大连星海湾跨海大桥深水区钻孔桩钢护筒施工技术_张华

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石家庄铁道大学学报（ 自然科学版）
第 26 卷
（ 4 ） 连接螺栓进行拧紧后， 应逐个检查紧固力是否达到 以免模板变形。 设计要求， （ 5 ） 由于钢护筒在桩基混凝土达到设计强度后 ， 混凝土 与钢护筒之间的摩阻力比较大， 各个法兰盘压缩紧密， 所以 造成各接缝之间挤压力较大， 拆除时， 应借助机械设备配合 人工进行拆除。 3． 2． 3 方案的优点 采用该方案进行施工， 则每根桩基的“自由段 ” 钢护筒 均可拆除， 且可重复利用， 从成本控制的角度来考虑， 有较 大的推广价值。 本项目在桩基开工之初， 按照该方案制作了 3 根试验 钢护筒， 并用于施工。 其中， 第 1 根钢护筒成功沉放， 无漏 浆现象发生， 钻孔桩施工全过程无异常， 直至混凝土灌注完 成。但是由于海底实际地质结构较勘察有所出入 ， 造成“自 由段” 钢护筒的底标高超过预期计算值， 埋入淤泥较深， 无 3 根钢护筒由于各段的“接缝 ” 法拆除。第 2 、 不密实， 出现 漏水而弃用， 最后在本项目未大批量投入应用 。 通过试验， 证明该种方案有一定的可操作性和继续研 究的价值。值得注意的是， 海底地质图要有十分详尽、 可靠 ， “拆除 ” 加工要确保“接缝 ” 绝对密实； 最后 的资料； 其次， 工艺仍须继续深入研究。 图 1 可拆卸钢护筒 3． 3 双层可拔出外护筒方案 该方案采用双层钢护筒， 外护筒的加工规格根据桩径的不同遵循表， 沉放为振动锤常规工艺。 内护 ， “附着” 筒比设计桩径大 10 cm， 壁厚 10 mm 加工在最顶节的钢筋笼上， 与之形成一个整体， 随着钢筋笼的 约 30 min 后采用振动锤振动提升外护筒 2 3 m， 混凝土初凝以 下放而就位。在桩基混凝土灌注完成后， 再振动拔出全部外护筒。该方案的详细施工方法如下。 后， 3． 3． 1 外护筒施工及钻孔 根据要求完成外层钢护筒的制作 、 沉放， 并完成钻孔施工。 3． 3． 2 内护筒加工及沉放 内护筒与钢筋笼加工成整体， 首先分别制作内层护筒和钢筋笼， 制作完成后， 将钢筋笼放入内护筒 钢筋笼与内护筒之间采用钢筋穿混凝土垫块进行连接和限位 ， 再缠裹内护筒下端稻草， 稻草内径与钢 中， 筋笼外径一致， 外径与外护筒内径一致， 厚度约 10 cm。稻草外侧用铁丝与内护筒和钢筋笼环向固定 。 在 “U” 内护筒外侧设置穿 型钢筋的混凝土垫块， 保证内外护筒之间的间隙。 冲孔完成后下放带内护筒的钢筋笼 ， 钢筋笼和内护筒同时下放到位， 再内向内外护筒之间抛填粘土， 粘土与遇水浸泡而膨胀的稻草形成封闭圈 ， 防止灌注时混凝土进入内外护筒之间 。 3． 3． 3 外护筒拔出 当混凝土灌注完成后， 约 30 min 后（ 混凝土初凝之前） 采用振动锤振动提升外护筒 2 3 m， 防止外护 筒与初凝后混凝土之间因摩擦力过大而拔出困难 。振动提升外护筒即可保证外护筒顺利拔出 ， 又不因过 早拨出外护筒而影响桩身质量； 待混凝土初凝后振动拔出全部外护筒 。
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结语
在施工过程中， 项目部一直为钢护筒的方案优化做着不懈的努力， 比较了三种在理论上较为成熟的 方案， 其中第三种可拆除外护筒的方案在项目上得到成熟地应用 ， 此方案可以作为其他工程的参考。 在 实际施工中， 可以根据工程的实际情况， 选择不同的方案。
增刊
张华： 大连星海湾跨海大桥深水区钻孔桩钢护筒施工技术
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钢护筒沉放完成以后， 冲击钻机于平台上就位， 钻头直径比设计桩径大 5 cm， 比里层钢护筒内径小 5 cm。同时， 在内护筒顶口和钻孔平台上安装反力装置 ， 该反力装置由 4 个大吨位油压千斤顶和特制反力 架组成， 分别设于护筒的 1 /4 圆周处。安装务必安全、 稳固、 可靠。 然后冲击钻开始钻进施工， 随着钻孔的不断进尺， 启动反力装置施加下压力， 内护筒受到下压力的作 加上自重力， 沿着孔壁被逐渐压入孔底， 达到了“跟进 ” 的效果。 内护筒一直“跟进 ” 至稳定的地质层 用， “跟进” 。 与此同时进行的工作是， 确保不漏浆、 不穿孔即可停止 需要准备一台大功率的抽渣泥浆泵， 内， 将钻渣由孔内抽至双层护筒之间缝隙内 ， 形成一圈“圆环 ” 状的钻渣护壁。 由于内、 外护筒的直径差被设 因此有足够的空间可以存放较多的钻渣和泥浆 ， 解决了泥浆循环的问题。 计为 1 m， 3． 1． 3 正常钻孔施工 “跟进” 内层钢护筒停止 以后， 将冲击钻的钻头更换为正常设计桩径的大小 ， 进行施工， 直至成孔。 3． 1． 4 拔出双层护筒 成孔以后， 用泥浆泵抽出内、 外护筒之间的钻渣和泥浆， 钻渣外弃， 泥浆则可以循环使用。 然后在里、 外护筒之间的缝隙内回填粘土， 一直回填至设计桩顶标高以上 2 m。 混凝土灌注完成以后， 立即用振动锤拔出内层钢护筒， 由于内、 外护筒之间有 50 cm 厚的粘土护壁， 因 此混凝土不会散失和坍陷。需要注意的是， 拔出的速率不宜过快。 外层护筒在混凝土初凝之后缓慢振动拔出 。 3． 1． 5 方案的优点 采用此种钢护筒方案， 则钢护筒全部可以回收， 且重复利用， 能节约一笔很大数量的钢板。 因此， 从 成本角度来考虑， 该方案具有很大的实施价值。 值得一提的是， 此方案的实施， 如上所述， 需要一个切实可行、 操作性强的反力装置， 而且钻孔平台也 需要进行加强， 以承受巨大的下压力。 另外， 内、 外护筒之间的粘土护壁务必要稳定可靠， 否则内层护筒 拔出之后， 如果护壁坍陷， 势必影响桩基的混凝土质量。 3． 2 模板式可拆除 “自由段” 的钢护筒 由于所处施工海域的水深较大， 因此用于桩基施工的钢护筒从海底往上直至设计桩顶的部分较长 ， “自由段” 。为了节约成本， 笔者将这一部分钢护筒称之为 考虑将“自由段 ” 部分的钢护筒进行回收， 重复 “自由段” 利用。项目部通过长时间的研究， 提出了模板式可拆除 的钢护筒方案。 该方案的钢护筒由两部分组成， 海床以下和设计桩顶标高以上部分的钢护筒遵循表 1 ； 剩余部分即为 “自由段” ， 它位于海床以上， 设计桩顶标高以下， 采用分段式“柱 ” 形圆模板， 每段模板由两块半圆组成， “合模” 组装采用高强螺栓， 段与段之间采用法兰螺栓连接。两部分钢护筒的连接也采用法兰螺栓系 。 模 至设计桩顶标高以下 100 cm 处结束； 模板式钢护筒的内径比 板式钢护筒自海床淤泥面以上 100 cm 开始， “变径” 位于其上、 下部分的钢护筒小 10 cm， 采用 连接， 见图 1 。 3． 2． 1 施工方法 采用履带吊起吊振动锤振动下沉的工艺， 停锤标准以护筒底标高和 该种钢护筒的安装为常规工艺， 贯入度双控。安装完成之后即可开始钻孔施工 ， 直至桩基混凝土灌注完成。 由于星海湾跨海大桥水中桥梁设计为高桩承台 ， 需要采用钢吊箱施工承台， 钢护筒在施工承台期间 “自由段” 发挥承受吊箱及承台荷载的作用 ， 因此在完成承台浇筑之后， 才能拆除 钢护筒。 “自由段” “模板” 。 钢护筒时， 潜水员下水利用长杆扭矩扳手拆掉 钢护筒的连接螺栓， 回收该段 3． 2． 2 施工控制要点 （ 1 ） 在钢护筒安装前， 要仔细研究对应桩位的地质情况 ， 根据钢护筒设计入土深度来确定海床以下钢 。 护筒的长度 （ 2） “模板” 式钢护筒上部与卷制钢护筒接口处的高程同样要经过计算确定 ， 以免“钢模板 ” 进入承台 封底混凝土范围内而造成无法拆除 。 （ 3 ） 为保证接口之间的缝隙严密， “钢模板” 在 拼缝处加聚氯乙烯橡胶圈， 以免漏水、 漏浆。
160 180 200 220 190 210 230 250 12 14 14 16
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可重复利用钢护筒的创新优化
双层可拆卸钢护筒方案 该方案采用双层钢护筒， 内层钢护筒直径比设计桩径大 10 cm， 壁厚 12 mm； 外层钢护筒直径比内层
钢护筒大 1． 0 m， 壁厚根据桩径的不同遵循表 1 ； 外层钢护筒顶口比内层钢护筒高出 30 cm 左右。桩基灌 注完成后， 分两次先后拔出内护筒和外护筒 。 “跟进” 该方案最后由于用做内护筒 的反力装置受到争议， 和成桩质量是否可以得到保障这两个问题 而搁浅， 在本项目没有得以实施。但经过多次内部研究和专家论证 ， 该方案在理论上是完全可行的。 3． 1． 1 沉放双层钢护筒 首先采用常规的履带吊配合振动锤沉放外层钢护筒 ， 护筒底口要贯入稳定的地质层内 。 采用同样的工艺， 然后完成内层钢护筒的沉放。钢护筒沉放务必要确保设计和规范的精度要求 。 3． 1． 2 内层钢护筒跟进
第 26 卷
增刊
石家庄铁道大学学报 （ 自然科学版 ）
Vol． 26
SuHale Waihona Puke Baidup．
2013 年 5 月
JOUＲNAL OF SHIJIAZHUANG TIEDAO UNIVEＲSITY （ NATUＲAL SCIENCE）
May． 2013

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既定钢护筒施工方案
根据已有成熟的施工经验， 并根据 JTG / T F50 —2011 版《公路桥涵施工技术规范 》 中的相关要求， 大 Q235b ， 200 mm ， 钢板卷制 钢护筒内径至少大于桩基直径 针对不同直径 桥东段部分钻孔桩的钢护筒采用 的桩基， 钢护筒的规格详见表 1 。 钢护筒在底部刃脚处贴焊 50 cm 高厚度为 12 mm 的加 表 1 钢护筒规格表 强箍， 防止在下沉时卷口。在钢护筒的最上端贴焊 30 cm 高 桩基直径 / cm 护筒内径 / cm 护筒壁厚 / mm 厚度为 12 mm 的钢板， 防止振动锤将护筒上口打坏。为保证 运输、 吊装 时 护 筒 不 变 形， 护筒两端和中部利用槽钢焊接 “米” V” 字撑加固。护筒下沉时现场连接头采用单面 ” 型坡 口焊， 并在焊缝四周均匀布设 4 块 300 mm ˑ 200 mm ˑ 12 mm 的加劲钢板， 确保接头牢固。
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工程概况
大连星海湾跨海大桥起自金沙滩东侧金银山 ， 主线于起点处为单层双线桥梁， 线间距为 55 m。 主线 在海上逐渐过渡为双层桥梁， 在经过星海广场时， 线路垂直于广场中轴线， 主桥主跨中心位于广场轴线 使得游人可以在广场上获得最佳的景观角度 。线路距离星海广场百年城雕的距离为 1 000 m， 主线向 上， 总投资约 33 亿元。 大桥主跨 460 m， 边 西由双层过渡为单层后在高新园区填海区登陆 。大桥全长 6 km， 跨 180 m， 设计为地锚式悬索桥。主桥上、 下双层均为钢桁梁结构， 引桥为混凝土梁式结构。 大桥东段包 17 根挖孔桩； 钻 括东引桥、 东连接线和东侧大跨径混凝土引桥三部分 ， 桩基共 505 根， 其中 488 根钻孔桩， 1． 8 m、 2． 0 m 和 2． 2 m， 孔桩的设计桩径分别为 1． 6 m、 挖孔桩的设计桩径分别为 2． 0 m 和 3． 2 m。
大连星海湾跨海大桥深水区钻孔桩钢护筒施工技术
张 华
（ 中铁十九局集团 第五工程有限公司 ， 辽宁 大连 116100 ）
摘要： 钢护筒在水中钻孔桩基础施工全过程中扮演着至关重要的角色 ， 决定桩基成桩质量 水中桥的钢护筒必须穿过海床的淤泥覆盖层 ， 打入稳定的地质岩层内， 确保 的好坏。通常来讲， 在钻进工程中， 不出现渗、 漏泥浆或反穿孔的现象。根据常规工艺， 水中桩基础的钢护筒均为一 次性投入， 成桩之后不拆除， 而且厚度通常较大。 较为详尽地介绍了星海湾跨海大桥东段部分 为了降低钻孔桩施工成本， 采用可重复利用钢护筒的施工技术 。 关键词： 钢护筒； 厚度； 可拆卸； 方案优化