浅析小浪底库区黄河特大桥永久钢护筒沉设工艺

李勇

江苏省交通工程集团有限公司 江苏 南京 210000

1、工程概括

黄河特大桥位于河南省三门峡市渑池县南村乡境内小浪底库区，黄河特大桥是渑垣高速公路的控制性节点工程，大桥呈南北走向，全长1760m，总宽33m，分双幅布置。主桥桩基础共计112根，为桩柱一体结构，其中桩基直径2.5m，长为40米～65米之间，永久钢护筒段直径3m，长65m，桩柱总长在105～130m之间。

2、钢护筒卷制施工

永久钢护筒采用Q345C卷材卷制，每节按15米长度控制，单节28吨。采用Ф4260～Ф3620螺旋焊管机卷制，自动埋弧焊接，从而保证了钢护筒的外周长、椭圆度、平整度及成品的外形尺寸。

3、钢护筒防腐

钢护筒均按抛丸除锈工艺进行表面处理，将构件表面的氧化皮、锈斑、铁屑、油脂、灰尘和固体污染物等彻底除净。除锈等级达到设计要求的Sa2.5级。

采用高压无气喷涂，压力控制范围10MPa～20MPa之间，压力范围与涂料粘度、成膜厚度、喷枪移动速度等因素而定，这里不再赘述。

4、钢护筒运输

钢护筒加工经质检人员和监理工程师验收合格，平板运输车将钢护筒运送至水上施工平台。在钢护筒的上、下口采用两根[16焊接十字支撑，增强钢护筒抗变形能力，也防止运输过程出现失圆现象，首节钢护筒底口进行加劲，设置刃角减小沉桩阻力。

5、导向架设计制作

沉设施工前，在水上施工平台上设置导向定位架，为双层导向，顶层导向在水上平台顶面，底层导向设置在平台第二道支撑桩平联管位置，两层导向间距12m，采用千斤顶调节导向结构。

定位导向架采用履带吊吊装移位，锚固在钻孔平台的预留钢护筒顶口位置，导向架与下部桁架通过螺栓相连，以确保导向装置稳定，同时也便于拆卸。采用这种方式导向架固定，施工方便，调整容易，操作安全，使用的机具设备少，比较经济。

导向架的下端采用“井”字形型钢固定在平台周边的钢管桩的上下平联上，先将导向架井字架焊成整体然后固定在平联上。

导向装置内设置有供钢护筒定位、纠偏、调整的千斤顶和锁定装置。对钢护筒进行微调定位、施沉过程中纠偏、调整的调节装置。

上层导向架采用双拼H型钢588×300，由于平台离河床较高，首节钢护筒利用导向架支撑框吊挂支撑在钻孔平台上，方便钢护筒的接长。

6、钢护筒沉设施工

6.1 测量定位

施工前，精确放样永久钢护筒中心线，微调定位导向架的千斤顶限位，控制沉设时平面坐标和竖直度。

6.2 钢护筒吊装

起吊时顶端吊点采用两点吊装，底部吊点采用单点吊装，这样可以减小永久钢护筒变形。

6.3 钢护筒对接

永久钢护筒节段长度15米，现场拼接沉设。

单节吊装时，同时起吊顶口和底口吊点，钢护筒吊离平台面1.5米时，然后起升顶部吊点，底部吊点保持不动，使钢护筒由平卧变为斜吊，再慢慢起吊到与平台成90°后，解除底部吊点，拆除内底部十字撑，并割除外部吊耳，然后垂直起吊钢护筒入孔。

沉设前，利用定位导向架千斤顶导向锁定装置调整钢护筒竖直度，在钢护筒上焊接倒挂牛腿，使首节钢护筒固定在导向架支撑框上。

130t履带吊配合120t龙门吊吊起第二节钢护筒，与前节钢护筒进行对接。在底节钢护筒顶端焊接14mm厚钢板定位，起吊二节钢护筒，松钩下落，使之与前节精准对接，微调竖直度和接口错缝，满足要求后焊工分段焊接。采用二氧化碳气体保护焊焊接合格后进行下一道作业，对每道焊缝进行检测，最后进行防腐施工。

6.4 钢护筒下沉

龙门吊吊起接长后的钢护筒，割除钢护筒吊耳与挡块，垂直立于导向架内，调整好平面坐标和竖直度后，松钩下落，慢慢下放钢护筒至河床顶面，待钢护筒自重被土层摩阻克服不下沉后，稍等约15分钟以上时间再解钩，防止钢护筒才下去，河床短时间有较大冲刷，导致钢护筒产生不均匀下沉。

解除顶端吊点，履带吊吊起400吨液压振动锤，安放振动锤时必须对中，将液压夹持器和永久钢护筒壁夹紧。挂辅助钢丝绳，使下端夹持器套在钢护筒顶端。

最终检查平面坐标和竖直度，启动振动锤，先进行点振下沉，确保钢护筒稳定入土，然后再连续施振沉设。沉设中随时观测定位导向结构变形情况，根据测量值进行微调，保证钢护筒平面坐标和竖直度在允许范围内，严禁盲目沉设。当钢护筒顶端距平台顶面约1m时，停止沉设将振动锤和液压夹持器吊离钢护筒。

钢护筒沉设过程中，在岸上设置两台全站仪跟踪观测钢护筒的平面坐标和竖直度，若偏差超出规范要求，迅速通知作业人员停止施振，采取措施调整合格后再继续沉设。

钢护筒需将多余部分现场割除。钢护筒高度较高，为保证其施工稳定性，钢护筒安装经检测符合设计要求后，在每道系梁位置焊接横向联系钢管，待系梁施工时再予以割除。钢护筒允许偏差：平面控制±5cm，倾斜度≤1/220。

7、钢护筒施工注意事项

永久钢护筒沉设施工应选择在低水位进行，沉设前入土深度应能满足钢护筒自立性需要，避免在水流冲击力下产生偏位。

钢护筒沉设施工过程中，停顿时间必须缩短，控制钢护筒焊接作业时间，以防停顿时间过长，钢护筒周围土壤恢复造成沉设困难。因本桥处于小浪底库区，桥位处地质情况极为特殊，存在硬土夹卵石层等，分布极不均匀，一旦在此地层内停止下沉，再次沉设将非常困难，因此永久钢护筒插打施工必须连续进行，除永久钢护筒对接焊接及机械原因外，任何情况下都不得停顿，尽量一次沉设到位。

当钢护筒遇到紧密坚硬地层时不再下沉，或下沉极慢，振幅增大，甚至跳动；当振动锤达到最大功率钢护筒仍不能继续下沉，则说明阻力已大到无法使钢护筒振动下沉，应停止施振。

结束语

由于永久钢护筒对接作业时间长，因此必须考虑恶劣天气对施工的影响，钢护筒吊装及对接作业时应选择晴好天气，采取有效预控措施，确保施工安全。