安全。在鋼護筒拔至埋深5～8m時，需要適當對鋼護筒進行放壓，防止鋼護筒內壓力過大引起安全事故的發生。

7 結語

橋梁施工過程中，鋼護筒基本上都是作為永久性措施材料，在樁基澆筑完成后，無法重復使用。本工藝在洪塘大橋拓寬改建工程中的成功應用，將21-4#鋼護筒整根全部拔除，使其可重復利用，整個拔除時間僅為 3小時，大幅度降低了拔除成本，提高了工效，可為后續橋梁鋼護筒拔除提供經驗參考。