桥梁桩基施工永久钢护筒施工技术探讨
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摘要：传统上使用的泥浆护壁，在实际运行过程中不能有效的保证桥梁桩基结构的整体稳定，应用效果不足，因此需要搭配钢护筒进行加强防护，以保证工程的整体稳定。以某桥梁工程的桩基施工作为研究对象，围绕着永久钢护筒的施工进行了施工工艺的探讨，通过对护筒设定安全稳定的建模分析，希望能够为相关工程施工提供参考。
关键词：桥梁桩基施工；永久钢护筒；施工技术
1永久钢护筒施工概述
钢护筒在桩基施工中是一种临时结构，可以对桩基实现有效保护，避免在施工过程中出现塌孔等危险状况。在目前桥梁桩基施工过程中，通常钢护筒不作为受力构件使用，桩基完成后会进行拆除。随着我国桥梁工程建设的不断深入，桥梁施工难度越来越高，永久钢护筒就是目前在桥梁桩基施工中应用技术程度较高的一种施工工艺。地震多发区域受到地震力的影响较大，目前的配筋桩基已经很难抵御较强地震力的影响，为了确保桥梁桩基整体稳定，常采用钢护筒抵御地震力等因素对桥梁的侵害。钢护筒对于提高抗震能力、保持桥梁桩基的整体安全稳定，具有重要的支撑作用。本文以某桥梁工程的桩基施工作为研究对象，围绕着永久钢护筒的施工进行了施工工艺的探讨，通过对护筒设定安全稳定的建模分析，希望能够为相关工程施工提供参考。
2工程概况
某桥梁桩基全部位于河道中，为了避免施工对河道、河床的破坏，加快施工进度，提升工程质量，项目拟采用桩基永久钢护筒的施工方式。该桥梁立面图如图1所示。该桥梁平面图如图2所示。
3永久钢护筒焊接作业要点
3.1加工流程
在进行焊接作业过程中，应遵照以下流程：场地处理-引入基础设施-施工区域进行划分-下料-钢护筒加工-钢护筒下沉。
3.2开坡口
使用自动切割机进行开坡口作业，运行过程中应保持在每分钟15cm的匀速作业，实现精准化切割。将割线垂直度控制在2mm以内，边缘尺寸误差应控制在1mm以内。
3.3卷板
在坡口处理之后，即可进行卷板机施工。采用多次调整上轮的方法，进行板料的弯曲处理。在此基础上全程匀速的推进到板料的边角处。进行相关检测无误后，方能继续进行下一步的施工。最后对板料的曲率半径进行检测，以满足设计和施工的要求。
3.4埋弧自动焊接工艺
3.4.1纵缝焊接经过前期的加工，板材的曲率可以满足实际使用的要求。纵缝的加工使用二氧化碳保护焊进行固定。为了保证最终的处理效果，需分两次进行焊接，单次的焊接厚度应控制在6mm以内。对焊接质量进行检测无误后，方能进行后续施工。然后进行吊装钢护筒的施工作业。将其稳定在排架的位置，使用角磨机对该装置进行清理，清除锈蚀部分。分阶段进行自动焊接作业，焊接作业分6次进行，每次焊接深度控制在3mm以内。然后清理根部的焊渣，同样以二氧化碳保护焊为主的进行两次焊接，单次焊接的厚度为5mm。3.4.2环缝焊接依据施工作业流程将钢护筒吊装到相应的滚轮架上，然后搭接平台，使用自动焊机进行作业。焊接作业对于环境的要求较高，因此应搭设雨棚，防止不良天气对焊接的影响。在坡口外进行焊接时，需要使用保焊丝对准其中心线。提前进行焊接，全程焊接应匀速进行，以使钢护筒环缝能够得到合理控制。3.4.3焊接质量控制在焊接之前，应保证钢板等原材料能够满足质量要求。进行抽样检测，不合格的不能进场进行加工，同时要落实职业资格证制度，焊工应具有专业的资格，焊接前进行技术现场的交底，这样能够保证焊接作业的规范性。在焊接前，应观察焊接部位，应将水分、铁锈等杂质进行清理、打磨，坡口要保持清洁的状态。每完成一次的焊接施工后，应对焊缝的实际情况进行相应的检测，如出现砂眼等质量问题，应及时进行处理。先用角磨机进行打磨，然后对相应部位的补焊情况，应进行再一遍的焊缝检测。焊缝以外的母材要进行合理的保护，不可使用打火引弧。若现场施工条件较差，则很容易对施工造成较大的影响，因此应尽可能的保证在焊接作业施工期间外部环境的稳定，同时应有应对不利自然条件的保护措施。3钢护筒参数设定钢护筒直径d应按照以下公式进行设置：d≥(D/2+H·i+d')×2式中：D——桩径，m；H——钢护筒长度，m；i——钢护筒倾斜率，%；d'——钢护筒位置允许误差，m。本工程桩基施工过程使用的永久钢护筒是结构体系的一部分，在施工完成后后期不需进行拔出，因此其余桩基的基本尺寸与倾斜率需要达到匹配要求。在对护筒自身质量检测过程中，如果发现椭圆度为d/100，需要同时满足不超过30mm的要求。其纵轴线弯出高度应超过护筒长度的0.1%，直径偏差不得超过30mm，以满足实际施工中对于尺寸的要求。
4永久钢护筒施工要点
4.1钢护筒的加工
永久钢护筒因为作为结构材料体系中的一部分，应选用优质钢材，保证施工质量。本工程选用的Q235钢，经过质量检测，在加工厂内分层进行加工，每段长度为2m。钢护筒卷制使用三轮卷板机，在厂内根据焊缝的实际要求进行制作。在高度方面，各段应增加200mm的钢箍，以在内部形成相应支撑，避免钢护筒施工过程中发生变形等质量通病。
4.2沉放方法
施工现场配置振动锤，经过振动锤锤击后，将钢护筒沉放到设计位置。同时，在设备上桩位安装GPS系统，用于接收相应的地理信息，全程实现打桩定位。钢护筒在高程测量方面，需要结合水准仪和三角高程的综合测量方案，以此保证结果的准确性。相应的控制具体流程如下：打桩船定位系统检校-移船吊桩-桩船初就位-GPS测量、全站仪垂直度控制-移船定位-GPS、全站仪复检-锤击沉桩-垂直度、高程控制-停锤移船吊桩-桩位复测。
4.3测量控制
4.3.1平面控制在平面控制过程中布设7个临时加密点，通过全站仪等实现平面准确的测绘。4.3.2高程控制以现场实际环境为依据，对临时控制点进行静态加密处理，引导高程测试控制桩的实际位置，保证高程控制的准确。4.3.3控制流程经过计算，精确的保证钢护筒的中心线能够满足实际的使用要求。通过GPS接收测量工作，结合全站仪的匹配。汇总测量结果，将其与理论值进行相应的对比，保证精准的桩位。同时，在桩位无误后，应使用全站仪复测平面的坐标。复测结果完全复核后，才能进入下一环节，若偏差超过了相应的标准，应进行逐步的调整。在锤击过程中，应保证对垂直度的控制，减少偏差。锤击前，应对高程进行相应的控制。移锤过程中，要对平面和垂直度进行准确复核，且需有专人对现场的实际施工情况和数据进行准确的计量。
4.4护筒吊装
通过打桩船以两点吊装的方式，将钢护筒吊装到设计位置。利用包裹对环氧涂装层进行保护，避免其在运输过程中的磕碰。当运装到喂桩实际位置时，应与打桩船相配合，顺着桥梁位置进行吊装。
4.5钢护筒的定位
将钢护筒中心线定位到准确的坐标位置，向四周延伸，确定各定位点的实际位置。将预先成型的弧形卡板放到指定位置，将其作为定位桩使用，保证钢护筒在施工精准。将误差控制在2cm内，并保证其与固定桩平稳连接。
4.6钢护筒下沉
将钢护筒匀速缓慢的下到河底相关位置，使用振动锤进行锤击，及时进行全站仪的复测，保证落锤过程和下沉过程的尺寸位置准确。
4.7施工防护措施
本工程中有较多的淤泥地质，因此在施工过程中要求桩基的孔位，至少与其地质位置达到30m以上的距离。否则，在施工通道与施工荷载双重压力下，很可能会对桩基结构造成较大损害。钢护筒施工过程中会受到很多因素影响，因此派专人对现场的实际施工进行监控，以保证现场临时安全措施能够有效应运用到施工当中，最终形成钢护筒施工体系。
4.8施工建模分析
钢护筒下沉容易导致其出现不稳定情况，引起相应事故，因此应充分考虑到水流因素的影响。使用MIDAS软件进行相应的建模，设桩基直径为2m，钢护筒直径为2.3m，厚度均设定为20mm。钢护筒下沉下沉速度超过5m后，该护筒的最大荷载为1800kN。根据水流的实际特征，得到相应范围内的冲刷压力为0.02MPa。MIDAS软件分析结果如图3所示。结合图3分析可知，在施工过程中，钢护筒的应力最大值可达61.6MPa。相比于允许值140MPa而言，还有很大的空间。由此说明，钢护筒在施工过程中的应力得到了较好控制，满足实际施工安全的要求。根据数据展开进行计算，挠度值约为1/1000。依据公路钢结构桥梁设计规范相关要求，最大挠度值不超过1/300的要求，其挠度值满足安全稳定的要求。需要注意的是，施工现场受到环境和地质得干扰因素较多，因此施工也存在着一些不可控的因素。在施工过程中，不应只针对软件的模拟进行相应控制，还应对现场的实际情况进行专门监控，以免在永久钢护筒出现位置偏移等问题，有效避免安全事故。
5结语
综上所述，永久钢护筒在桥梁桩基施工过程中，可以有效提高其整体的稳定性，实现了传统泥浆护壁不能达到的效果。在桩基施工过程中，应对永久钢护筒的下沉施工、防护等进行有效控制。同时结合数据软件的模拟建模，分析施工能否满足规范要求，以有效提升永久钢护筒在桥梁桩基施工中的应用效果，从而提高桥梁桩基安全稳定性。
参考文献
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作者：韩朝宇 单位：中铁十九局集团第一工程有限公司