超长大直径钻孔桩钢护筒施工技术

超长大直径钻孔桩钢护筒施工技术

摘要：大直径超长钻孔桩结构钢护筒在特大桥基础施工中越来越广泛地被使用，而且施工难度大，本文介绍绍嘉通道3.8m大直径超长钻孔钢护筒施工的技术特点、施工方法及主要机械设备配置情况，为同类大直径超长桩施工提供了参考。

关键词：钻孔桩机械设备施工方法钢护筒

Abstract: large diameter bored pile steel tube structure in the bridge foundation construction is more and more widely used, and difficult construction, this paper introduces Shao Jia channel 3.8m of super long large diameter bored steel tube construction technique, construction method and main equipment conditions, for the same kind of large diameter and super-long piles the construction provides the reference.

Key words: bored pile machinery equipment construction method of steel tube

1. 工程概况

嘉兴至绍兴跨江公路通道嘉绍大桥试验桩基础直径为3.8m，桩长为116m，为大直径超长桩。钢护筒底设计标高为-42.0m，顶面标高＋2.0m，长度44m。施工钢护筒考虑施工期间可能遇到的最高水位及波浪、涌潮高度，并预留一定的富余量，施工钢护筒顶面标高取＋10.0m，整个钢护筒全长52m。考虑钢护筒的允许倾斜度，钢护筒内径定为φ4.2m。钢护筒采用Q345C钢板卷制，下部15m范围壁厚30mm，其余壁厚25mm。

2. 地质情况

桥址区地层上部为较厚的第四纪松散沉积物地层，下伏白垩系下统(K1)泥质粉砂岩、砂砾岩风化层。钻孔CZK18地层自上而下为：亚砂土、粉砂、淤泥质亚粘土、软塑状亚粘土、砂、亚砂土、粉砂、圆砾、卵石、强风化、弱风化泥质粉砂岩，钻孔桩桩尖处于弱风化泥质粉砂岩层。

3. 钢护筒施工

3.1 钢护筒局部加强

3.1.1 刃脚

为了减小钢护筒沉放过程中的阻力以及钢护筒变形，钢护筒底节底口设置刃脚，刃脚高度50cm，在底口内外两侧各加焊20mm厚钢板。具体详见图2 刃脚

图3.1刃脚结构图（单位：cm）

3.1.2 加强钢板

为了减小在振动过程中振动锤夹钳部位钢护筒的变形，在每节钢护筒顶端加焊一圈50cm高壁厚为20mm的圆弧加强钢板。

3.2 护筒施沉设备选型

3.2.1 振动锤设备

本项目选择APE400B型振动锤，其性能参数如表1所示。

表3.2APE400B振动锤参数表

3.2.2 起吊设备选型

本次试桩钢护筒总重超过148t，一次最大吊重65t（即首节钢护筒的施沉长度需21m的重量），拟采用200t汽车吊。200t汽车吊在作业半径9m，臂长26.8m （起吊角度60。）时可起吊72.5t重量，满足钢护筒最大吊重的需要。

3.3 钢护筒施沉分节确定

3.3.1 底节钢护筒长度确定

底节钢护筒施沉长度需满足在底节钢护筒和次节钢护筒自重和锤重作用下，底节钢护筒顶标高应高于施工平台且不小于100cm。

施工中拟定钢护筒底节长度为24m，由15m壁厚为30mm与6m壁厚为25mm 的钢护筒组成；次节钢护筒长度为13m，壁厚25mm。

由敞口薄壁钢管桩抗压静摩阻力公式：

得：ΣPj=1413KN>G=1074KN，故静摩阻力足以克服钢护筒自重引起的下沉，

3.3.2上部钢护筒分节

上部钢护筒分节根据施工起吊设备和施工场地情况进行，中间节最大16m，重42.7t。先施沉48m至护筒顶标高为+6.0m，然后接长4m至护筒顶标高+10.0m，护筒总长52m。具体详见表2钢护筒施沉分节表

表3.3 钢护筒施沉分节表

3.4 钢护筒施沉

3.4.1 钢护筒定位

钢护筒下沉采用双层定位导向架定位。定位导向架共分上下两层，上层由焊接在钻孔平台面板上的4.5m×4.5mI36a工字钢框架组成，下层导向框焊接在钢护筒四周的六根钢管桩上，通过牛腿支撑相连。上下层两层间距6m,即下层导向架标高为+4.0m。焊接下层导向框的六根钢管桩之间用φ460×8mm钢管连接加固，钢管桩与钻孔平台分离，确保整体稳定性。下层钢护筒定位导向架结构详见图3。

图3.4-1 导向架结构详图(单位：cm)

3.4.2钢护筒施沉

(1) 钢护筒起吊

钢护筒运至现场，在孔口利用200t汽车吊和100t履带吊同时起吊，200t吊车钩住钢护筒顶口，100t吊车钩住钢护筒底口。通过两个吊车同时操作竖起钢护筒，为保证吊装安全，100t吊车始终保持35t的拉力。将钢护筒竖起后，松下100t 吊车，通过200t吊车将钢筋笼摆放到位进行对接，详见图4。

图3.4-2钢护筒吊装示意图

(2) 垂直度控制

考虑运输问题钢护筒全部在施工平台上焊接成施沉长度。首节钢护筒的准确沉放是保证钢护筒整体平面位置和垂直度的关键，因此需在平潮时进行，用200t 全地面汽车起重机吊装沉放，用全站仪沿相互垂直的两个方向观测，确保沉放的垂直度符合要求。施沉时采用200t全地面汽车起重机配合DZJ-150型双台联动振动锤施沉。在钢护筒沉至距离平台高约1.0m时进行钢护筒对接。在钢护筒施沉下过程中，用全站仪沿相互垂直的两个方向全过程观测，随偏随纠。

图3.4-3 钢护筒下沉控制示意图

(3)钢护筒对接

待首根钢护筒施打到位后，沿钢护筒顶圆周均布12块厚度为δ20mm，长宽为50cm×20cm的限位钢板，预留25cm于护筒顶外与铅垂线成30夹角；以便第二节钢护筒吊放上去时能准确的卡在限位钢板内，待全站仪两个方向观测好后进行两节钢护筒之间的接缝焊接。接缝焊接完毕后将限位钢板扳为铅垂状与顶节护筒密贴，然后将该限位板牢固焊接在上节钢护筒上，使限位板变为加强板，具体详见图5。当护筒壁厚度不同时连接方式详见图6。

图3.4-4钢护筒吊放图(单位：cm)

图3.4-5钢护筒对接详图(单位：cm)

3.4.3 钢护筒下沉倾斜控制措施

为防止钢护筒下沉倾斜，对钢护筒定位做到预先控制。

钢护筒定位导向架下层导向框四周安装四个千斤顶，在钢护筒振打前，利用千斤顶纠偏，并在钢护筒受千斤顶施力处进行局部加强。

4. 结束语

绍嘉通道3.8m大直径超长钻孔桩钢护筒施工比较顺利，施工实践表明，本桥所用的钢护筒的分节合理，施工方法正确，机械设备配置合理，为同类大直径超长桩施工提供了参考。