淺析小浪底庫區(qū)黃河特大橋永久鋼護筒沉設(shè)工藝

李勇

江蘇省交通工程集團有限公司 江蘇 南京 210000

1、工程概括

黃河特大橋位于河南省三門峽市澠池縣南村鄉(xiāng)境內(nèi)小浪底庫區(qū)，黃河特大橋是澠垣高速公路的控制性節(jié)點工程，大橋呈南北走向，全長1760m，總寬33m，分雙幅布置。主橋樁基礎(chǔ)共計112根，為樁柱一體結(jié)構(gòu)，其中樁基直徑2.5m，長為40米～65米之間，永久鋼護筒段直徑3m，長65m，樁柱總長在105～130m之間。

2、鋼護筒卷制施工

永久鋼護筒采用Q345C卷材卷制，每節(jié)按15米長度控制，單節(jié)28噸。采用Ф4260～Ф3620螺旋焊管機卷制，自動埋弧焊接，從而保證了鋼護筒的外周長、橢圓度、平整度及成品的外形尺寸。

3、鋼護筒防腐

鋼護筒均按拋丸除銹工藝進行表面處理，將構(gòu)件表面的氧化皮、銹斑、鐵屑、油脂、灰塵和固體污染物等徹底除凈。除銹等級達到設(shè)計要求的Sa2.5級。

采用高壓無氣噴涂，壓力控制范圍10MPa～20MPa之間，壓力范圍與涂料粘度、成膜厚度、噴槍移動速度等因素而定，這里不再贅述。

4、鋼護筒運輸

鋼護筒加工經(jīng)質(zhì)檢人員和監(jiān)理工程師驗收合格，平板運輸車將鋼護筒運送至水上施工平臺。在鋼護筒的上、下口采用兩根[16焊接十字支撐，增強鋼護筒抗變形能力，也防止運輸過程出現(xiàn)失圓現(xiàn)象，首節(jié)鋼護筒底口進行加勁，設(shè)置刃角減小沉樁阻力。

5、導(dǎo)向架設(shè)計制作

沉設(shè)施工前，在水上施工平臺上設(shè)置導(dǎo)向定位架，為雙層導(dǎo)向，頂層導(dǎo)向在水上平臺頂面，底層導(dǎo)向設(shè)置在平臺第二道支撐樁平聯(lián)管位置，兩層導(dǎo)向間距12m，采用千斤頂調(diào)節(jié)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。

定位導(dǎo)向架采用履帶吊吊裝移位，錨固在鉆孔平臺的預(yù)留鋼護筒頂口位置，導(dǎo)向架與下部桁架通過螺栓相連，以確保導(dǎo)向裝置穩(wěn)定，同時也便于拆卸。采用這種方式導(dǎo)向架固定，施工方便，調(diào)整容易，操作安全，使用的機具設(shè)備少，比較經(jīng)濟。

導(dǎo)向架的下端采用“井”字形型鋼固定在平臺周邊的鋼管樁的上下平聯(lián)上，先將導(dǎo)向架井字架焊成整體然后固定在平聯(lián)上。

導(dǎo)向裝置內(nèi)設(shè)置有供鋼護筒定位、糾偏、調(diào)整的千斤頂和鎖定裝置。對鋼護筒進行微調(diào)定位、施沉過程中糾偏、調(diào)整的調(diào)節(jié)裝置。

上層導(dǎo)向架采用雙拼H型鋼588×300，由于平臺離河床較高，首節(jié)鋼護筒利用導(dǎo)向架支撐框吊掛支撐在鉆孔平臺上，方便鋼護筒的接長。

6、鋼護筒沉設(shè)施工

6.1 測量定位

施工前，精確放樣永久鋼護筒中心線，微調(diào)定位導(dǎo)向架的千斤頂限位，控制沉設(shè)時平面坐標(biāo)和豎直度。

6.2 鋼護筒吊裝

起吊時頂端吊點采用兩點吊裝，底部吊點采用單點吊裝，這樣可以減小永久鋼護筒變形。

6.3 鋼護筒對接

永久鋼護筒節(jié)段長度15米，現(xiàn)場拼接沉設(shè)。

單節(jié)吊裝時，同時起吊頂口和底口吊點，鋼護筒吊離平臺面1.5米時，然后起升頂部吊點，底部吊點保持不動，使鋼護筒由平臥變?yōu)樾钡酰俾鸬醯脚c平臺成90°后，解除底部吊點，拆除內(nèi)底部十字撐，并割除外部吊耳，然后垂直起吊鋼護筒入孔。

沉設(shè)前，利用定位導(dǎo)向架千斤頂導(dǎo)向鎖定裝置調(diào)整鋼護筒豎直度，在鋼護筒上焊接倒掛牛腿，使首節(jié)鋼護筒固定在導(dǎo)向架支撐框上。

130t履帶吊配合120t龍門吊吊起第二節(jié)鋼護筒，與前節(jié)鋼護筒進行對接。在底節(jié)鋼護筒頂端焊接14mm厚鋼板定位，起吊二節(jié)鋼護筒，松鉤下落，使之與前節(jié)精準(zhǔn)對接，微調(diào)豎直度和接口錯縫，滿足要求后焊工分段焊接。采用二氧化碳氣體保護焊焊接合格后進行下一道作業(yè)，對每道焊縫進行檢測，最后進行防腐施工。

6.4 鋼護筒下沉

龍門吊吊起接長后的鋼護筒，割除鋼護筒吊耳與擋塊，垂直立于導(dǎo)向架內(nèi)，調(diào)整好平面坐標(biāo)和豎直度后，松鉤下落，慢慢下放鋼護筒至河床頂面，待鋼護筒自重被土層摩阻克服不下沉后，稍等約15分鐘以上時間再解鉤，防止鋼護筒才下去，河床短時間有較大沖刷，導(dǎo)致鋼護筒產(chǎn)生不均勻下沉。

解除頂端吊點，履帶吊吊起400噸液壓振動錘，安放振動錘時必須對中，將液壓夾持器和永久鋼護筒壁夾緊。掛輔助鋼絲繩，使下端夾持器套在鋼護筒頂端。

最終檢查平面坐標(biāo)和豎直度，啟動振動錘，先進行點振下沉，確保鋼護筒穩(wěn)定入土，然后再連續(xù)施振沉設(shè)。沉設(shè)中隨時觀測定位導(dǎo)向結(jié)構(gòu)變形情況，根據(jù)測量值進行微調(diào)，保證鋼護筒平面坐標(biāo)和豎直度在允許范圍內(nèi)，嚴(yán)禁盲目沉設(shè)。當(dāng)鋼護筒頂端距平臺頂面約1m時，停止沉設(shè)將振動錘和液壓夾持器吊離鋼護筒。

鋼護筒沉設(shè)過程中，在岸上設(shè)置兩臺全站儀跟蹤觀測鋼護筒的平面坐標(biāo)和豎直度，若偏差超出規(guī)范要求，迅速通知作業(yè)人員停止施振，采取措施調(diào)整合格后再繼續(xù)沉設(shè)。

鋼護筒需將多余部分現(xiàn)場割除。鋼護筒高度較高，為保證其施工穩(wěn)定性，鋼護筒安裝經(jīng)檢測符合設(shè)計要求后，在每道系梁位置焊接橫向聯(lián)系鋼管，待系梁施工時再予以割除。鋼護筒允許偏差：平面控制±5cm，傾斜度≤1/220。

7、鋼護筒施工注意事項

永久鋼護筒沉設(shè)施工應(yīng)選擇在低水位進行，沉設(shè)前入土深度應(yīng)能滿足鋼護筒自立性需要，避免在水流沖擊力下產(chǎn)生偏位。

鋼護筒沉設(shè)施工過程中，停頓時間必須縮短，控制鋼護筒焊接作業(yè)時間，以防停頓時間過長，鋼護筒周圍土壤恢復(fù)造成沉設(shè)困難。因本橋處于小浪底庫區(qū)，橋位處地質(zhì)情況極為特殊，存在硬土夾卵石層等，分布極不均勻，一旦在此地層內(nèi)停止下沉，再次沉設(shè)將非常困難，因此永久鋼護筒插打施工必須連續(xù)進行，除永久鋼護筒對接焊接及機械原因外，任何情況下都不得停頓，盡量一次沉設(shè)到位。

當(dāng)鋼護筒遇到緊密堅硬地層時不再下沉，或下沉極慢，振幅增大，甚至跳動；當(dāng)振動錘達到最大功率鋼護筒仍不能繼續(xù)下沉，則說明阻力已大到無法使鋼護筒振動下沉，應(yīng)停止施振。

結(jié)束語

由于永久鋼護筒對接作業(yè)時間長，因此必須考慮惡劣天氣對施工的影響，鋼護筒吊裝及對接作業(yè)時應(yīng)選擇晴好天氣，采取有效預(yù)控措施，確保施工安全。