橋樑工程中抗震鋼護筒施工技術研究論文
橋樑工程中抗震鋼護筒施工技術研究論文
摘要：針對某橋樑工程的地質特點，可採用鑽孔後安裝鋼護筒法、雙層護筒法與井點降水開挖法等樁基施工方法，對這三種樁基施工方案的可行性和經濟性進行對比分析，最後決定採用灌注樁鋼護筒施工技術，對其施工工藝和施工方法進行了分析，結果表明，該技術在此橋樑工程中的應用效果顯著，能有效縮短施工工期，降低工程成本。
關鍵詞：大直徑；抗震鋼護筒；施工方案
1工程概況
某橋樑工程跨越某河河谷處，採用三塔雙索麵自錨式懸索橋，索塔基礎採用φ2.5m鑽孔灌注樁，樁長76m，每個索塔塔柱下均佈置16根鑽孔樁，系梁中心處佈置1根，每個索塔共計33根，樁徑為2.5m，樁長76m，承臺基礎施工採用圍堰築島方式，河道回填後，頂標高高於設計樁頂達7m。在施工護筒前需要埋深臨時護筒進行樁基施工，橋址處的地震動峰值加速度為0.2g（基本烈度8度），抗震設防類別為甲類，索塔樁基礎均設定抗震鋼護筒，頂部均焊接板條，以增強鋼護筒與承臺的連線效能。
2樁基工程分類
根據《公路橋涵施工技術規範》（JTG/TF50—2011）規定，直徑大於或等於2.5m的鑽孔灌注樁為大直徑樁。因本橋樁基直徑d=2500mm，所以為大直徑樁基。
3施工方案比選
目前，常用大直徑抗震護筒施工方案有三種：鑽孔後安護筒法、雙層護筒法與井點降水開挖法。具體施工方案如下：
3.1鑽孔後安裝鋼護筒法
（1）方案簡介先鑽孔後安裝鋼護筒，0~17.5m孔徑為2.7m，17.5m以上設計樁底孔徑為2.5m，灌注樁施工完畢後在永久護筒外側注漿，填滿護筒外側。（2）方案可行性施工便捷、容易控制，根據注漿量以及注漿壓強控制護筒外側壓漿密實，護筒內側不會夾泥，保證灌注樁質量。（3）經濟性注漿成本低。
3.2雙層護筒法
（1）方案簡介採用雙層護筒法，先插打直徑為2.9m，長為7m的外護筒，然後在外護筒裡面插打直徑為2.7m，長為17.3m的抗震鋼護筒，待插打下沉到設計標高後切割、拔出虛樁部分的7m內護筒，再進行鑽孔樁施工。（2）方案可行性保證鋼護筒兩側密實，但插打鋼護筒樁斜率不易控制，打護筒如遇堅硬地層，護筒底部容易卷邊，切割護筒時屬於地下作業，所處水位較高，施工較危險。（3）經濟性打、拔護筒費用非常高。
3.3先開挖基坑後降水
（1）方案簡介先開挖基坑然後施打10m鋼護筒，後鑽孔。首先，開挖之前需要對基坑進行降水處理（本工程考慮輕型井點降水法），然後放坡開挖，施工灌注樁，井點降水需要一直持續到承臺施工完畢才能停止。（2）方案可行性開挖後由在地上操作施工改為地下施工，此行為存在安全隱患並且因其空間的制約會影響施工進展，造成嚴重的後果。機械進入基底施工因需要下坡路而與井點降水產生衝突，導致該處不能達到降水的目的，開挖後施打鋼護筒對基坑側壁會有擾動，存在基坑塌壁的危險，所以灌注混凝土就不能滿足泥漿外運的要求。（3）經濟性降水週期較長，費用較高，安全不能保證。綜上所述：方案一施工能夠滿足要求並且施工便捷，施工工期較短，成本也較低；方案二施工週期較長，不易保證施工質量，並且費用較高；方案三施工困難不易控制基底，作業面小也較危險，無法滿足灌注樁施工要求。因此，在保證本工程質量的前提下，根據方案的可行性以及經濟性建議採用方案一進行灌注樁鋼護筒施工。
4施工過程
4.1鋼護筒的定義、作用及要求
（1）鋼護筒的定義在進行迴旋鑽孔、旋挖鑽孔與衝孔的過程中，由於土質不穩定，施工鋼筋混凝土護壁存在較大難度，所以採用鋼質的護壁對孔樁進行保護，防止塌孔影響施工進度及安全。（2）鋼護筒的作用能穩定孔壁，防止塌孔，還可以隔離地表水，導向鑽頭，固定樁位與保護操作原地面等。（3）鋼護筒的要求鋼護筒就是根據孔樁的大小用鐵皮箍成的一個圓形的兩頭都是空的桶，一般比樁徑大20～40cm，埋置深度視土的性狀而定，平面位置的偏差不得大於5cm，傾斜度小於1%。
4.2抗震鋼護筒的選材
護筒各類鋼材均採用Q345D號鋼，鋼材質量應符合《低合金高強度結構鋼》（GB/T1591—2008）的規定。焊接材料應符合現行國標的規定，必須選擇強度達500MPa以上的焊條。無論是主材還是輔材的質量，均要達到國家對其提出的標準與要求並配有《質量檢驗證明書》。
4.3抗震鋼護筒的製作
（1）嚴格控制鋼護筒內徑為2.5m，鋼護筒的直徑誤差控制在0～1cm內。鋼護筒加工總長為10m，長度誤差控制在0～1cm內。（2）鋼護筒內壁需要焊接環形鋼板，板厚2.5mm，板寬30mm，環形鋼板沿鋼護筒長度方向間距為300mm。環形鋼板的`位置處於圖紙上標明的護筒切割線下150mm。鋼護筒的焊接形式採用單邊V形坡口。（3）鋼護筒需要設定臨時吊耳，方便護筒起吊、裝卸。（4）鋼護筒採用塗層防腐，塗層設計年限為30年，塗層前鋼護筒的除鏽及底漆的質量要求應按照國家現行標準規範進行。
5抗震鋼護筒的安裝
（1）鋼護筒入孔吊筋必須保證4根，根據控制平臺標高位置，準確計算並確定長度及焊接位置，確保鋼護筒位置標高準確。吊環鋼筋的搭接長度採用滿焊縫，固定鋼護筒的橫擔要有足夠的強度及剛度，橫擔支點要平，卡環要牢，避免鋼筋吊環高程偏差、橫擔支點不平及卡環不牢而導致的鋼護筒整體傾斜及上浮的現象。其後，固定鋼護筒孔口時，採用4根注滿混凝土的鋼管穿入連線到鋼護筒的吊筋，然後將鋼護筒吊掛在孔口。（2）鋼護筒安放要對準孔位，其頂面標高和平面位置的誤差均不得大於5cm，就位後要牢固定位，以免在灌注混凝土過程中鋼護筒發生位置偏差。（3）為保證抗震鋼護筒與鋼筋籠安裝時不互相影響，安裝鋼筋籠前先下放4根臨時鋼管，鋼管需要伸入鋼護筒頂部1m，混凝土施工完畢後取出鋼管，既保證了鋼筋籠的保護層不受損壞，也保證了鋼護筒與鋼筋籠之間互不影響。
6樁側注漿
（1）注漿裝置（每班組）：注漿泵（兩臺，一臺注漿，一臺備用），漿液攪拌機，儲漿桶，注漿管路，12MPa壓力錶，球閥，溢流閥與16目紗網。注漿泵必須配備卸荷閥，限定壓力為8～9MPa，注漿泵最大流量不宜超過75L/min，為確保壓漿過程中不因機械事故而停頓，壓漿裝置必須有備用件。（2）注漿管採用壁厚2.5mm，φ25mm的鋼管，直管置於鋼護筒外側，鋼管材料需滿足強度要求。（3）注漿單元採用6根豎向直管沿鋼護筒四周均勻佈置，佈置兩層，每根注漿管在管底處對稱佈置2個注漿孔。（4）注漿孔直徑為8mm，每個鑽孔單獨製作，形成單向閥作用，防止注漿孔堵塞。
7結語
透過對抗震鋼護筒施工方案的比選研究，結合工地現場條件、工期要求、地質情況及成本分析等，用科學的方法選擇裝置和工藝，在保證質量、工期、安全的情況下達到最佳的效益，可以大幅度地提高施工效率、保證安全性並降低工程成本。透過以上施工方案，在施工過程中保證了樁基抗震護筒與樁基周圍的摩擦力，確保了樁基與抗震護筒的整體性，保證了工程質量及安全。
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