复杂条件下大直径钢护筒精确栽设的关键技术

徐朝锐

（中国葛洲坝集团第五工程有限公司， 湖北 宜昌 443000）

1 工程背景

泸州市安富第二过江通道（邻玉长江六桥） 主桥MP4#墩施工位置处于江中央，紧邻航道，水流湍急，洪峰过境最大流速超过20000m3/s，水位最大涨幅12.2m。最大钻探揭示河床卵石覆盖层达7.3m。承台下共有25 根水下桩基，所有桩基础均为嵌岩桩基础，桩基直径均为3m，设计桩长均为40m。水上桩基施工主要采取利用水上船舶搭建钢桁架施工平台，在浮式平台上下放25 根钢护筒栽设固定，然后将钢桁架平台提升至钢护筒顶固定，完成浮动平台向固定平台的体系转换，最后在平台上施工桩基。

难点分析，通常的钢护筒定位下放是采用限位装置，即在平台面钢护筒的定位位置，调节好钢护筒的垂直度后，将钢管通过型钢框架固定到平台的横梁和纵梁上，然后直接插打护筒入河床进行固定。但此种定位方法适用的钢护筒下放长度短、水流流速慢，地质条件多为在长江下游的平原地区等地质水文条件好的情况，本项目由于其复杂的地质水文条件的特殊性，钢护筒的精确定位栽设存在以上难题需要克服：

1） 长江上游水流湍急，在急流中下放钢护筒，受水流的作用钢护筒在水中会随水流方向发生偏移，因此容易发生偏位；2） 施工区域水位深，最长的钢护筒下放长度超40m，单靠浮式平台上层的单点锁定，护筒在下方自由端很容易发生倾斜；3） 长江上游的卵石覆盖层较厚，本施工区域最深达7m 以上，钢护筒在卵石层中插打跟进的过程中，容易受卵石的影响插打不进或发生倾斜。

2 施工关键技术

2.1 护筒定位装置的改良

现有的国内的常规导向定位架一般为钢桁架结构，其存在的缺点就是定位精度不高，施工效率较低，并且在钢护筒振动下沉的过程中可能发生移动等问题，MP4 第一批钢护筒下放就是采用的工字钢焊接的矩形框来作为限位固定框架，但其使用效果不是很理想，测量钢护筒定位偏差最大达到20cm。

通过充分的研究和查阅相关资料，利用现有的工程材料及施工条件，研究制定了一种新型的限位桁架+顶推调节装置为一体的钢护筒下放定位、调节装置，合理利用现有条件，浮式平台上下层间距7m，利用现有的浮式平台及工字钢焊接两个定位框架，定位框架与平台一体，有效的克服单独制作定位框架在钢护筒下放过程中容易发生移动的问题。利用钢板制作了8 个机械式千斤顶，分别设置于两层钢桁架预留孔位上下方，此导向装置优点在于钢护筒下放过程中可利用8个独立运行的机械式千斤顶卡住钢护筒实现定位，同时又可以通过松紧千斤顶实现微调纠偏，保证护筒下放的垂直度。

2.2 超长护筒水中下放的倾斜控制

限位桁架图

限位调节装置工程实例图

MP4 护筒最大下放长度超40m，虽上部采用了7m 双层的定位调节框架，但相对于护筒的下放长度，下放过程中的护筒自由活动端长度仍然较大，在长江上游水流流速湍急的冲击下，护筒自由端很容易被水流冲偏，因此在护筒下放至河床面的过程中，应充分考虑水流力的影响。本项目利用已有的卷扬机及固定滑轮，在钢护筒下放的过程中，根据水流的流速预先算出护筒下放时相对于导向定位框架的预偏值及预偏方向，在平台上安装固定滑轮，通过牵引卷扬机来达到抵消水流力对钢护筒下放的不利作用，做到随时纠偏。

2.3 护筒在卵石层中插打跟进的质量控制

经水下地形勘测，MP4 处卵石层厚度达7m 左右，且存在部分大型漂卵石。护筒在用冲击钻冲孔，振动跟进时，若未采取有效措施，凸起的大型漂卵石很有可能造成钢护筒下沉受阻、护筒倾斜。为解决冲击卵石层成孔形成的空隙较多、易留卵石凸起，孔壁较松散易塌孔等问题，现场基于冲击钻孔存在一定扩孔率的原理，在钢护筒着床后，采用先冲击扩孔随后钢护筒插打跟进的工艺，先使用与钢护筒内径较为接近的冲击钻头进行冲孔作业，一方面可达到对孔底较大卵石进行破碎的作用，还起到了将钢护筒周围卵石层往外推挤使钢护筒顺利下潜的作用。

3 结语

通过对钢护筒的栽设全过程进行难点分析和逐一采取技术解决措施，MP4 的25 根钢护筒下放定位精度明显提高，基本上控制偏差在5cm 以内。本课题成功克服长江上游地区深水急流、厚卵石覆盖地质等不良条件对钢护筒栽设的影响，其对护筒的定位调节、及水中下放以及穿透卵石层的栽设技术可为后续类似工程提供经验参考。