压力顶升法拔除大直径基桩钢护筒施工技术

冯 博 张 伟

(中交二公局第二工程有限公司，陕西 西安 710119)



压力顶升法拔除大直径基桩钢护筒施工技术

冯 博 张 伟

(中交二公局第二工程有限公司，陕西 西安 710119)

结合鳌江特大桥的工程地质条件，分析了该桥21-2号主墩大直径基桩钢护筒拔除施工的难点，并从密封装置加工、顶升装置调试、密封腔加压测试、钢护筒吊装等方面，介绍了压力顶升法拔除大直径基桩钢护筒的施工工艺，为类似工程施工提供借鉴。

斜拉桥，压力顶升法，基桩，钢护筒

1 概况

1.1 工程概况

鳌江特大桥主桥为双塔双索面叠合梁斜拉桥，其主跨跨径为320 m，21号主墩位于平阳侧，里程桩号为K330+956。主墩承台下设38根直径为2.5 m的钻孔灌注桩，设2个备用孔。基桩钢护筒直径2.8 m，壁厚20 mm，基桩采用ZJD4000型气举反循环钻机进行成孔。21-2号基桩钢护筒顶标高+6.75 m，底标高-45.09 m，钢护筒长51.84 m，设计桩长106.7 m，钻机在钢护筒内钻进过程中出现卡钻无法正常钻进情况。

1.2 工程地质情况

1)地形地貌。鳌江特大桥总体呈南北走向，横跨鳌江口。桥梁起点位于鳌江北岸的平阳县墨城镇，墨城镇一带为山区丘陵，在本桥位处主要为丘陵。桥梁终点位于鳌江南岸的苍南县龙港镇，为沿海平原及潮滩，平原地势平坦，河网交错。桥址区位于海积平原，地势平坦、开阔，鳌江两岸池塘密布，地面标高2.0 m～4.0 m。

2)地层岩性。桥址区主要为沿海海积成因平原区，表层分布全新统上组海积粘土，灰黄色，可塑，鳌江水域缺失该层，其下为全新统上组海积淤泥质粉质粘土，黄灰色，流塑。场地上部为全新统中组海积淤泥质粘土及淤泥，灰色，流塑，层厚较大；中上部为全新统下组冲海积粘土，灰色，流塑。

2 施工难点

1)基桩直径较大，基桩钢护筒变形较大，处理难度较大。

2)行业内先前较少采用压力顶升法处理变形钢护筒的案例，基本无可借鉴的施工经验和机械设备。

3)由于顶升钢护筒所需压力较大，对于连接面焊缝质量要求较高。

4)鳌江特大桥21号主墩处地质情况较为复杂，无法精确计算顶升所需施加的压力值。

3 钢护筒打设情况

21-2号基桩钢护筒采用600 t浮吊配合振动锤进行打设，在打设至底口标高-38.7 m(距离设计标高-50 m差11.3 m)时钢护筒进尺困难，后采用打桩船补打，最终打设至标高-45.09 m(距离设计标高-50 m差4.91 m)，钢护筒不再进尺，最终该钢护筒长度为51.84 m。

4 21-2号基桩施工情况

1)21-2号基桩于2016年3月8日开钻，钻头直径2.58 m(包含活动块)，2016年3月9日凌晨3:00钻至孔底标高-24 m(孔深31 m)位置时出现卡钻情况，无法钻进，后将钻头提出；

2)2016年3月9日～2016年3月11日，更换钻头直径(2.5 m～1.5 m)，仍然出现卡钻情况，无法钻进；

3)为不影响其他基桩正常施工，2016年3月12日决定将该孔位处钻机移至21-18号桩位进行施工；

4)2016年3月13日下午潜水员对孔内情况进行摸查，钢护筒壁有明显刮痕，初步判定护筒有变形情况，但由于钢护筒周围有泥，无法具体判断钢护筒变形情况。

2016年3月15日上午，对主桥21-2号基桩进行了超声波成孔检测，检测结果显示东西断面从31 m深处护筒直径开始变小，至39 m深时钢护筒直径变小至约2.2 m。而南北断面由于受钢护筒壁淤泥影响，此断面钢护筒直径变化显示不清楚。

根据钢护筒打设时的异常情况、钻孔情况、潜水员潜入摸查和超声波成孔检测分析，初步判定在钢护筒打设过程中遭遇大粒径孤石，致使钢护筒打设困难，并出现变形情况。

根据以上检测及分析结论,并经研究讨论后,拟对已变形的钢护筒进行拔除作业并在原位重新施打新的钢护筒。

5 钢护筒拔除方案

21-2号基桩钢护筒采用压力顶升法拔除，其工作原理如下：对变形的钢护筒上部进行密封，利用高压气泵或高压液泵对其顶部密封腔施加一定的压力，利用作用力和反作用力的原理，将钢护筒从桩位处顶升出来。

千斤顶的工作原理：扳手往上走带动小活塞向上，油箱里的油通过油管和单向阀门被吸进小活塞下部，扳手往下压时带动小活塞向下，油箱与小活塞下部油路被单向阀门堵上，小活塞下部的油通过内部油路和单向阀门被压进大活塞下部，因杠杆作用小活塞下部压力增大数10倍，大活塞面积又是小活塞面积的数10倍，由手动产生的油压被挤进大活塞，由帕斯卡原理知大小活塞面积比与压力比相同。

将压力顶升原理与千斤顶工作原理进行对比，这样可以更形象的理解压力顶升原理。

5.1 施工流程

压力顶升法施工流程见图1。

5.2 压力顶升法施工

1)顶升钢护筒所需压力计算。21号主墩除2号基桩，其余基桩均已施工完毕，场地满足钢护筒拔除要求。21-2号基桩钢护筒上承重梁牛腿已割除。根据以往类似工程经验，先往21-2号基桩钢护筒内灌入20 m深的淤泥质粘土，后再灌入4 m深中粗砂。同时在21-2号基桩钢护筒顶口位置焊接吊耳。

根据顶升法的施工原理可知，钢护筒拔除需要克服钢护筒与土之间的摩阻力以及钢护筒自重。主桥21-2号基桩钢护筒直径2.8 m，壁厚为20 mm，顶标高+6.75 m，底标高-45.09 m，长51.84 m。21号桥墩处河床标高约为-3.5 m，21-2号基桩桩位处地质钻探孔为后期补勘的钻探孔(编号：ZKS106A)，钢护筒穿过淤泥层进入粉质粘土层。

2)密封装置加工和安装。密封装置采用圆台体形式，上下顶面均采用法兰连接的方式进行连接，在专业加工厂进行定制加工。为了保证施工安全，下底面与钢护筒进行焊接加固处理(见图2)。

3)混合动力顶升装置调试。为保证施工顺利进行，在施工前需要对混合动力设备进行调试，重点对油泵、管线进行保养和调试，保证设备的正常运转。

4)密封腔加压测试。根据计算可知，顶升装置需要克服摩阻力和钢护筒自重为9 115.28 kN，预计初始压力值为2.44 MPa,必须对密封钢护筒和上封盖组成的密封腔进行加压测试，防止因密封腔不密封而造成安全事故的发生。

5)加压、顶升。21-2号基桩钢护筒分3次拔除，每次长度约为13 m。顶升前先往钢护筒内灌砂、水至钢护筒顶预留5 cm～10 cm高度，以满足密封装置的焊接安装，通过加压设备逐步对密封腔加压，达到计算所需的初始压力值，钢护筒开始缓慢上升，然后保持恒压，直至钢护筒上升至埋深2 m～3 m位置时开始适当的减压，防止钢护筒冲出，出现安全事故(见图3)。

6)钢护筒吊装、运离。顶升施工完成后，钢护筒拔出至设计长度，将钢护筒割除，采用100 t履带吊和平板车配合施工，将废弃钢护筒运离施工现场，运至材料堆放区域。

6 结语

通过压力顶升法对大直径基桩钢护筒拔除的实践，积累了一定的钢护筒变形处理的经验，为以后遇到类似情况提供了一种处理办法，同时也给行业内出现类似情况的工程提供一定的参考价值。

[1] 高怀宇.建筑施工中的地基处理技术初探[J].建设科技,2016(14)：79-80.

Construction technologies of pressure lifting method removing large-diameter foundation pile steel casing

Feng Bo Zhang Wei

(China Communication 2nd Bureau 2nd Engineering Co., Ltd, Xi’an 710119, China)

Combining with Aojiang extra-large bridge engineering geology conditions, the thesis analyzes construction difficulties of removing 21-2# major pier large-diameter pile foundation steel casing, and introduces construction technologies of pressure lifting method removing large-diameter pile foundation steel casing from aspects of sealing device prefabrication, lifting device adjustment, sealing chamber pressure testing and steel casing hoisting, which has provided some guidance for similar engineering construction.

cable-stayed bridge, pressure lifting method, pile foundation, steel casing

1009-6825(2017)12-0157-02

2017-02-13

冯 博(1983- )，男，工程师

U443.1

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