压力顶升法拔除桥梁桩基钢护筒工艺

唐 寅

（中交二航局第四工程有限公司， 福建 福州 241000）

1 背景

福州洪塘大桥东起仓山区建新镇，跨越乌龙江，西至闽侯县上街大学城一带，是连接福州市仓山区与闽侯县上街大学城的重要交通枢纽，洪塘大桥拓宽改造工程采用保畅通的前提下，同轴线位置拓宽改建新桥、拆除老桥，路线总长约2.2078km。原设计预留与上街大学城一带的洪塘互通匝道桥，后因设计变更，取消洪塘互通，桥梁桩基位置改变，已施工21-4#桩基钢护筒需要拔除。

2 21-4#桩施工情况

钢护筒规格：直径Φ2500mm

壁厚δ22mm

长度18000mm

桩基位于河道浅滩区，护筒内土质如下：中砂层（松散～稍密）灰色、灰黄色，松散～稍密，局部呈中密状，标贯实测击数5-～15，平均11.21击，湿-饱和，成份以石英、长石颗粒为主，粒径大于0.25mm的颗粒约占60%，含10～15%的泥质，局部夹有个别砾石。

3 钢护筒拔出工艺的选择

针对拔出钢护筒常用的方案进行对比分析表如下：

序号方案名称方案简介 优点 缺点 备注1振动锤直接拔除法使用浮吊配合高频率振动锤拔除变形的钢护筒。操作简单、施工进度快成功率极低经过估算21-4#桩基钢护筒为打桩船施工所受摩阻力约1500t左右，常规浮吊配合振动锤无法进行拔除。2潜水员水下切割法将钢护筒内淤泥清除并降低泥浆的比重，通过潜水员潜入钢护筒需割除区域进行切割，利用电磁铁配合吊机将变形的钢板取出。投入成本较低施工进度较慢；施工安全风险及大，处理不彻底较易产生残余护筒，严重影响后续正常施工21-4#桩基钢护筒壁厚较厚，且埋设地质主要以粉砂层为主，造成潜水员施工难度大，工作风险大，材料浪费较严重。3冲击钻冲磨法向钢护筒内回填石头，通过冲击钻将钢护筒冲磨形成孔道，循环回填石头，循环进行冲击。操作简便施工进度及慢；施工风险大，较易出现卡钻现象，施工成本极高，且钢护筒无法回收利用21-4#桩基钢护筒壁厚2.2cm,入土长度约11m。冲击钻施工过程中需循环回填石头，通过冲击钻冲击将钢护筒磨碎，工效较低，而且易出现卡锤的风险。类似情况：港珠澳大桥CB03标45-5#桩，桩径2.2m，桩长84m，护筒长约67m，当钻至约45m时，由于钢护筒变形无法进尺，最终采用冲击钻成孔工艺，成孔时间达6个月。4压力 将钢护筒上部密封，低碳节能、对钢护筒的焊

顶升法先后利用高压液泵、高压气泵对其顶部密封腔加一定的压力，利用作用力与反作用力的原理，将钢护筒从原地面中顶升出来，达到钢护筒快速、安全、无损回收的目的，回收后的钢护筒可再次使用充分体现绿色施工、循环经济的理念。环保；施工进度快；施工工艺安全可靠；回收成功率较高接质量和强度要求略高。

经综合分析，确定选用方案4：压力顶升法拔除。

4 压力顶升法工艺

压力顶升法拔除工作原理如下：将钢护筒上部进行密封，利用高压气泵或高压液泵对向钢护筒内加水或加气，增加整个钢护筒内压力，利用向上的气压力，克服土的摩阻力与钢护筒的自重，将钢护筒从桩位中顶升出来。

针对21-4#钢护筒，计算顶升力如下：

套用《港口工程桩基规范》（JTJ254-98）第4.2.4条当按承载力经验参数法进行试验护筒（长：29米，外径2.5米，壁厚22mm）摩阻力计算:

式中：Qd—钢护筒垂直极限承载力设计值（kN）；

U—钢护筒截面周长 （m），本处钢护筒外径2.544m，周长：7.98m;

桩位土层摩阻力统计表

序号 土层名称桩周摩阻力（kPa）顶面（m）底面高程（m）层厚（m）1 中砂 40 11.8 -17.2 20.6

qR—钢护筒极限桩端阻力标准值（kPa）；

A-钢护筒截面面积，7.98×0.022m 钢护筒A=0.17556m2；

由Qd=1/rR(U∑qfili+qRA)求得：

钢护筒变形后摩阻力增大暂定系数为2，即钢护筒变形后摩阻力为9147 kN

试验钢护筒（长：29米，外径2.5米，壁厚22mm）自重为389.7kN

综上可求出预计压力顶升法处理变形钢护筒所需要克服的阻力为9536.7 kN。

考虑到众多不确定因素，试验钢护筒总的阻力假定最大值取10000 kN

顶升压力：10000＝P×π×1.252，P ＝2.038Mpa

5 现场施工

首先于21-4#钢护筒顶口四周焊接4个吊耳焊。钢护筒顶升的密封装置为圆锅形式，在专业加工厂加工好后运至现场与钢护筒焊接成整体，应保证焊接的牢固性及密封性，在接口位置采用加劲板加劲。

待加压设备运至现场安装完毕，应对其进行调试，主要观察油泵、管线是否密封，钢护筒是否漏气等，然后进行试增压，检验各种连接是否牢靠，防止因密封腔不密封而造成安全事故的发生。

21-4#桩基钢护筒计划一次性全部拔除，重复利用。正式顶升前，于钢护筒内加水至密封锅钉扣往下约2m高度，然后开始正式顶升。本工程采用的是往钢护筒利用增压泵加水，使钢护筒内上部空气压缩产生压力的办法加压，待达到计算所需的初始压力值（2.038MPa），钢护筒开始缓慢上升，此时应保持恒压，直至钢护筒顶升出15cm至20cm后，汽车吊吊钩配合顶升装备一起受力，顶升出50cm高厚，钢护筒内开始缓慢的减压，防止钢护筒冲出，同时主要受力转移至汽车吊，将其缓慢拔除。

顶升施工完成后，将钢护筒密封锅割除，采用汽车吊和平板车配合施工，将钢护筒及加压、密封设备转运。

6 安全控制

桩基钢护筒拔除施工过程中，必须对21-4#桩基钢护筒进行隔离处理，孔口四周摆放防护栏杆进行围护，保证施工安全。施工前，需要对加压设备和仪器表逐一进行检查，保证设备正常、钢护筒密封装置焊接牢靠。首先需进行试压，确保钢护筒处于密封状态，加压时，21-4#平台施工现场所有人员撤离至加压钢护筒5m范围外的安全地带，确保现场施工人员安全。在钢护筒拔至埋深5～8m时，需要适当对钢护筒进行放压，防止钢护筒内压力过大引起安全事故的发生。

7 结语

桥梁施工过程中，钢护筒基本上都是作为永久性措施材料，在桩基浇筑完成后，无法重复使用。本工艺在洪塘大桥拓宽改建工程中的成功应用，将21-4#钢护筒整根全部拔除，使其可重复利用，整个拔除时间仅为 3小时，大幅度降低了拔除成本，提高了工效，可为后续桥梁钢护筒拔除提供经验参考。