樁基永久鋼護筒安裝施工工藝控制及技術研究

中交路橋南方工程有限公司，北京 101121

道路橋梁工程中，為了避免塌孔問題的發生，并確保孔內壓力始終穩定在平衡水平，安裝鋼護筒是必然選擇。出于對道路橋梁工程整體施工質量的考量，對樁基永久性鋼護筒安裝施工工藝以及技術展開探究與控制極為必要，分析相應施工技術要點以及質量控制具有極高的現實價值。

1 項目概述

陜西省西鄉至鎮巴高速公路XZ-10標合同段主線樁號K45+340～K49+554，路線全長為4.21km，主要工程內容有二郎攤特大橋1647.8m（全幅）、小河子1#橋102.45m（全幅）、小河子2#橋253.35m（全幅）、柴家莊徑洋河大橋589.9m（全幅）、鎮巴北立交主線橋545m（全幅），學堂壩隧道782.6m（單洞）、茶園咀隧道227m（單洞）、曬旗壩隧道587.8m（單洞），以及鎮巴北立交1處、匝道橋6座。該項目橋梁工程居多，并且橋梁樁基多數在涇洋河道中，因此為減少對河道及河床的擾動破壞，加快施工進度，提高樁柱連接質量，項目采用樁基永久鋼護筒安裝施工方法，施工工藝流程如圖1所示。

圖1 樁基永久鋼護筒安裝施工工藝流程

2 樁基永久鋼護筒安裝施工的可行性分析

2.1 方案設計的可行性

針對全橋沿河道施工的現狀，為減少對河道及河床的擾動，減少基坑開挖，降低施工難度，優化設計方案，取消地系梁，采用永久鋼護筒進行樁柱連接。永久鋼護筒有著制作簡單、安裝快速、運輸加工方便等優點，在河道施工中基坑開挖工程量較大，采用永久鋼護筒時只需開挖樁基處及施工作業區即可。

2.2 施工工藝的可行性

西鎮項目為陜西省第一個大面積采用永久鋼護筒代替地系梁的項目，應用理論分析、實際研究、現場考察和工程驗證相結合的方法，形成了樁基永久鋼護筒安裝施工的技術研究成果，進一步指導工程實踐。通過有永久鋼護筒及河道處有地系梁的對比，較傳統理論與技術研究方法有所突破，具有可行性。

2.3 進度及質量控制的可行性

永久鋼護筒是由大于樁徑20cm的12mm厚鋼板卷制而成，加工方便、施工成本低，可以加快施工進度，大于樁徑20cm可以更好地減小樁基偏位，實現樁柱同軸，提高質量，同時還可以為類似的地形環境施工提供相應的技術儲備和借鑒。

3 樁基永久鋼護筒安裝施工關鍵技術要點

3.1 護筒裝運

護筒裝運過程中要引入墊木，實施多支墊堆放的方法，并確保墊木頂面維持在同一平面上。若是在實際的運輸過程中存在路況復雜的問題，必須實施加固處理，避免鋼護筒出現滾動或是傾倒的問題。

3.2 導向架安裝

在進行導向架安裝的過程中，可以依托履帶吊吊裝位移，在鉆孔平臺的預留鋼護筒頂口區域進行錨固；使用螺栓連接導向構架及下部桁架，促使導向裝置始終處于穩定狀態，也為后續倒樁時的拆卸操作提供方便。在平臺四周的鋼管樁上下平聯區域固定“井”字形鋼，作為導向架的下端懸臂；在導向裝置的內部設置液壓千斤頂以及鎖定裝置，實現對鋼護筒的定位、位置糾正以及調整，并將其鎖定在合理位置。

3.3 首節鋼護筒沉放與固定

在進行鋼護筒的沉放前，需要提前完成對護筒底部埋深的計算。此時，可以使用的計算公式為

式中：L為護筒埋深，m；H為施工水位至河床表面的深度，m；h為護筒內水位與施工水位之差，m；rw為護筒內泥漿容重，kN/m3；ro為水的容重，kN/m3；rd為護筒外河床土的飽和容重，kN/m3[1]。rd可以使用以下公式計算：

式中：ds為土粒的相對密度，此次施工取2.76；e為飽和土的孔隙比，取0.6。

首節鋼護筒沉放的要點如下：將第一節鋼護筒使用50t履帶吊吊起，在定位架內進行垂直放置，并進行臨時固定；改掛DZ150振錘，用振錘下部液壓夾持器夾緊護筒頂部，加設輔助鋼絲繩；吊起鋼護筒，對準導向架孔口放置，將鋼護筒下放至河床面；著重落實首節護筒孔底坐標以及豎向直度的控制，可以應用浮球法（如圖2所示）對鋼護筒地面位置以及垂直度展開實時性檢測與控制；完成護筒接長后，讓護筒底口上游偏移2～5cm，抵消水流沖擊護筒所造成的偏移。

圖2 浮球法檢測控制鋼護筒地面位置以及垂直度

首節鋼護筒固定的要點如下：在護筒著床定位后，第一時間在鋼護筒上焊接倒掛牛腿，并依托導向架千斤頂導向鎖定裝置對鋼護筒的垂直度展開調整，促使首節鋼護筒在導向架上固定。同時，在完成首節護筒的固定后，可以展開第二節鋼護筒的沉放[2]。在此過程中，可以應用線垂檢查其豎直度，在保證鋼護筒處于穩定狀態后實施振動下沉。

3.4 吊耳設置

在實際的施工中，主要應用吊車對護筒進行兩點起吊，將護筒平移至樁架前；豎直放置護筒，使用履帶吊的起重機實施單點起吊，并進行護筒下放。在此過程中，需著重控制吊耳的質量。在該工程中，吊耳用厚度為20mm的Q345鋼板制成。

3.5 質量控制與檢驗

（1）常見問題的治理。在進行鋼護筒錘擊沉樁的過程中，常會發生一些問題，出于對施工質量的考量，需要落實針對性的防治處理，具體如下：第一，樁達不到設計標高或是沉樁困難。防治處理方法包括更換合適樁錘；更換合適的樁帽與錘墊；清除障礙物，適當增加樁徑；變更斷樁面或改用開口裝；對設計樁長進行變更等。第二，樁身破損。防治處理方法包括修復或更換；若樁身破損且程度較低，同時從設計角度來看還可以繼續使用，則可在管內灌注混凝土。第三，樁頂破損。若破損區域的長度不高于1m，則可以挖出樁頂，補強鋼筋并澆灌混凝土；若破損程度較大，則必須更換新樁。

（2）導向架定位控制。樁基永久鋼護筒安裝施工中，導向架定位控制的要點如下：鋼護筒定位的精準程度與導向架測量定位息息相關，施工中，應盡可能選擇風速相對較小（低于6級）的時間段進行導向架的起吊與安裝；參考導向架的尺寸、待沉護筒的坐標實施導向架邊線位置的確定，并預先在十字架上焊接限位板（2塊），確保起吊導向架的定位迅速；嚴格把控導向架的安裝精度，將平面偏移穩定在±100mm及以下，將傾斜度控制在1/100及以下（同時不得高于50cm）；在完成導向架的安裝后，在導向架中展開樁位放線以提升定位精確度[3]。

（3）護筒施工質量控制及檢驗。出于對樁基永久鋼護筒安裝施工質量的考量，必須落實對護筒施工質量的控制及檢驗，操作要點如下：盡可能在平潮時期落實對鋼護筒的沉放操作，并提前確定各項機械設備的運行情況；在平潮1h前，使用起重機將第一節鋼護筒吊裝至平臺上，并在平潮后轉變為垂直吊，在測量員的指導下落實對垂直度的調整；嚴格把控鋼護筒平面位置和垂直度的技術要求，將平面偏移穩定在±100mm及以下，將傾斜度控制在1/100及以下（同時不得高于50cm）。必須對護筒展開質量檢查，依托全站儀檢查護筒中心位置，將偏差控制在100mm；依托記錄檢查鋼護筒傾斜度，將偏差控制在1/100及以下（同時不得高于50cm）；依托記錄檢查鋼護筒底高程，將相應數值控制在設計標高及以下。

4 結束語

綜上所述，在完成樁基永久鋼護筒安裝施工的可行性分析的基礎上，通過護筒裝運、導向架安裝、首節鋼護筒沉放與固定及吊耳設置這些關鍵環節中技術要點的落實，結合常見問題的治理、導向架定位控制以及護筒施工質量控制及檢驗，能有效推動樁基永久性鋼護筒安裝施工質量的提升。