桥梁工程中抗震钢护筒施工技术研究论文
摘要：针对某桥梁工程的地质特点，可采用钻孔后安装钢护筒法、双层护筒法与井点降水开挖法等桩基施工方法，对这三种桩基施工方案的可行性和经济性进行对比分析，最后决定采用灌注桩钢护筒施工技术，对其施工工艺和施工方法进行了分析，结果表明，该技术在此桥梁工程中的应用效果显著，能有效缩短施工工期，降低工程成本。
关键词：大直径；抗震钢护筒；施工方案
1工程概况
某桥梁工程跨越某河河谷处，采用三塔双索面自锚式悬索桥，索塔基础采用φ2.5m钻孔灌注桩，桩长76m，每个索塔塔柱下均布置16根钻孔桩，系梁中心处布置1根，每个索塔共计33根，桩径为2.5m，桩长76m，承台基础施工采用围堰筑岛方式，河道回填后，顶标高高于设计桩顶达7m。在施工护筒前需要埋深临时护筒进行桩基施工，桥址处的地震动峰值加速度为0.2g（基本烈度8度），抗震设防类别为甲类，索塔桩基础均设置抗震钢护筒，顶部均焊接板条，以增强钢护筒与承台的连接性能。
2桩基工程分类
根据《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50—2011）规定，直径大于或等于2.5m的钻孔灌注桩为大直径桩。因本桥桩基直径d=2500mm，所以为大直径桩基。
3施工方案比选
目前，常用大直径抗震护筒施工方案有三种：钻孔后安护筒法、双层护筒法与井点降水开挖法。具体施工方案如下：
3.1钻孔后安装钢护筒法
（1）方案简介先钻孔后安装钢护筒，0~17.5m孔径为2.7m，17.5m以上设计桩底孔径为2.5m，灌注桩施工完毕后在永久护筒外侧注浆，填满护筒外侧。（2）方案可行性施工便捷、容易控制，根据注浆量以及注浆压强控制护筒外侧压浆密实，护筒内侧不会夹泥，保证灌注桩质量。（3）经济性注浆成本低。
3.2双层护筒法
（1）方案简介采用双层护筒法，先插打直径为2.9m，长为7m的外护筒，然后在外护筒里面插打直径为2.7m，长为17.3m的抗震钢护筒，待插打下沉到设计标高后切割、拔出虚桩部分的7m内护筒，再进行钻孔桩施工。（2）方案可行性保证钢护筒两侧密实，但插打钢护筒桩斜率不易控制，打护筒如遇坚硬地层，护筒底部容易卷边，切割护筒时属于地下作业，所处水位较高，施工较危险。（3）经济性打、拔护筒费用非常高。
3.3先开挖基坑后降水
（1）方案简介先开挖基坑然后施打10m钢护筒，后钻孔。首先，开挖之前需要对基坑进行降水处理（本工程考虑轻型井点降水法），然后放坡开挖，施工灌注桩，井点降水需要一直持续到承台施工完毕才能停止。（2）方案可行性开挖后由在地上操作施工改为地下施工，此行为存在安全隐患并且因其空间的制约会影响施工进展，造成严重的后果。机械进入基底施工因需要下坡路而与井点降水产生冲突，导致该处不能达到降水的目的，开挖后施打钢护筒对基坑侧壁会有扰动，存在基坑塌壁的危险，所以灌注混凝土就不能满足泥浆外运的要求。（3）经济性降水周期较长，费用较高，安全不能保证。综上所述：方案一施工能够满足要求并且施工便捷，施工工期较短，成本也较低；方案二施工周期较长，不易保证施工质量，并且费用较高；方案三施工困难不易控制基底，作业面小也较危险，无法满足灌注桩施工要求。因此，在保证本工程质量的前提下，根据方案的可行性以及经济性建议采用方案一进行灌注桩钢护筒施工。
4施工过程
4.1钢护筒的定义、作用及要求
（1）钢护筒的定义在进行回旋钻孔、旋挖钻孔与冲孔的过程中，由于土质不稳定，施工钢筋混凝土护壁存在较大难度，所以采用钢质的护壁对孔桩进行保护，防止塌孔影响施工进度及安全。（2）钢护筒的作用能稳定孔壁，防止塌孔，还可以隔离地表水，导向钻头，固定桩位与保护操作原地面等。（3）钢护筒的要求钢护筒就是根据孔桩的大小用铁皮箍成的一个圆形的两头都是空的桶，一般比桩径大20～40cm，埋置深度视土的性状而定，平面位置的偏差不得大于5cm，倾斜度小于1%。
4.2抗震钢护筒的选材
护筒各类钢材均采用Q345D号钢，钢材质量应符合《低合金高强度结构钢》（GB/T1591—2008）的规定。焊接材料应符合现行国标的规定，必须选择强度达500MPa以上的焊条。无论是主材还是辅材的`质量，均要达到国家对其提出的标准与要求并配有《质量检验证明书》。
4.3抗震钢护筒的制作
（1）严格控制钢护筒内径为2.5m，钢护筒的直径误差控制在0～1cm内。钢护筒加工总长为10m，长度误差控制在0～1cm内。（2）钢护筒内壁需要焊接环形钢板，板厚2.5mm，板宽30mm，环形钢板沿钢护筒长度方向间距为300mm。环形钢板的位置处于图纸上标明的护筒切割线下150mm。钢护筒的焊接形式采用单边V形坡口。（3）钢护筒需要设置临时吊耳，方便护筒起吊、装卸。（4）钢护筒采用涂层防腐，涂层设计年限为30年，涂层前钢护筒的除锈及底漆的质量要求应按照国家现行标准规范进行。
5抗震钢护筒的安装
（1）钢护筒入孔吊筋必须保证4根，根据控制平台标高位置，准确计算并确定长度及焊接位置，确保钢护筒位置标高准确。吊环钢筋的搭接长度采用满焊缝，固定钢护筒的横担要有足够的强度及刚度，横担支点要平，卡环要牢，避免钢筋吊环高程偏差、横担支点不平及卡环不牢而导致的钢护筒整体倾斜及上浮的现象。其后，固定钢护筒孔口时，采用4根注满混凝土的钢管穿入连接到钢护筒的吊筋，然后将钢护筒吊挂在孔口。（2）钢护筒安放要对准孔位，其顶面标高和平面位置的误差均不得大于5cm，就位后要牢固定位，以免在灌注混凝土过程中钢护筒发生位置偏差。（3）为保证抗震钢护筒与钢筋笼安装时不互相影响，安装钢筋笼前先下放4根临时钢管，钢管需要伸入钢护筒顶部1m，混凝土施工完毕后取出钢管，既保证了钢筋笼的保护层不受损坏，也保证了钢护筒与钢筋笼之间互不影响。
6桩侧注浆
（1）注浆设备（每班组）：注浆泵（两台，一台注浆，一台备用），浆液搅拌机，储浆桶，注浆管路，12MPa压力表，球阀，溢流阀与16目纱网。注浆泵必须配备卸荷阀，限定压力为8～9MPa，注浆泵最大流量不宜超过75L/min，为确保压浆过程中不因机械事故而停顿，压浆设备必须有备用件。（2）注浆管采用壁厚2.5mm，φ25mm的钢管，直管置于钢护筒外侧，钢管材料需满足强度要求。（3）注浆单元采用6根竖向直管沿钢护筒四周均匀布置，布置两层，每根注浆管在管底处对称布置2个注浆孔。（4）注浆孔直径为8mm，每个钻孔单独制作，形成单向阀作用，防止注浆孔堵塞。
7结语
通过对抗震钢护筒施工方案的比选研究，结合工地现场条件、工期要求、地质情况及成本分析等，用科学的方法选择设备和工艺，在保证质量、工期、安全的情况下达到最佳的效益，可以大幅度地提高施工效率、保证安全性并降低工程成本。通过以上施工方案，在施工过程中保证了桩基抗震护筒与桩基周围的摩擦力，确保了桩基与抗震护筒的整体性，保证了工程质量及安全。
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