史 健

（山西振興公路監(jiān)理有限公司，山西 太原 030006）

1 概況

寨子溝2#特大橋橋長1 543.04 m，上部布置為（10×30+8×40+68+120+68+6×40+14×30）m，主橋上部為（68+120+68）m變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，引橋上部為30 m，40 m先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力砼T梁，下部為樁基礎(chǔ)，11#～27#墩為水中樁基，其中19#、20#為橋梁主墩。

寨子溝河床從上到下地質(zhì)土層分布情況為：粉砂層—黏土層—砂礫層—卵石層—強分化砂巖—弱風(fēng)化砂巖。由于施工前和施工期間，地方采砂隊在橋位附近長時間采砂，造成橋位處河床標高降低，河床基床變薄，水深增加，與原設(shè)計地質(zhì)情況不符，河床平均降低4 m左右。

大橋水中樁基施工的基礎(chǔ)是材料輸送道路、鉆機施工平臺和鋼護筒沉設(shè)。該大橋施工采用了鋼棧橋，鋼平臺搭設(shè)施工方案分別在北岸11#～19#墩、南岸20#～27#墩左側(cè)，搭設(shè)6 m寬鋼便橋，每排墩搭設(shè)鉆機施工和吊裝施工的施工平臺，主墩間留為航道通車用。

水中樁基11#～27#排墩共84根，主墩樁徑2.5 m，邊墩樁徑1.5 m，引橋墩樁徑2 m，緊靠邊墩的兩排引橋樁徑變?yōu)?.2 m，樁徑大小形式不一，鋼護筒加工大小按樁徑+30 cm控制制作，其鋼板采用A3鋼板厚度為16 mm、14 mm和12 mm三種。

2 鋼護筒沉設(shè)

鋼棧橋及施工平臺施工完后，給樁基施工提供了基本條件，保障了鋼護筒沉設(shè)、鉆機就位及施工。鋼護筒沉設(shè)包括幾方面工序：鋼護筒卷制、加工；鋼護筒運輸；鋼護筒導(dǎo)向架安裝；鋼護筒安放與焊接；鋼護筒振沉控制。

2.1 鋼護筒卷制、加工

鋼護筒卷制在加工區(qū)進行，采用護筒卷板機卷制而成，人工配合小門吊起吊卷制焊接成圓。鋼護筒材料進場是按要求預(yù)先定制好的，護筒直徑按樁徑直徑+30 cm控制，每節(jié)護筒長度定尺150 cm，鋼板長度按護筒大小提前預(yù)定由廠家提供。護筒卷制成后，在加工區(qū)場地上進行對焊接加工，每根樁基護筒根據(jù)預(yù)先確定的長度按兩段加工控制，以便于運輸與提吊。護筒卷制加工基本要求就是卷制圓，焊接嚴。為加強護筒的整體剛度，每2 m加設(shè)寬20 cm的鋼帶，護筒底腳處加設(shè)寬50 cm的鋼帶作為刃腳。焊接采用內(nèi)外接縫雙面焊，所有焊接必須連續(xù)，以保證不漏水。鋼護筒口內(nèi)側(cè)用[10槽鋼加焊十字支撐架，起吊防止筒口變形。

2.2 鋼護筒運輸

鋼護筒加工完成后，鋼護筒占用地方較大，加工較慢且費時，需要提前加工和臨時存放。所以加工完成后，先運輸?shù)酱娣劈c臨時存放，使用時，再運輸?shù)綐痘o筒沉設(shè)現(xiàn)場。鋼護筒轉(zhuǎn)移運輸，用30 t汽車吊起吊，12 m長平板拖車運輸，運輸事項：鋼護筒起吊到平板車上，護筒兩側(cè)方木墊穩(wěn)，手葫蘆鋼絲繩拉緊。

2.3 護筒導(dǎo)向架安裝

鋼護筒導(dǎo)向架起兩個作用：定位；垂直導(dǎo)向。在安裝導(dǎo)向架前，在平臺上精確測量樁位中心及十字定位點，作為導(dǎo)向架安裝控制依據(jù)。護筒導(dǎo)向架為上下兩層組成。兩層之間的高度根據(jù)水平面距平臺的高度盡可能加大，上層導(dǎo)向架的承重橫梁用2I25工鋼組成，焊接在平臺的H50鋼上或貝雷架上，再用I25工鋼聯(lián)接兩導(dǎo)向架承重橫梁，形成矩形“井”字型框架，長寬尺寸略大于護筒外徑3～5 cm為宜。導(dǎo)向架的下層用I25工鋼縱橋向焊接在鋼管樁平聯(lián)上，在其上用I25工鋼橫向搭焊接，形成“井”字結(jié)構(gòu)，下層“井”字結(jié)構(gòu)安裝由上層導(dǎo)向架垂球法吊線定位，且上、下“井”字框架垂直。上、下層導(dǎo)向架確保水平方向穩(wěn)固，上、下方向垂直。

2.4 鋼護筒安放、焊接

鋼護筒轉(zhuǎn)運到現(xiàn)場后，開始起吊并安放。護筒起吊采用“兩點法”起吊。兩點法起吊的基本原則是：吊環(huán)對稱，高低相等，鋼絲繩長度相等，這樣鋼護筒起吊起來才能垂直。吊環(huán)對稱采用護筒口圓周等方法或采用護筒口兩側(cè)等高法來確定燒割吊環(huán)孔，從護筒口邊向進5 cm為宜。起吊鋼絲繩采用兩根等長鋼絲繩進行起吊，這樣才能保證起吊對稱。

履帶吊提起鋼護筒先切割掉下口十字內(nèi)撐，順著導(dǎo)向架緩緩向下安放，高出導(dǎo)向架橫向承重梁50 cm左右時停放，在承重梁上焊接牛腿，將鋼護筒與導(dǎo)向架承重梁固定起來，再用上述相同方法起吊上節(jié)鋼護筒，履帶吊提起上節(jié)鋼護筒人工配合上下節(jié)鋼護筒定位焊接。在焊接前，要先割除下節(jié)護筒口上十字撐。上下節(jié)鋼護筒焊接時，控制好上下護筒垂直度，焊接牢固、密實，鋼護筒焊接成一個整體護筒后，履帶吊開始起吊，割掉固定在導(dǎo)向架承重梁上的牛腿，緩緩下放在河床上，剛到河床底時，采用垂球法在上下層導(dǎo)向架上測量鋼護筒垂直度情況，測量上下間距≥5 m，如上下層測量的數(shù)據(jù)差為2 cm，表示護筒垂直度為0.02/5=0.4%，垂直度控制不應(yīng)大于0.5%；如果鋼護筒垂直度測量時上下間距5 m，上下層測量數(shù)字差≤2.5 cm，超過時應(yīng)進行調(diào)整。當兩個不同方向測量的垂直度均＜0.5%時，可以下沉鋼護筒到底。鋼護筒到底履帶吊儀表讀數(shù)為零時，再測量鋼護筒垂直度和護筒頂口中心位置，滿足要求后，可開始鋼護筒振沉工作。履帶吊儀表讀數(shù)開始變小到變?yōu)榱?，是鋼護筒從開始接觸到完全觸動的過程，是靠護筒自重和振動錘重量使鋼護筒插入河床的過程，在這個過程安放下沉?xí)r，垂直度控制是至關(guān)重要的。

2.5 鋼護筒振沉控制

鋼護筒在振沉前，上層導(dǎo)向架四邊與鋼護筒間焊接定位卡，限制護筒在振沉?xí)r護筒口偏離。影響護筒垂直度一個重要的客觀原因就是水流，主要是雨季水流影響較大，在護筒安放時和護筒振沉?xí)r，必須避開雨水，在水流相對穩(wěn)定時進行。鋼護筒振沉采用DZ—180型液壓雙夾口式振動錘，履帶吊提起振動錘開啟后，振動過程仔細觀察鋼護筒下沉情況，下沉2 m左右必須測量鋼護筒垂直度，在控制范圍內(nèi)，才能繼續(xù)下沉鋼護筒，否則應(yīng)拔起重新下沉。下沉到上層導(dǎo)向架附件時，停止下沉，測量垂直度基本符合時，可拆除上層導(dǎo)向架，繼續(xù)下沉到要求位置或不能下沉為止。鋼護筒振沉鋼到位后再量測護筒垂直度，護筒振沉要點是：開始弱振慢沉，過程垂直度認真控制。

在鋼護筒沉設(shè)中，直徑1.8 m的鋼護筒采用了10 mm厚鋼板，發(fā)現(xiàn)振沉?xí)r護筒周壁晃動較大，柔性較大。直徑2 m以上的鋼護筒采用12 mm和14 mm鋼板，護筒周壁晃動不明顯。深水鋼護筒較長，護筒鋼板厚度不低于12 mm。

鋼護筒振沉主要分三個步驟：①鋼護筒安放后，護筒的垂直度必須滿足要求，不大于0.5%，否則，應(yīng)進行調(diào)整?？蛇\用不對稱起吊法；不對稱單側(cè)振沉法、護筒提起拋砂袋法來調(diào)整。②過程垂直度控制：振動錘振沉鋼護筒，下沉2 m左右時，必須進行垂直度測量，不滿足要求及時處理，單側(cè)不對稱振沉不能調(diào)整時，應(yīng)拔出鋼護筒重新振沉。振沉到上層導(dǎo)向架附近時，再次測量垂直度，滿足要求后，才能割除上層導(dǎo)向架繼續(xù)下沉。③鋼護筒到位垂直度檢查，垂直度大于1%，應(yīng)進行調(diào)整。否則，鉆機鉆孔時，存在沖撞護筒和提掛護筒隱患，嚴重時會出現(xiàn)卡錘事故。

3 11#墩深水露巖鋼護筒沉設(shè)

11#墩位水深約5 m左右，河床基床?。?0～20 cm），基本屬于河床露巖，考慮以下幾個方案：①采用先沉護筒再拋沙袋人造基床法施工，護筒底與河床巖面露漿問題無法處理。②采用先沉鋼護筒再外套大護筒法中間澆灌水下砼，但外套大護筒不得小于4 m直徑，受平臺上部結(jié)構(gòu)限制無法下沉，且也存在護筒底與河床面露漿處理問題。最后確定采用先上鉆機用大鉆錘先砸“鍋底坑”，再用下沉鋼護筒和澆灌水下砼方法施工。

在鉆機平臺上測量護筒下沉中心位置和十字控制點位，再上鉆機就位。護筒直徑為2.3 m，采用2.5 m鉆錘先沖擊2 m左右深的“鍋底坑”，再移開鉆機下沉護筒。護筒底離開坑底約20 cm為宜，固定鋼護筒，在護筒內(nèi)澆灌水下砼到河床面。

4 鋼護筒沉設(shè)后的傾斜處理

鋼護筒沉設(shè)時，由于受到多方面原因的影響會發(fā)生傾斜，在沉設(shè)過程中，發(fā)現(xiàn)傾斜時應(yīng)停止下沉并及時處理。沉設(shè)完成后發(fā)生垂直度不能滿足要求應(yīng)進行處理。20#墩右側(cè)2根鋼護筒在沉設(shè)后，垂直度超過3%也就是說，30 m得護筒長度最底下偏移量超過90 cm，嚴重侵占了樁孔位置，鉆孔無法進行。可能造成護筒傾斜的原因是：在護筒下沉過程中，已發(fā)生傾斜時沒有及時處理；護筒底遇有大孤石，造成護筒下沉偏心。處理方法如下。

4.1 拔出鋼護筒底離開河床

護筒自重30 t，僅靠履帶吊提升是不可能的。將上層導(dǎo)向架承重橫梁變成2I40工鋼，再在承重橫梁上安裝5 t卷揚機，通過6輪滑輪組組合，履帶吊提起180振動錘夾住鋼護筒邊振動邊提升，兩臺卷揚機（一臺卷揚機最大提升可達成60 t力）同時提升，鋼護筒可通過多次提升拔出河床。

4.2 重新振沉鋼護筒

履帶吊提升鋼護筒稍離開河床，測量護筒的中心位置和垂直度滿足要求后，鋼護筒慢慢落入河床上，待履帶吊提升鋼絲繩松開時，重新測量鋼護筒垂直度，如果垂直度滿足要求方可振沉，如不滿足時采用如下方法：①單側(cè)不對稱時可提升鋼護筒，調(diào)整鋼護筒垂直度，仍不能調(diào)整到位時，采用第二種方法。②采用90振動錘液壓單夾式單側(cè)護筒頂口不對稱振錘，仍不能滿足垂直度要求時，采用第三種方法。③履帶吊提起鋼護筒，在鋼護筒周邊拋沙袋來調(diào)整河床使河床平整，再使鋼護筒落到河床上，調(diào)整鋼護筒垂直度。振沉鋼護筒采用DZ—180雙夾振動錘，振沉約2 m左右時，應(yīng)測量鋼護筒垂直度，如不滿足垂直度向一側(cè)傾斜時，應(yīng)采用90振動錘單夾式單側(cè)不對稱振沉調(diào)整，調(diào)整到位后，仍采用180錘雙夾對稱振沉。如果鋼護筒振沉中，遇有不可預(yù)見因素振沉不進時，可采用“沖抓斗”在護筒內(nèi)將礫卵石取出，再跟進鋼護筒的方法是護筒盡量下沉；埋深較淺時，可在護筒周圍拋袋裝砂石人造基床方法使鋼護筒埋深穩(wěn)定。

5 結(jié)束語

鋼護筒沉沒，主要核心就是“垂直度”控制，控制的過程就是在每個工序中把更多的允許垂直度空間范圍留給最后的樁基施工，使控制過程不占或少占允許垂直度空間，這就是護筒沉設(shè)的宗旨。用增大護筒直徑來加大垂直度允許空間或降低垂直度的做法是不科學(xué)的，只有通過護筒沉設(shè)過程控制來達到樁孔施工技術(shù)要求才是最經(jīng)濟的。