摘要：本文介绍了利用已有钢栈桥及施工平台使用循环式定位架进行海上钢护筒沉放的施工技术和设备配置，并与打桩船沉放护筒工艺进行了技术和经济对比，对施工过程中质量控制进行了总结。

关键词：循环式，定位架，钢护筒，经济对比

abstract: this article describes the construction techniques and equipment configuration of steel casing sinking on sea by using the circulating positioning frame using the existing bridge and construction platform and takes the steel casing sinking by using the piling ship for technical and economic comparison, summarizes the quality control of the construction process.

key words: circulating，positioning frame，steel casing，economic comparison

中图分类号：tn141.2文献标识码： a 文章编号：

1、工程简介

泉州湾跨海大桥a5合同段北岸浅水区引桥基础设计有48根直径1.8m，桩长为19.2m→35.6m的嵌岩灌注桩，桩底标高为-37.0m→-20.6m；设计要求钢护筒内径2.1m，外径2.132m，壁厚16mm，底标高为-21.5m→-14.1m。对于这种大直径长桩，钢护筒的沉放质量直接影响到成桩质量。由于施工区浪高、流急，受风、浪、潮水的影响比较大，如何确保钢护筒的沉放精度（包括平面位置及垂直度）是施工技术的一个难点。

本工程钢护筒使用70t履带吊配合dzp120振动锤振动下沉：先根据平台的型式,设计出合理的定位架；再根据平台的承载能力、定位架的高度、河床标高和履带吊的技术参数，确定首节钢护筒长度，首节长度必须确保第一次下沉后有足够的嵌固深度，同时方便护筒对接；对接成型后二次打设至设计标高。为保证钢护筒沉放的质量及施工过程中的安全，考虑现场实际施工情况，本工程的钢护筒需分两节（永久护筒+临时护筒）沉放。

2、地质情况

表1 北岸浅水区引桥区域代表性地质资料

3、潮流

工程海区的潮流性质为正规半日潮流，呈往复流特征。平均高潮位+3.05m，低潮位-2.70m，大潮潮流流速为1.63－2.21米/秒。

4、钢护筒加工

为保证临时钢护筒与永久钢护筒焊接质量，临时钢护筒下口采用v形坡口。为减小钢护筒沉放过程中的变形,永久钢护筒底口外侧加焊厚20 mm 钢板作为刃脚, 刃脚高50 cm，如图1所示。b016#～b021#墩护筒底标高-21.5～-14.1m，首节护筒（永久钢护筒）长度21.73～14.33m，重量18.143～11.965t，第二节护筒（临时钢护筒）长度均为7.5m，重3.925t。

图1底口刃脚设置方式示意

5、定位架

（1）定位架介绍

为保证钢护筒的准确定位及垂直度，在施工平台顶面及其向下3.5米处各设置一层钢桁架式定位架。上下层定位架内尺寸均为2.2m×2.2m，四角设置8个导向滚轮。

施工时，采用这种定位架进行钢护筒定位和导向，施工方便，操作安全，使用的机具设备少，同时对永久钢护筒的防腐涂装层基本没有破坏。

定位架主要作用：保证钢护筒在指定坐标处，在自重作用下及在连续施振时能够垂直入土下沉。

定位架构造如图2，骨架采用双拼[20b槽钢，竖向剪刀撑采用[20b槽钢背靠背焊接。

图2定位架构造图 图3定位架变形图

（2）变形分析

如图3，定位架受横向50kn冲击力情况下，最大变形量为2.1mm，满足结构安全要求。

（3）定位架的固定

定位架自身的安放定位将直接影响到钢护筒定位的准确性，因此定位架的移动安装应选择在风速比较小的天气（风速小于6级）进行起吊安装。在实际操作中，根据定位架的尺寸和待沉护筒的坐标，确定定位架边线并预先在施工平台的次梁上焊四块限位板，将起吊的定位架靠在限位板上即可实现快速定位。

安装精度要求：平面偏位≤±5mm；倾斜度≤1/500。定位架就位后，根据定位架上的十字线，使用gps复核定位架中心是否与钢护筒中心在精度要求范围之内。如不满足，用千斤顶进行微调。确定定位架位置，用门式卡板及侧向限位板将定位架固定在施工平台上的次梁，以确保定位装置的稳定，同时也便于拆卸。

图4 定位架平面位置测量

6、振动锤

本工程所用dzp120免共振变频电机振动锤配备具有自主产权的变频耐振电机，配合变频器和能量转换器实现快速软启动和软停机，避免机械共振现象的产生。

表2dzp-120免共振变频电机振动锤参数

振动锤应按其激振力p和钢护筒插打时桩周土体对护筒的动摩擦阻力r=fuh进行验算。计算得到护筒最大动摩阻力r = 980kn, 钢护筒和锤重约340 kn,故理论上需要激振力大于0kn（980kn-340 kn）, 因此采用dzp120振动锤最大激振力为786kn> 0kn,满足施工要求。

7、钢护筒沉放

施工工艺流程：施工准备→施工测量→安装定位导向架→起吊钢护筒→首节振动下沉→测量校核→第二节接长、焊缝检验→第二次振动下沉至设计标高。

（1）首节护筒沉入

1）70吨履带吊起吊永久钢护筒，垂直立放在定位架内，移动吊钩调整钢护筒的垂直度，由两根长1.2m水平尺全程校核，反复调整至满足要求，钢护筒徐徐下放至泥面，自重下沉。若水流较大，可让护筒底口向上游偏移2～5 cm，以抵消水流冲击护筒的偏移。

2）钢护筒自重下沉稳定后，将吊钩改挂dzp120振锤，使其下端的液压夹持器夹紧钢护筒顶端，开始打设，观测垂直度，如若倾斜，立刻调整，直至沉至定位架上方约80cm处，便于焊接临时护筒。

3）在振动过程中，振动锤主体、夹桩器必须连接可靠，其中心与护筒中心、钻孔桩中心尽量保持在一条直线上，避免偏心激振，偏差控制在5cm以内。

（2）第二节钢护筒沉放

1）临时钢护筒壁厚10mm，外径2132mm。

2）吊装临时钢护筒、测量、对位、焊接。

3）焊接完毕后，吊锤，夹具夹紧临时钢护筒。

4）开始振沉钢护筒，观测垂直度，如若倾斜，立刻调整，直至沉至设计标高。

图5 钢护筒打设

8、与打桩船沉放钢护筒工艺进行对比

打桩船沉放钢护筒施工工艺流程为：打桩船移船→吊点连接→起桩→立桩→稳桩→振动锤夹桩→测量定位→沉放至设计标高。

优点：

（1）打桩船起吊能力强，可一次性将永久钢护筒和临时钢护筒整体起吊并插打到位，不存在现场焊接临时钢护筒的问题。

缺点：

（1）海上风大浪急，中小打桩船自身稳定较难，钢护筒平面位置和垂直度较难控制。

（2）定位控制较难，若无法准确定位，需将钢护筒拔起重新定位插打，施工成本高，经济效益差。

（3）工程量小，打桩船效益较低

本合同段工程仅有48根钢护筒需海上打设，工程量小，租用打桩船及其配套船机，经济性不高。由于钢护筒入泥后的承载力不足以直接在其上搭设钻孔施工平台，因此需在每个承台处搭设一座结构的钻孔施工平台。如此施工顺序，将对已沉钢护筒的位置、垂直度形成影响，同时不利于施工安全。

若先搭设施工平台后沉放钢护筒，则可直接利用该平台，不仅大大提高了沉放精度和施工安全性；使用沉桩设备大大简化，变水上施工为平台施工，操作简便；同时配备两个定位架，循环周转使用，大大降低了施工成本。

综上所述，搭设钻孔施工平台配以循环式定位架进行海上钢护筒沉放施工是最佳的选择。

9、质量控制及注意事项

（1）根据钢护筒沉放顺序分层装船装车，减少二次倒运。装运钢护筒采用多垫堆放，垫木均匀放置。用绳索紧固，防止滚动；

（2）钢护筒堆存形式应安全可靠，避免产生轴向变形和局部压曲变形；

（4）钢护筒吊运时应使各吊点同时受力，徐徐起落，减少冲击，所用钢丝绳用麻绳包裹好，避免防腐层破坏；

（5）钢护筒插打施工过程中停顿时间应尽可能短，以防止停顿时间过长，桩周土壤恢复造成插打困难。

10、结语

经检查，本合同段48根钢护筒沉放施工质量和经济性达到了较好的效果。钢护筒平面偏位合格率100%，倾斜度最大为1/230，平均倾斜度为1/250，满足设计及规范要求。实践证明，在浅海湾环境下，采用该施工方法能够保证施工进度，满足钢护筒沉放精度要求，在施工中践行降本增效，经济效益好，在同类工程中具有较高的推广价值。

作者简介：王文兴（1980-），男，福建南平人，工程师，主要从事港口及航道工程专业工作。下载本文