橋梁工程中抗震鋼護筒施工技術(shù)研究論文
摘要：針對某橋梁工程的地質(zhì)特點，可采用鉆孔后安裝鋼護筒法、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(jīng)濟性進行對比分析，最后決定采用灌注樁鋼護筒施工技術(shù)，對其施工工藝和施工方法進行了分析，結(jié)果表明，該技術(shù)在此橋梁工程中的應(yīng)用效果顯著，能有效縮短施工工期，降低工程成本。
關(guān)鍵詞：大直徑；抗震鋼護筒；施工方案
1工程概況
某橋梁工程跨越某河河谷處，采用三塔雙索面自錨式懸索橋，索塔基礎(chǔ)采用φ2.5m鉆孔灌注樁，樁長76m，每個索塔塔柱下均布置16根鉆孔樁，系梁中心處布置1根，每個索塔共計33根，樁徑為2.5m，樁長76m，承臺基礎(chǔ)施工采用圍堰筑島方式，河道回填后，頂標高高于設(shè)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(shè)防類別為甲類，索塔樁基礎(chǔ)均設(shè)置抗震鋼護筒，頂部均焊接板條，以增強鋼護筒與承臺的連接性能。
2樁基工程分類
根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/TF50—2011）規(guī)定，直徑大于或等于2.5m的鉆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：鉆孔后安護筒法、雙層護筒法與井點降水開挖法。具體施工方案如下：
3.1鉆孔后安裝鋼護筒法
（1）方案簡介先鉆孔后安裝鋼護筒，0~17.5m孔徑為2.7m，17.5m以上設(shè)計樁底孔徑為2.5m，灌注樁施工完畢后在永久護筒外側(cè)注漿，填滿護筒外側(cè)。（2）方案可行性施工便捷、容易控制，根據(jù)注漿量以及注漿壓強控制護筒外側(cè)壓漿密實，護筒內(nèi)側(cè)不會夾泥，保證灌注樁質(zhì)量。（3）經(jīng)濟性注漿成本低。
3.2雙層護筒法
（1）方案簡介采用雙層護筒法，先插打直徑為2.9m，長為7m的外護筒，然后在外護筒里面插打直徑為2.7m，長為17.3m的抗震鋼護筒，待插打下沉到設(shè)計標高后切割、拔出虛樁部分的7m內(nèi)護筒，再進行鉆孔樁施工。（2）方案可行性保證鋼護筒兩側(cè)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，切割護筒時屬于地下作業(yè)，所處水位較高，施工較危險。（3）經(jīng)濟性打、拔護筒費用非常高。
3.3先開挖基坑后降水
（1）方案簡介先開挖基坑然后施打10m鋼護筒，后鉆孔。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），然后放坡開挖，施工灌注樁，井點降水需要一直持續(xù)到承臺施工完畢才能停止。（2）方案可行性開挖后由在地上操作施工改為地下施工，此行為存在安全隱患并且因其空間的制約會影響施工進展，造成嚴重的后果。機械進入基底施工因需要下坡路而與井點降水產(chǎn)生沖突，導(dǎo)致該處不能達到降水的目的，開挖后施打鋼護筒對基坑側(cè)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(jīng)濟性降水周期較長，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并且施工便捷，施工工期較短，成本也較低；方案二施工周期較長，不易保證施工質(zhì)量，并且費用較高；方案三施工困難不易控制基底，作業(yè)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(zhì)量的前提下，根據(jù)方案的可行性以及經(jīng)濟性建議采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回旋鉆孔、旋挖鉆孔與沖孔的過程中，由于土質(zhì)不穩(wěn)定，施工鋼筋混凝土護壁存在較大難度，所以采用鋼質(zhì)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(wěn)定孔壁，防止塌孔，還可以隔離地表水，導(dǎo)向鉆頭，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(jù)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于5cm，傾斜度小于1%。
4.2抗震鋼護筒的選材
護筒各類鋼材均采用Q345D號鋼，鋼材質(zhì)量應(yīng)符合《低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T1591—2008）的規(guī)定。焊接材料應(yīng)符合現(xiàn)行國標的規(guī)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(zhì)量，均要達到國家對其提出的標準與要求并配有《質(zhì)量檢驗證明書》。
4.3抗震鋼護筒的制作
（1）嚴格控制鋼護筒內(nèi)徑為2.5m，鋼護筒的直徑誤差控制在0～1cm內(nèi)。鋼護筒加工總長為10m，長度誤差控制在0～1cm內(nèi)。（2）鋼護筒內(nèi)壁需要焊接環(huán)形鋼板，板厚2.5mm，板寬30mm，環(huán)形鋼板沿鋼護筒長度方向間距為300mm。環(huán)形鋼板的位置處于圖紙上標明的護筒切割線下150mm。鋼護筒的焊接形式采用單邊V形坡口。（3）鋼護筒需要設(shè)置臨時吊耳，方便護筒起吊、裝卸。（4）鋼護筒采用涂層防腐，涂層設(shè)計年限為30年，涂層前鋼護筒的除銹及底漆的質(zhì)量要求應(yīng)按照國家現(xiàn)行標準規(guī)范進行。
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(jù)控制平臺標高位置，準確計算并確定長度及焊接位置，確保鋼護筒位置標高準確。吊環(huán)鋼筋的搭接長度采用滿焊縫，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(huán)要牢，避免鋼筋吊環(huán)高程偏差、橫擔支點不平及卡環(huán)不牢而導(dǎo)致的鋼護筒整體傾斜及上浮的現(xiàn)象。其后，固定鋼護筒孔口時，采用4根注滿混凝土的鋼管穿入連接到鋼護筒的吊筋，然后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于5cm，就位后要牢固定位，以免在灌注混凝土過程中鋼護筒發(fā)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，混凝土施工完畢后取出鋼管，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(cè)注漿
（1）注漿設(shè)備（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壓力表，球閥，溢流閥與16目紗網(wǎng)。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，壓漿設(shè)備必須有備用件。（2）注漿管采用壁厚2.5mm，φ25mm的鋼管，直管置于鋼護筒外側(cè)，鋼管材料需滿足強度要求。（3）注漿單元采用6根豎向直管沿鋼護筒四周均勻布置，布置兩層，每根注漿管在管底處對稱布置2個注漿孔。（4）注漿孔直徑為8mm，每個鉆孔單獨制作，形成單向閥作用，防止注漿孔堵塞。
7結(jié)語
通過對抗震鋼護筒施工方案的比選研究，結(jié)合工地現(xiàn)場條件、工期要求、地質(zhì)情況及成本分析等，用科學的方法選擇設(shè)備和工藝，在保證質(zhì)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、保證安全性并降低工程成本。通過以上施工方案，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(zhì)量及安全。
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