摘要：随着大湾区经济快速发展，跨海大桥的修建成为加强交通联系，增强经济辐射，促进区域发展的重要桥梁工程。海上桥梁桩基施工需要先打设钢护筒，对于水中钢护筒打设已经形成了“打桩船+震动锤”的成熟模式，但对于一些近海区域，水深在一米到两米左右，打桩船受吃水影响无法进场，此种模式很难施行。为解决此问题，现采用“导向架+震动锤”的模式，先搭建导向架，后通过起重船起吊钢护筒并下沉的方法。
关键词：整体式导向架，浅海区，钢护筒，高精度定位
前言
深圳至中山跨江通道，浅海区引桥桩基钢护筒打设方法介绍。本项目通过创新工法，改造传统导向架结构，改善施工安全环境，精确钢护筒定位打设，等一系列精心设计确保施工安全可靠。
1、钢护筒下沉要求
深中通道浅海区永久性钢护筒内径为2.8米，护筒的平面位置允许偏差±80mm，垂直度1/100，精度要求严格。
2、整体式导向架介绍
深中通道浅滩区钢护筒导向定位架为整体式钢桁架结构，采用开口式，导向架长16米、宽10米，高5米，设置2层施工平台，一次定位可打设6根钢护筒。为保证钢护筒施沉垂直度，在导向架桩位四个方向设置千斤顶、滚轮等导向装置，供钢护筒施沉过程中纠偏、调整和定位。
导向架内部各孔位中心相对位置与墩位桩基完全一致，为使钢护筒更好的限位，导向架孔形呈正六边形，护筒中心到孔边距离为1.5m，在实际使用过程中，护筒外壁距离孔边有8cm的距离。
3、施工方法
整体式导向架安装前先打设4根Φ820*10mm钢管支撑桩，打设到相应标高，在成桩顺桥向搭设两根600*400mm工字钢，方便导向架架设与定位。支撑桩的平面位置误差≤200mm，垂直度≤1/200。支撑桩的长度按照地质超前报告得出，本项目支撑桩长度为35m。
支撑桩打设完毕并架设好承重梁，用GPS测量导向架纵、横轴线与桥墩纵、横轴线一致，精准放样导向架的轴线。当GPS信号弱或被施工机件遮挡时采用全站仪坐标法放样导向架的轴线位置。测量导向架四个角的高程控制导向架平整度，通过支垫调平钢板进行调平，待平面位置和平整度合格后进行临时焊接固定。导向架就位后在导向架上安装水平微调装置。
钢护筒沉设采用钓鱼法施工，采用DZ100振动锤沉设，单桩承载力控制150t。钢护筒采用标高与贯入度双重控制，以贯入度控制为主，贯入度通过试桩确定。
待导向架就位开始吊装钢护筒，在钢护筒顶部设置吊装孔，在1/2位置处设置翻身竖直吊耳。浮吊将钢护筒从驳船上平吊离船后利用主、副钩将钢护筒竖直。钢护筒竖直后，解除副钩钢丝绳，主钩垂直吊装钢护筒。浮吊转动起重臂，缓慢将钢护筒移入导向架拢口，千斤顶纠偏后，固定导向轮，钢护筒缓慢下放直至自稳，护筒自稳后，校核护筒平面位置和垂直度，合格后进行下一步，不合格进行效正。浮吊吊装DZ400振动锤至钢护筒上空，利用夹具固定至钢护筒上。振动锤连接后，再次校核。启动振动锤，将钢护筒下沉至设计标高。移除振动锤。
钢护筒沉设注意事项：
（1）每根护筒的下沉一气呵成，不可中途间歇时间过长，以免桩周的土恢复，继续下沉困难。
（2）测量人员现场指挥精确定位，控制好桩顶标高。下沉时如倾斜，及时进行校正。
（3）护筒接长，护筒之间的接头必需满焊，各加长加劲板也需满焊并符合设计的焊缝厚度要求。经检查接头焊接质量合格后方可继续打设。
深中通道浅海区，水流最高流速为1m/s，当流速小于1m/s时方可进行起重船起吊护筒下沉工作。护筒起吊使用两点起吊法，护筒两端开孔通过起重船吊至栈桥桥面放置，后解开一端钢缆绳，慢慢将钢护筒垂直吊起，移至导向架下沉定位框。
测量人员需要在护筒相邻两个方向进行全站仪架设，两台仪器相对护筒呈近似垂直。顺着起重船起重臂的方向架设的全站仪为主测位，负责平面位置测量与垂直度调整，另一台全站仪为辅测，负责垂直度调整。
具体步骤为，护筒下沉辅助工指导起重船将钢护筒吊至对中框正中间，慢慢下沉至护筒刚刚入泥为止，两端全站仪在大致扫过护筒垂直度大致可以时，主测进行护筒下口位置测量，指导辅助工进行护筒下口位置调整，后指导起重船缓慢下沉护筒，期间进行护筒垂直度调整。待护筒自然下沉稳桩后，继续重复工序，进行其他钢护筒下沉。待到其余护筒稳桩完毕后，使起重船起吊震动锤打设护筒至标高。为防止护筒打设变形，故以贯入度为主要停锤目标，标高为辅助控制。
4、数据分析
在浅水区域，下沉钢护筒不能使用“打桩船GPS定位系统+远距离全站仪监测”模式进行。使用“导向架+震动锤”模式，尽管使下沉钢护筒成本得到控制，由于起重船会受到水流影响而使船身不规律晃动，且起重臂动作大，不能精细调整。导向架定位框与护筒壁有8公分左右的空隙，护筒下口位置难以稳固，受水流影响，护筒下部四处摆动，这对下沉护筒精度产生很大影响。
由于钢护筒伸入导向架定位框中，护筒下部会有3公分左右的不规律摆动，使用卡西欧计算器编程的卡角度计算差值方法因为计算需要一定时长，得出的调整值会有一定的误差，
而通过全站仪无棱镜模式进行放样，可以实时对护筒的位置进行监测，且施工速度大大加快。
遂前期采用“导向架+震动锤”模式进行护筒下沉，为验证全站仪无棱镜模式放样是否可行，计划前期先使用全站仪无棱镜模式进行，待护筒下沉过程中，桩身稳定没有晃动。分别使用全站仪无棱镜放样与卡西欧计算器编程“卡角度计算差值法”程序，对得出值进行比较。卡角度计算差值法公式：
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为保证得出数据可比较性，在护筒下沉15米后进行对比测量，测量由同2人、2台全站仪的视线呈接近90°夹角同步进行，并且先进行全站仪无棱镜放样观测，十字丝卡护筒边读出读数后，按此刻角度值进行卡角度计算差值。
由于此次测量，全站仪与钢护筒距离为150米左右，所以得出结论：在近距离的情况下全站仪无棱镜反射放样满足精度需求，可以直接运用。
5、结论与改进
（1）在一些特殊水域打桩船无法进场的情况下，可以使用“导向架+震动锤”模式进行钢护筒下沉。
（2）在工程工期允许的情况下，此种护筒下沉方法有助于成本控制。
（3）支撑桩从两护筒中间顺桥向分别往外偏移一米，防止支撑桩打设垂直度不达标导致护筒下沉后将支撑钢管桩挤扁。
（4）整体式导向架设计考虑本项目自然因素，提高了其稳定性，护筒垂直度能够很好的保证，但护筒下沉一定要缓慢进行，且测量人员全程进行观测。
（5）打设支撑桩时，控制其成桩标高，尽量使震动锤在不取下导向架的情况下，一次性打到护筒设计标高。
（6）支撑桩由于需要经常插拔，时间较长会出现桩口破损变形的问题，所以在支撑桩桩口加焊加强箍，保证其桩口强度。
（7）起重船进行护筒吊装时，最好在水流速度小于1m/s是进行，由于靠近航道，且在行驶船舶较少时进行下沉护筒最佳。
（8）起吊护筒使用的钢缆绳，一定要保证长度一致，如果长度不一致，钢护筒在起吊后无法保证垂直。
（9）在护筒下沉的整个过程中，使用平行作业法，使过程环节不相互干扰，在一定程度上缩短工期。
参考文献
[1]《工程测量规范》GB50026-2007.
[2]《建筑变形测量规范》JGJ8-2007.
[3]《中、短程光电测距规范》GB/T16818-2008.
[4]《公路勘测规范》JTGC10-2007.
[5]《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011.
论文作者:苏尕军,徐冬生
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/20
标签：导向论文; 起重船论文; 标高论文; 测量论文; 全站仪论文; 位置论文; 棱镜论文; 《基层建设》2019年第31期论文;