某腐蚀性土质环境永久性钢护筒施工技术要点分析

2020-09-09周伟

商品与质量 2020年26期

周伟

湖南交通国际经济工程合作有限公司湖南长沙 410000

1 工程概况

某多孔连续梁桥施工项目桥址地处我国某市，市域范围内纬度整体较高，冬季寒冷且漫长，桥梁需跨越大面积的盐渍土覆盖区域，桥梁下部桩基础结构同时受常年冻融循环及盐渍土强腐蚀作用耦合影响，桩基础存在极高的安全风险[1]。

为了提高桥梁桩基础结构在恶劣自然环境下的抵抗能力，工程上可在桩基础结构外围增设永久性钢护筒结构，用以阻挡盐渍土中强腐蚀性物质对桥梁桩基础的浸透和腐蚀影响，从而延长桩基础结构的正常使用寿命；与桥梁桩基础配套的永久性钢护筒设计长度应与桩基础有效长度匹配，为了保证护筒结构自身的抗变形刚度，应在顶部和底部加装刚性环箍，永久性钢护筒筒身采用强度较高的Q345C级钢材，Q345C级钢材与普通钢材相比，其磷、硫等有害化合物的含量较低，低温条件下的抗冲击性能良好，但价格较高，工程前期投入较大。

此外，为了满足永久性钢护筒的自身耐久性需求，除了保证钢护筒钢板的强度及刚度外，还应强化护筒在盐渍土及冻融循环作用下的耐久性，可在护筒外侧均匀涂抹防锈专用漆，防锈涂层厚度不应低于0.8mm。下图1为用于桩基础围护的永久性钢护筒实体示意图：

图1 用于桩基础围护的永久性钢护筒实体示意图

2 永久性钢护筒制作技术分析

2.1 永久性钢护筒技术原理分析

（1）永久性钢护筒不同于普通的钢围堰结构，普通钢围堰主要辅助桩基础排水施工，无法承担上部结构荷载，而永久性钢护筒结构不仅能够隔离强腐蚀物质，有效控制桩基础周围腐蚀物浓度，还能与桩基础结构共同承受上部结构荷载，对桩基础能起到一定的强度补强作用；

（2）从施工技术原理角度分析，永久性钢护筒可分为先浇永久性钢护筒和后浇永久性钢护筒两种；其中，先浇法强调钢护筒与桩基础施工的同步性，护筒可与桩基础钢筋骨架同步吊装，适用于灌注桩与地系梁连接的工况；

（3）后浇法则钢护筒与桩基础的施工不同步，保持桩基础顶部以下2m范围内钢筋骨架裸露，将桥墩钢筋骨架直接与桩基础外露钢筋焊接，桥墩与桩基础连接完成后，再单独开展永久性钢护筒吊装及浇筑施工[2]。

2.2 永久性钢护筒施工基本流程

为了确保永久性钢护筒的整体质量，本多孔连续梁桥桩基础围护施工项目所用的永久性钢护筒特采用工厂化集中加工的形式，以保证同批次钢护筒质量的标准性和可靠性，现场加工制作应严格遵循现行《钢结构工程施工及验收规范》等施工技术规范。具体施工基本流程详见下图2所示：

图2 永久性钢护筒施工基本流程

2.3 永久性钢护筒施工技术关键点分析

（1）原材料进场质控及下料施工技术关键点。本项目所使用的永久性钢护筒采用工厂统一制作方式，为了保证永久性钢护筒的单体质量及同批次钢护筒质量的标准性，尤其应加强钢板厚度的质量控制要求，并保证板厚与桩基础直径之间的适配性。下表1为进场钢板主材的厚度参数；此外，还应控制好钢板的下料尺寸精度，避免尺寸误差导致卷板及成型过程中出现较大的内应力，而影响结构承载和密封性，下料切割采用全自动切割机完成，以保证切口的平顺性和均匀性。

表1 进场钢板主材的厚度参数

（2）钢材卷板及焊接施工技术关键点。永久性钢护筒筒身需由钢板卷轧而成，为了保证卷板受力的均匀性，应使用专用的卷板机自动完成，正式卷板前应先试卷，及时调整卷板机参数，保证卷板的顺利进行，卷板过程中应同时保持钢板与卷板机的同步性和同向性。焊接是整个加工过程中难度最高的环节，必须引起足够重视，焊接前应妥善打磨处理焊接影响范围的板材，并使用引弧板辅助焊接，引弧板的强度不能小于焊接母材，需要多层焊接作业，不同焊接层的焊渣应彻底清理，焊缝不允许出现咬边、夹渣或未焊透等病害。下表2给出了永久性钢护筒的焊缝质量参考标准时。

表2 永久性钢护筒的焊缝质量参考标准

（3）钢护筒截面校准及加劲构件施工技术关键点。为了保证永久性钢护筒截面的规整性，焊接后应及时校准截面，如果截面偏差超过限定范围应使用千斤顶配合强行矫正；矫正后的钢护筒内部应增设加劲构件，以保证截面的稳定性，加劲处治应遵循“内外结合，适当有度”的原则，先在钢护筒的上下端部增设环向抱箍，同时在钢护筒内采用钢管架设“十字型”支撑架。制作完成的永久性钢护筒应由载重车辆运输至施工现场，在运输及进场堆放时，应单层布置，不允许堆叠摆放，以降低运输阶段荷载扰动对钢护筒的影响[3]。

3 永久性钢护筒施工工艺分析

3.1 永久性钢护筒先浇法施工工艺分析

（1）严格依照施工方案组织先浇法施工，下图3为先浇法施工工艺流程：

图3 先浇法施工工艺流程

（2）施工组织方案。为了保证先浇法施工现场各项施工任务的顺利推进，必须做好现场施工组织工作；委派专业的工程技术人员及机械设备，以满足施工现场对“工、料、机”的要求。下表3给出了本次施工项目的人员机械配备情况。

表3 本次施工项目的人员机械配备情况

（3）永久性钢护筒定位及吊装。钢护筒定位精度直接关系到其功能的发挥，永久性钢护筒应吊装至桩基础顶以下2m附近，且在桩基础钢筋骨架底部焊接定位钢筋；整个吊装过程应匀速缓慢，及时调整钢筋骨架与钢护筒的间距，以避免钢护筒挤压桩基础钢筋骨架。见图4为施工现场永久性钢护筒下放示意图。

（4）永久性钢护筒微调及固定。永久性钢护筒完全穿过桩基础钢筋骨架的定位钢筋后，现场技术人员应人工精平，保证钢护筒与桩基础顶面齐平，且二者中心线偏差应介于-50mm-50mm之间；精平完成后，将钢护筒与定位钢筋焊接，以固定永久性钢护筒，避免因混凝土浇筑后的浮力影响钢护筒的定位精准性。

3.2 永久性钢护筒后浇法施工工艺分析

（1）后浇法施工流程详见下图5所示：

（2）施工组织方案。后浇法施工所需的人员及施工机械与先浇法类似，本文不再赘述。后浇法与先浇法不同的是，后浇法先进行灌注桩施工，施工完毕后，再吊装永久性钢护筒。

图4 施工现场永久性钢护筒下放示意图

图5 后浇法施工流程

（3）桩基础处理。灌注桩施工完成后，对桩头顶部以下2m范围进行后期处理，对桩头进行凿毛修正后，保证钢护筒与桩头接触后缝隙；及时调整桩头裸露钢筋的倾斜角度，彻底清理桩头裸露钢筋外表面，确保其与柱钢筋骨架的焊缝可靠性。

（4）定位、吊装、焊接及浇筑施工。桩头钢筋处理完毕后，吊装柱钢筋骨架，柱钢筋骨架中心线与桩头中心线偏差不能超过10mm；桩头与柱钢筋骨架采用单面焊接，焊接搭接长度不宜低于主筋直径的8-10倍，确保焊缝的焊接强度满足连接强度设计要求；永久性钢护筒吊装过程中，钢护筒中心线应尽量与桩心点重合，二者偏差距离不宜超过50mm，确保钢护筒与桩基础接触面的密封性达到设计要求，以防止混凝土外渗而影响结构的强度和整体性；混凝土浇筑过程应伴随振捣棒插捣，振捣应以表面平整且无泌水现象为宜[4]。