一种深厚淤泥大直径超长桩基钢护筒插打施工方法与流程

1.本发明涉及桥梁架设领域，具体涉及深厚淤泥大直径超长桩基钢护筒插打施工方法。


背景技术：

2.随着国家基础建设的快速发展，跨海跨江桥梁逐步增多，对桥梁基础要求也越来越高，复杂地层大直径超长桩基础也越来越多。目前国内直径超过2.5m、钻深超过90m的桩称为大直径超长桩基，该类大直径超长桩基，一般穿过的地层都比较复杂，如深厚淤泥、深厚淤泥质土地层，因此对桩基钢护筒施工技术要求越来越高。
3.钢护筒需穿过淤泥类软弱土层，厚度为5.9～38.8m，土层的地基承载力介于40～80kpa。因此在进行钢护筒施工时，仅采用常规大型吊机吊装和振动锤来插打钢护筒的方法，栈桥承受荷载大、被占用时间长，无法满足设计施工计划需求，且钢护筒插打易发生偏位，垂直度、平面位置等精度无法满足要求，甚至产生“溜桩”现象。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明目的是提供一种深厚淤泥大直径超长桩基钢护筒插打施工方法，解决了深厚淤泥地层钢护筒施工时易偏移、定位不准等施工难题，不仅解决了深厚淤泥钢护筒插打定位及垂直度的难题，还减少了人员、机械设备、材料投入，缩短施工工期和提高生产效率。
5.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
6.一种深厚淤泥大直径超长桩基钢护筒插打施工方法，包括以下步骤：
7.s1、测量放样：在钻孔平台搭设完成后，将测量点引至孔口附近，根据测量点进行弹线，通过钢护筒测量十字线的方式精确定位钢护筒中心点，然后准备吊装导向架；
8.s2、导向架安装：利用130t履带吊将导向架吊装到位，在导向架底层横梁上提前做好分中标线，并与钢护筒测量十字线调整重合，导向架焊接或栓接固定在平台上，确保两者不发生相对位移，导向架定位平面位置偏差＜50mm，然后准备吊装钢护筒；
9.s3、钢护筒起吊，具体步骤如下：
10.s31、600t浮吊进入施工区域进行抛锚定位；
11.s32、采用运输驳船将钢护筒运输至施工墩位处，钢护筒起吊前将内支撑割除，同时测量待插打钢护筒位置处河床标高；
12.s33、钢护筒采用600t浮吊吊装，吊装采用两点起吊方式，顶口沿直径设置两个吊孔，吊装采用钢丝绳起吊，底口吊点位于底部支撑附近，距离护筒底口约10米，吊装采用满足受力要求的吊带，起吊时主钩起吊钢护筒顶口吊点，副钩起吊钢护筒底口吊点，将钢护筒水平缓慢吊离地面，确保安全后起吊；
13.s34、钢护筒完全起吊后，慢慢提升主钩，旋转钢护筒至竖立状态；
14.s35、再将钢护筒喂入导向架，利用导向架上、下导向反复调整钢护筒平面位置、垂
直度，使平面误差精确至
±
50mm内，垂直度调整至＜1/200，调整好后缓缓下沉钢护筒，当钢护筒接近河床位置时，再次调整钢护筒位置与垂直度，调整好后锁定上层导向轮，让钢护筒在自重作用下缓缓下沉，下沉过程中不断观测护筒位置与垂直度，定时调整，完成后准备进行钢护筒插打；
15.s4、钢护筒插打，具体步骤如下：
16.s41、待钢护筒受自重下沉30cm后，安装ice-170nf型液压振动锤进行插打；
17.s42、首先钢护筒插打时将夹持器固定在钢护筒桩上，利用打桩锤自重下压钢护筒下沉；
18.s43、待钢护筒受液压振动锤自重下沉3m后，再次对钢护筒平面位置、垂直度进行测量，符合要求后启动打桩锤进行钢护筒振动下沉；
19.s44、当钢护筒插打至导向架顶端时，解除导向架与平台之间的连接，利用130t履带吊机将导向架移至下一孔位，该钢护筒继续振动沉桩至平台高度附近，最后将液压振动锤夹具上移，夹住护筒约1/3部分，夹具上部用钢板抄垫，以保证夹具受力均匀，继续将钢护筒插打至设计标高位置。
20.进一步的，在步骤s43中，刚开始振动沉桩时，开最低能量档轻振几下，待桩有明显贯入度后，再加大能量继续沉桩，在沉桩过程中，若出现贯入度异常、桩身突然下降、过大倾斜、移位等现象，应立即停锤检查。测量人员及时检查导向架及钢护筒的偏位、垂直度情况，以便及时作出相应调整，同时还应实时观测、记录桩的入土深度。
21.进一步的，在步骤s43中，沉桩标准为主墩钢护筒永久护筒与临时护筒加工成整体，临时护筒顶标高为5.8m，钢护筒沉桩以临时护筒顶标高控制，当在沉桩能达到设计标高的情况下，按照设计标高打设，如沉桩无法达到设计标高，应及时上报监理、设计单位进行处理。
22.进一步的，在步骤s44中，钢护筒插打注意要点包括以下要求：
23.(1)钢护筒采用600t浮吊配合振动锤沉桩，打入完毕后的钢护筒，其位于承台底面处中心偏差＜50mm，倾斜度≤1/200，在施工的各环节应严格控制钢管的变形、卷边，沉桩时可采用桩内取土等助沉措施；
24.(2)钢护筒插打前对导向架、桩锤、起重机械等主要设备进行检查，确认无误后，调整钢护筒位置，开始起吊钢护筒插入桩位，待钢护筒由自重沉桩稳定后，打桩锤将液压锤四个夹头夹住钢护筒，利用桩锤自重压桩下沉，开锤前应再检查桩锤及桩的中轴线是否一致，并检查桩位有无移动、桩的垂直度、倾斜度是否符合规范要求，如有偏差再进行纠正；
25.(3)振动沉桩时，振动锤中心应与钢护筒中心保持一致，开始以小的激振力，逐步增大，一次完成沉桩作业，作业过程尽量不停顿、少停顿，避免土的阻力恢复，保证沉桩的顺利进行；
26.(4)钢护筒下沉应选择平潮或流速较小的时段，确保钢护筒在水流作用下的稳定性，减少误差；
27.(5)钢护筒宜按照以桩基的中心向四周对称施工的顺序进行插打，也可根据施工需要合理安排插打顺序和分区，应减小钢护筒之间相互影响和减小施工过程引起的冲刷。
28.本发明技术效果主要体现在以下方面：
29.1.深厚淤泥大直径超长桩基钢护筒施工施工工法的成功运用，解决了深厚淤泥地
层钢护筒施工时易偏移、定位不准的施工难题，其功能性、适用性强，确保了施工安全，降低了对通航的影响，总体应用前景较好，且标准化施工模式带来的工效，极大地减少机械废弃物的排放，符合国家大力提倡保护环境和节能减排的理念；
30.2.根据现场使用常规插打方法来看，以往钢护筒插打在淤泥地层时容易反复调整，插打过程漫长，导致机械租赁时间较长，工序难以衔接，影响下一步桩基施工，该施工方法施工成熟后平均插打一根钢护筒仅用时1.5h，不仅解决了深厚淤泥钢护筒插打定位及垂直度的难题，减少了人员、机械设备、材料投入，缩短施工工期，提高了生产效率，进而降低了施工成本，性价比较高，经济效益显著。
附图说明
31.图1是本发明一种深厚淤泥大直径超长桩基钢护筒插打施工方法的流程图；
32.图2是本发明钢护筒插打完成后的俯视结构图；
33.图3是图2的侧视结构图。
具体实施方式
34.以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。
35.在本实施例中，需要理解的是，术语“中间”、“上”、“下”、“顶部”、“右侧”、“左端”、“上方”、“背面”、“中部”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
36.另，在本具体实施方式中如未特别说明部件之间的连接或固定方式，其连接或固定方式均可为通过现有技术中常用的螺栓固定或钉销固定，或销轴连接等方式，因此，在本实施例中不在详述。
37.一种深厚淤泥大直径超长桩基钢护筒插打施工方法，如图1所示，包括以下步骤：
38.s1、测量放样：在钻孔平台搭设完成后，将测量点引至孔口附近，根据测量点进行弹线，通过钢护筒测量十字线的方式精确定位钢护筒中心点，然后准备吊装导向架；
39.s2、导向架安装：利用130t履带吊将导向架吊装到位，在导向架底层横梁上提前做好分中标线，并与钢护筒测量十字线调整重合，导向架焊接或栓接固定在平台上，确保两者不发生相对位移，导向架定位平面位置偏差＜50mm，然后准备吊装钢护筒；
40.s3、钢护筒起吊，具体步骤如下：
41.s31、600t浮吊进入施工区域进行抛锚定位；
42.s32、采用运输驳船将钢护筒运输至施工墩位处，钢护筒起吊前将内支撑割除，同时测量待插打钢护筒位置处河床标高；
43.s33、钢护筒采用600t浮吊吊装，吊装采用两点起吊方式，顶口沿直径设置两个吊孔，吊装采用钢丝绳起吊，底口吊点位于底部支撑附近，距离护筒底口约10米，吊装采用满足受力要求的吊带，起吊时主钩起吊钢护筒顶口吊点，副钩起吊钢护筒底口吊点，将钢护筒水平缓慢吊离地面，确保安全后起吊；
44.s34、钢护筒完全起吊后，慢慢提升主钩，旋转钢护筒至竖立状态；
45.s35、再将钢护筒喂入导向架，利用导向架上、下导向反复调整钢护筒平面位置、垂直度，使平面误差精确至
±
50mm内，垂直度调整至＜1/200，调整好后缓缓下沉钢护筒，当钢护筒接近河床位置时，再次调整钢护筒位置与垂直度，调整好后锁定上层导向轮，让钢护筒在自重作用下缓缓下沉，下沉过程中不断观测护筒位置与垂直度，定时调整，完成后准备进行钢护筒插打；
46.s4、钢护筒插打，具体步骤如下：
47.s41、待钢护筒受自重下沉30cm后，安装ice-170nf型液压振动锤进行插打；
48.s42、首先钢护筒插打时将夹持器固定在钢护筒桩上，利用打桩锤自重下压钢护筒下沉；
49.s43、待钢护筒受液压振动锤自重下沉3m后，再次对钢护筒平面位置、垂直度进行测量，符合要求后启动打桩锤进行钢护筒振动下沉；
50.s44、当钢护筒插打至导向架顶端时，解除导向架与平台之间的连接，利用130t履带吊机将导向架移至下一孔位，该钢护筒继续振动沉桩至平台高度附近，最后将液压振动锤夹具上移，夹住护筒约1/3部分，夹具上部用钢板抄垫，以保证夹具受力均匀，继续将钢护筒插打至设计标高位置。
51.在步骤s43中，刚开始振动沉桩时，开最低能量档轻振几下，待桩有明显贯入度后，再加大能量继续沉桩，在沉桩过程中，若出现贯入度异常、桩身突然下降、过大倾斜、移位等现象，应立即停锤检查。测量人员及时检查导向架及钢护筒的偏位、垂直度情况，以便及时作出相应调整，同时还应实时观测、记录桩的入土深度。
52.在步骤s43中，沉桩标准为主墩钢护筒永久护筒与临时护筒加工成整体，临时护筒顶标高为5.8m，钢护筒沉桩以临时护筒顶标高控制，当在沉桩能达到设计标高的情况下，按照设计标高打设，如沉桩无法达到设计标高，应及时上报监理、设计单位进行处理。
53.在步骤s44中，钢护筒插打注意要点包括以下要求：
54.(1)钢护筒采用600t浮吊配合振动锤沉桩，打入完毕后的钢护筒，其位于承台底面处中心偏差＜50mm，倾斜度≤1/200，在施工的各环节应严格控制钢管的变形、卷边，沉桩时可采用桩内取土等助沉措施；
55.(2)钢护筒插打前对导向架、桩锤、起重机械等主要设备进行检查，确认无误后，调整钢护筒位置，开始起吊钢护筒插入桩位，待钢护筒由自重沉桩稳定后，打桩锤将液压锤四个夹头夹住钢护筒，利用桩锤自重压桩下沉，开锤前应再检查桩锤及桩的中轴线是否一致，并检查桩位有无移动、桩的垂直度、倾斜度是否符合规范要求，如有偏差再进行纠正；
56.(3)振动沉桩时，振动锤中心应与钢护筒中心保持一致，开始以小的激振力，逐步增大，一次完成沉桩作业，作业过程尽量不停顿、少停顿，避免土的阻力恢复，保证沉桩的顺利进行；
57.(4)钢护筒下沉应选择平潮或流速较小的时段，确保钢护筒在水流作用下的稳定性，减少误差；
58.(5)钢护筒宜按照以桩基的中心向四周对称施工的顺序进行插打，也可根据施工需要合理安排插打顺序和分区，应减小钢护筒之间相互影响和减小施工过程引起的冲刷。
59.实施例
60.牛田洋大桥22#、23#主墩钢护筒整节长度为35.1～45.1m(含10.1m替打段)，重
71.8～93t，入河床22.8～32.8m，采用浮吊+2m高新型导向装置辅助液压振动锤完成钢护筒的插打下放。原理如下：
61.(1)本项目主墩桩基拟采用的钢护筒内径为3.3m，作为主体结构，参与桩基受力，且防腐要求高，最长的达45.1m。施工方法中钢护筒采用600t浮吊进行浮云、吊装，下放限位的导向装置结构设计新颖，高度仅2m，是钢护筒插打施工过程中一个重要的强制限位点，该结构设置的两层导向轮分担推力。导向架上、下导向装置通过反复调整钢护筒平面位置及垂直度，确保钢护筒在进入地层前满足规范及设计要求；同时导向轮采用尼龙材质，保护了钢护筒的外层防腐油漆不破损。
62.(2)施工过程为：首先钢护筒在工厂内制造、验收完成，采用大吨位驳船运输至桥址安装区域，利用600t浮吊进行“两点”起吊搬运、辅助下放，钢护筒在重力作用下自然下沉约30cm，再安装振动打桩锤至钢护筒顶口，利用振动打桩锤重量使钢护筒自然下沉约3m，最后利用液压振动打桩锤插打至设计标高。
63.施工过程中，钢护筒在进入深厚淤泥后，若钢护筒底不稳固，不能调整钢护筒的平面位置及垂直度，否则容易“溜桩”，且难以拔出。因此钢护筒进入河床前，需不断测量钢护筒的垂直度，通过反复调整上、下层导向轮进行微调，保证其平面位置及垂直度满足规范及设计要求，测准后锁定上层导向轮，钢护筒靠自重下沉一定深度，此时钢护筒仅需克服水流力即可。钢护筒插打过程中导向装置的定位起决定性作用，浮吊的吊点根据桩中心确定，仅起上、下吊装的辅助作用。
64.本发明技术效果主要体现在以下方面：
65.1.深厚淤泥大直径超长桩基钢护筒施工施工工法的成功运用，解决了深厚淤泥地层钢护筒施工时易偏移、定位不准的施工难题，其功能性、适用性强，确保了施工安全，降低了对通航的影响，总体应用前景较好，且标准化施工模式带来的工效，极大地减少机械废弃物的排放，符合国家大力提倡保护环境和节能减排的理念；
66.2.根据现场使用常规插打方法来看，以往钢护筒插打在淤泥地层时容易反复调整，插打过程漫长，导致机械租赁时间较长，工序难以衔接，影响下一步桩基施工，该施工方法施工成熟后平均插打一根钢护筒仅用时1.5h，不仅解决了深厚淤泥钢护筒插打定位及垂直度的难题，减少了人员、机械设备、材料投入，缩短施工工期，提高了生产效率，进而降低了施工成本，性价比较高，经济效益显著。
67.当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

技术特征：
1.一种深厚淤泥大直径超长桩基钢护筒插打施工方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、测量放样：在钻孔平台搭设完成后，将测量点引至孔口附近，根据测量点进行弹线，通过钢护筒测量十字线的方式精确定位钢护筒中心点，然后准备吊装导向架；s2、导向架安装：利用130t履带吊将导向架吊装到位，在导向架底层横梁上提前做好分中标线，并与钢护筒测量十字线调整重合，导向架焊接或栓接固定在平台上，确保两者不发生相对位移，导向架定位平面位置偏差＜50mm，然后准备吊装钢护筒；s3、钢护筒起吊，具体步骤如下：s31、600t浮吊进入施工区域进行抛锚定位；s32、采用运输驳船将钢护筒运输至施工墩位处，钢护筒起吊前将内支撑割除，同时测量待插打钢护筒位置处河床标高；s33、钢护筒采用600t浮吊吊装，吊装采用两点起吊方式，顶口沿直径设置两个吊孔，吊装采用钢丝绳起吊，底口吊点位于底部支撑附近，距离护筒底口约10米，吊装采用满足受力要求的吊带，起吊时主钩起吊钢护筒顶口吊点，副钩起吊钢护筒底口吊点，将钢护筒水平缓慢吊离地面，确保安全后起吊；s34、钢护筒完全起吊后，慢慢提升主钩，旋转钢护筒至竖立状态；s35、再将钢护筒喂入导向架，利用导向架上、下导向反复调整钢护筒平面位置、垂直度，使平面误差精确至
±
50mm内，垂直度调整至＜1/200，调整好后缓缓下沉钢护筒，当钢护筒接近河床位置时，再次调整钢护筒位置与垂直度，调整好后锁定上层导向轮，让钢护筒在自重作用下缓缓下沉，下沉过程中不断观测护筒位置与垂直度，定时调整，完成后准备进行钢护筒插打；s4、钢护筒插打，具体步骤如下：s41、待钢护筒受自重下沉30cm后，安装ice-170nf型液压振动锤进行插打；s42、首先钢护筒插打时将夹持器固定在钢护筒桩上，利用打桩锤自重下压钢护筒下沉；s43、待钢护筒受液压振动锤自重下沉3m后，再次对钢护筒平面位置、垂直度进行测量，符合要求后启动打桩锤进行钢护筒振动下沉；s44、当钢护筒插打至导向架顶端时，解除导向架与平台之间的连接，利用130t履带吊机将导向架移至下一孔位，该钢护筒继续振动沉桩至平台高度附近，最后将液压振动锤夹具上移，夹住护筒约1/3部分，夹具上部用钢板抄垫，以保证夹具受力均匀，继续将钢护筒插打至设计标高位置。2.根据权利要去1所述的深厚淤泥大直径超长桩基钢护筒插打施工方法，其特征在于：在步骤s43中，刚开始振动沉桩时，开最低能量档轻振几下，待桩有明显贯入度后，再加大能量继续沉桩，在沉桩过程中，若出现贯入度异常、桩身突然下降、过大倾斜、移位等现象，应立即停锤检查。测量人员及时检查导向架及钢护筒的偏位、垂直度情况，以便及时作出相应调整，同时还应实时观测、记录桩的入土深度。3.根据权利要去1所述的深厚淤泥大直径超长桩基钢护筒插打施工方法，其特征在于：在步骤s43中，沉桩标准为主墩钢护筒永久护筒与临时护筒加工成整体，临时护筒顶标高为5.8m，钢护筒沉桩以临时护筒顶标高控制，当在沉桩能达到设计标高的情况下，按照设计标高打设，如沉桩无法达到设计标高，应及时上报监理、设计单位进行处理。
4.根据权利要去1所述的深厚淤泥大直径超长桩基钢护筒插打施工方法，其特征在于，在步骤s44中，钢护筒插打注意要点包括以下要求：(1)钢护筒采用600t浮吊配合振动锤沉桩，打入完毕后的钢护筒，其位于承台底面处中心偏差＜50mm，倾斜度≤1/200，在施工的各环节应严格控制钢管的变形、卷边，沉桩时可采用桩内取土等助沉措施；(2)钢护筒插打前对导向架、桩锤、起重机械等主要设备进行检查，确认无误后，调整钢护筒位置，开始起吊钢护筒插入桩位，待钢护筒由自重沉桩稳定后，打桩锤将液压锤四个夹头夹住钢护筒，利用桩锤自重压桩下沉，开锤前应再检查桩锤及桩的中轴线是否一致，并检查桩位有无移动、桩的垂直度、倾斜度是否符合规范要求，如有偏差再进行纠正；(3)振动沉桩时，振动锤中心应与钢护筒中心保持一致，开始以小的激振力，逐步增大，一次完成沉桩作业，作业过程尽量不停顿、少停顿，避免土的阻力恢复，保证沉桩的顺利进行；(4)钢护筒下沉应选择平潮或流速较小的时段，确保钢护筒在水流作用下的稳定性，减少误差；(5)钢护筒宜按照以桩基的中心向四周对称施工的顺序进行插打，也可根据施工需要合理安排插打顺序和分区，应减小钢护筒之间相互影响和减小施工过程引起的冲刷。

技术总结
本发明公开一种深厚淤泥大直径超长桩基钢护筒插打施工方法，首先钢护筒在工厂内制造、验收完成，采用大吨位驳船运输至桥址安装区域，利用600T浮吊进行“两点”起吊搬运、辅助下放，钢护筒在重力作用下自然下沉约30cm，再安装振动打桩锤至钢护筒顶口，利用振动打桩锤重量使钢护筒自然下沉约3m，最后利用液压振动打桩锤插打至设计标高，本发明施工方法的成功运用，解决了深厚淤泥地层钢护筒施工时易偏移、定位不准等施工难题，不仅解决了深厚淤泥钢护筒插打定位及垂直度的难题，还减少了人员、机械设备、材料投入，缩短施工工期和提高生产效率。产效率。产效率。


技术研发人员：魏其祥 倪波文 陈进 肖祥海 王晓敬 曾碧聪 彭志林 兰文峰 刘国冬 陈德良 蒋荣薪
受保护的技术使用者：中铁大桥局集团第二工程有限公司
技术研发日：2023.05.10
技术公布日：2023/10/6