浅覆盖层桩基护筒安装方法

邓凌宇

广东省南粤交通怀阳高速公路管理中心广东省广州市510100

1、概况

1.1工程概况

怀阳高速西江特大桥全长1571.6m，其中主桥跨径布置(58.5+126.5+360+126.5+58.5)m=730m双塔中央索面混凝土梁斜拉桥方案，结构体系为塔梁固结。引桥全长841.6m，北引桥采用39.5m跨径预应力混凝土预制T梁，南引桥采用42.5m跨径预应力混凝土预制T梁。

索塔基础采用20根直径为2.8m的钻孔灌注桩，桩间距5.6m，具体桩位布置如下图所示：

1.2工程特点

1、西江大桥主墩覆盖层较浅，特别是22#墩，为0.9~2.5m，钢护筒下放安装难以保证垂直度和稳定性的要求。

2、桩径为2.8m，且均为嵌岩桩，嵌岩深度长（16m左右），桩身基本为中风化变质砂岩岩层强度较高（70MPa以上），施工较大难度。

3、工期紧。西江洪水期与枯水期水位落差大、水流急，汛期时间长。

1.3地质情况

西江特大桥主桥基础范围内地质主要有细砂、粗圆砾石、强风化变质砂岩、中风化变质砂岩、中风化花岗岩。

1、细、粗圆砾石一般存在西江河床表层流动性强的覆盖层，极为浅薄;

2、中风化变质砂岩，灰褐色，岩石呈中等风化，岩石新鲜，裂隙叫发育，平均厚度为14.73m，[fa0]=1600kpa；

3、中风化花岗岩，青灰间灰白色，岩石新鲜，裂隙较发育，岩芯呈短柱状，[fa0]=2000kpa；厚度为3.3m，最大埋深30.2m；饱和抗压强度为18.74mpa。

2、桩基护筒施工工艺

西江大桥20#-23#墩桩基护筒采用6+6+Xm钢护筒节段，选择直径3.1m，底节6米壁厚20mm，其余节段壁厚16mm，护筒顶标高+6.0。

钢护筒下放需外套直径3.4m钢护筒，其较3.1m长1m，壁厚均为20mm，护筒顶标高+7.0。桩基护筒采用Q235钢材，钢护筒制作及接长均采用螺旋焊接，加工和转运过程需在每节护筒端部和中间至少加二道“米”字撑，用来保证护筒不变形。护筒底入中风化岩层2m。

2.1工艺简介

为确保主桥桩基护筒下放及后续桩基顺利施工，南北岸钢护筒下放均采用外套3.4m护筒后，利用旋挖钻机进行铣槽施工，铣槽深度为入中风化岩层2.0m。在桩基护筒转运至桩基平台后，安装导向架，采用80T履带吊下放3.4m钢护筒，采用DZ160振动锤轻振，按标高控制，入覆盖层2m左右为宜。然后抽取导向架，旋挖钻机就位后采用特制钻头进行铣槽施工，完成后重新安装导向架，并下放3.1m钢护筒，利用振动锤振至铣槽槽位底部，移除导向架并拔出3.4m钢护筒转至下一根桩基施工。桩基护筒全部下放完毕后，采用Φ325螺旋管连接全部护筒，以确保护筒成孔时稳定及抵抗水流冲击。

2.2导向架加工

护筒导向架设计长度13.5m，顶部采用双拼45#工字钢作为大梁固定于桩基平台上，其余结构均采用28#槽钢焊接制作而成，其四周定位采用插销门栓式，兼顾3.4级3.1m护筒下放定位，导向架底部焊接固定于平台管桩上。

2.3下放工艺

（1）导向架安装

在完成桩基施工平台贝雷梁安装后，采用80T履带吊开始安装护筒导向架，安装时由测量组进行导向架定位，导向架顶部8m长双拼I45工字钢架设于贝雷梁上，两侧铺设花纹板作为下放及焊接施工平台，导向架下放到位后，底部采用I25工字钢临时固定于平台管桩上，以确保护筒下放过程中导向架稳定。

（2）3.4m外套钢护筒下放

完成导向架安装后，采用80T履带吊进行3.4m钢护筒下放，3.4m钢护筒采用“6+6”节段，分节吊装、下放、焊接，直至河床面后，采用DZ160振动锤按导向架对角下振钢护筒，直至护筒入覆盖层2.0m左右，南岸22#覆盖层较浅，直接振至岩面，钢护筒下放过程要严格控制垂直度，并对每道焊缝进行检查验收，合格后方可进行下一步施工。

（3）旋挖钻铣槽施工

完成外套3.4m钢护筒下放后，移除导向架，旋挖钻定位于桩位中心，采用特制钻头沿3.1m直径进行铣槽施工，钻头由3.04m及3.16m两个圆筒组成，宽度12cm，铣槽槽深按进入中风化层2.0m控制，铣槽施工关键在于定位准确及深度控制，开钻前对钻头直径进行量测，施工过程中进行详细记录并由测量组对钻机定位进行复测。

（4）3.1m桩基钢护筒下放

铣槽完成后，直接采用80T履带吊拔出3.4m钢护筒，如起拔力不足采用振动锤配合拔出。重新安装定位导向架，更改定位插销位置，在确保钢护筒没有变形情况下逐节下放3.1m钢护筒至河床面，振动锤配合下振至铣槽槽底，振设过程中根据贯入度来确定钢护筒是否准确对准槽内。钢护筒下放完毕后移除导向架，进行下一根护筒下放作业。平台所有桩基护筒下放完毕后，采用Φ325螺旋管连接各条钢护筒。

（5）护筒振入

护筒振入采用DZ160振动锤。安放振动锤时，首先检查其液压夹头的各通道是否通畅，可维持的油压值是否足够，夹头钢板牙纹是否磨损严重，以确定夹头对护筒壁钢板的有效夹持。将其对位后（检查振动锤与钢护筒同心），开动油泵，使液压夹头供油系统的压力维持在额定的压力上，检查夹头是否夹持稳固，缓慢松钩，测量垂直度，进行点振，测量观察护筒垂直度和平面位置，待钢护筒入土一定深度后进行连续施振，施振至预定标高。在振入的过程中，每次开动振动锤必须首先进行试探性的点振，确认贯入正常，夹持牢固后才能正常施振，每次开动振动锤的时间不得超过5min，以免因通电时间过长而烧坏电机。在施振的过程中随时观测护筒的垂直度，如发现垂直度有偏差，要及时纠偏，避免以后护筒接长或者套入下一级护筒后冲锤无法通过护筒脚的情况出现。另外护筒高出平台面时，在不影响冲机施工的前提下，先不割除护筒，等到冲过护筒脚后，如果不需要对护筒进行跟进后再进行割除。钢护筒平面中心位置允许偏差：±5cm，倾斜度：≤1％。

3、总结

通过充分利用旋挖钻机，钻进速度快，善于钻硬岩的优点，改进了浅覆盖层及裸岩河床面安装桩基钢护筒的方法。突破了传统的处理方式，极大的加快了桩基施工的进程。