沪昆铁路园泄泾特大桥改造工程中的钢管斜桩施工技术.pdf

沪昆铁路园泄泾特大桥改造工程中的 钢管斜桩施工技术 C o n s t r u c t i o n T e c h n o l o g y o f I n c l i n e d S t e e l P i p e P i l e s f o r Y u a n x i e j i n g G r a n d B r i d g e R e c o n s t r u c t io n P r o j e c t o f S h a n g h a i K u n mi n g R a i l wa y 石舒 上海铁路轨道交通开发有限公 司 上海2 0 0 0 7 1 摘要 ：由于受到上下游既有桥梁的限制，大型打桩船无法进入沪昆铁路园泄泾特大桥改造工程场地内进行钢管桩的沉 桩施工，只能通过将打桩架安装在趸船上来实现水中沉桩。介绍了将趸船改造成打桩船的施工工艺，并制定了一整套 精确的钢管桩水平定位和高程控制方法，现场实施效果良好。 关键词：桥梁改造工程 钢管斜桩 趸船改造打桩船 精度控制 沉桩施工工艺 中图分类号：T U 9 9 7 文献标识码：B 文章编号：1 0 0 4 - 1 0 0 1 ( 2 0 1 3 ) 0 5 - 0 4 4 0 0 2 1 工程概况 沪昆铁路 园泄 泾特大桥 位于上海市松江 区境 内的园 泄泾河段 ，河面宽度约1 3 0 m，常年流水 ，水深约1 1 m。 新建桥址位于既有铁路桥上游1 6 0 m处。新建主桥上部结 构为2 6 4 m单线下承 式栓焊钢桁梁 ，桥梁全长1 3 0 4 m。 3 4 墩为重力式圆端形主桥墩，墩高4 0 m，墩身顺桥 向厚度 3 6 m，横桥向宽度为1 8 0 m，基础采用 1 2 m的钢管桩。 主墩 共有钢管桩 1 5根 ，其中直桩1根、斜桩 1 4根 ，斜桩 斜度为1： 7 ，直桩长度为5 6 2 m，斜桩长度为5 6 7 8 m，钢 管桩壁厚2 O mm。上、下游各建一个防撞墩，防撞墩采用 0 6 0 9 mm钢管桩，桩长3 5 m，每个墩5 根桩 ，均为斜桩 ， 斜度1： 7 。 由于沪昆线园泄泾特大桥改造工程上游有A 8 高速公路 桥、下游受现有沪昆线铁路桥限制 ，大型打桩船无法到达 施工区域 ，不能进行钢管桩沉桩施工。考虑到水中搭支架 费用较高，普通平板驳船改造打桩船又不适合打设斜桩 ， 故最终确定采用趸船改造打桩船 ，并且通过在趸船 上挖洞 的方式来实现打钢管斜桩的 目的 。 2 钢管斜桩的制作工艺 2 1钢管桩加工 钢管桩桩长的选择主要考虑两个因素 ：满足桩架的有 效高度、制作场地条件、运输与装卸能力 ；应避免桩尖接 近硬持力层或桩尖处于硬持力层中接桩。 作者简介： 石舒 ( I 9 7 2 - ) 男，工程硕士，高 _级工程师 通讯地址 ：上海 市东大名 各 6 6 6 号 ( 2 0 0 0 8 0 )。 叠 i 薯 j 收稿 日期 ：2 0 1 3 - O 1 - 0 5 4 4 0 I l lil i r 第 3 5 卷第 5 期 根据本工程特点 ，并考虑打桩船桩架高度2 7 m，扣 除桩锤 高度7 6 m及钢丝绳 自由行程因素 ，要求可起吊桩 长不得大于 1 6 m；同时 由于本次施工地水深近1 0 m，结 合考虑水下淤泥层 因素 ，第 1 节桩又不宜太短 ：而第4 节 桩 由于进入持 力层 ，为减 少接桩时桩身在摩擦较大的土层 中停 留时间 ，进 而减 少第4 节桩 的锤击难度 ，第4 节桩则 应尽量加长。综合考虑到上述因素 ，确定桩长配置如下 ： 主墩台5 6 7 7 m钢管桩分4节预制 ，第1 4 节分别为1 6 m、 1 2 4 m、1 2 3 7 m、1 6 m；防撞墩分2节施工 ，单节长度不 大于1 6 m。又 因本工程桩较长且为开 口桩 ，沉桩过程中土 体和水将进入管桩 内部 ，故在每节桩距离桩头1 2 m左右和 送桩器顶端预留足够的透气孔 ，以保证打桩时桩 内气体能 J l顷 利j j 出。 钢管桩在钢结构厂内进行分节段加工，采用2 0 mm的 Q 2 3 5 B 钢板压制成 圆，再进行直缝焊接 ，焊缝采用全溶透 焊接 ，焊缝无损检测按I 级标准 ，每节T 型接头处必须进行 射线检测。 每根钢管桩最下节上端 不开坡 口，上面3 节下端均开 4 5 。 坡 口，且设内衬套管 ，宽度1 0 0 mm。 2 2 桩帽 加工 本工程 桩 帽做 成 圆筒 型 ，套桩 头用 的筒 体 深度 为 4 0 C m、内径比管桩外径大2 3 c m， “ 桩垫”采用硬纸板 材料制作 ，桩垫厚度均匀，软硬适宜，经锤击压实后的厚 度不宜小于1 2 c m。 3沉桩施工工艺 3 1沉桩顺序 沉桩施工顺序采用 “ 先长桩后短桩 ，先大径后小径” 石 舒：沪昆铁路园泄泾特大桥改造工程钢管 的原则 ，自中间分两边对称前进。本工程桩 除主墩 台中心 桩外，其余均为斜桩。考虑到打桩挤土效应 ，为保证桩位 质 量考虑先打主墩钢管桩 ，再打防撞墩钢管桩。故沉桩流 程 为：先主墩中间，再 向南、北两侧顺序进行 ，具体顺序 如 图1 所示。 图1 打桩顺序示意 3 2钢管桩驳运 钢管桩加工完成后 ，首先运输至 园泄泾河北侧的驳岸 上 ，待进行钢管桩打桩时 ，利用 吊车将钢管桩吊放至运输 船上 ，再由运输船驳运至打桩船附近。 3 3 打桩 船就位 打桩船就位根据打设钢管桩的坐标 ，采用6台锚机根 据施工情况与施工前插打 的8组3根2 4 m 6 0 9 mm钢管柱 连接来完成 ，以保证施工过程 中船体 的稳定。 3 4 移船 吊桩 吊桩时，打桩船前倾立柱 ，用起桩大钩和副钩将钢管 桩 吊起，吊至适当高度后，慢速升主钩、降副钩立桩 ，调节 大、小钩速度使桩身垂直，同时将桩架收回至前倾不大于3 。 的状态，将桩顶套入 自制桩帽后起锤 ，再将桩 吊起，同时将 桩架变幅至1： 7 ，调节打桩架 ，使桩尖插入夹桩龙 口。 3 5 桩定位 桩尖插入夹桩龙 口，使桩稳定后、移船至桩位位置 ； 调整船身转角和桩架后倾 角度至设计值 ，用前 方交会法准 确定位 ，在正式沉桩前算出每根桩所用的测点位置和有关 参数 ，通过仪器观测船位扭角偏差 ，调节八 字锚扭转打桩 船 ，用磁罗盘控制桩 的斜 向扭角。打桩船移船调整至符合 要求后通过垂直度角度仪及经纬仪观测报出桩 的垂直度误 差 ，打桩船通过变幅调整垂直度误差。 3 6 下桩 当扭 角、垂 直、桩位均符合要求时 ，即进 行沉桩施 工 ，期间对桩位和垂直度进行跟踪观测，根据实际情况 ， 采取措施确保桩位和垂直度符合要求。为确保桩位精度 ， 在施工过程中要严格控制好下节桩的倾斜度 ，确保桩身倾 斜度偏差不超过0 5 。 3 7 压锤 桩身靠 自重下沉稳定后 ，复测桩位 ，确认符合要求后 观察桩顶与替打的桩帽是否对正 ，如有偏差应移船或变幅 桩架使之对正。压锤时密切注意桩位 变化 ，如有偏差立即 进行调整。第1 节桩施工时应使用压锤方式施工 ，如直接压 锤无法下沉时，采用 吊起桩锤上活塞靠重力锤击方式使桩 身缓慢下沉。 3 8 接 桩 为了保证接桩质量 ，采用二氧化碳气体保护焊进行水 上对接焊接。上节钢管桩的接头部 分预先在钢管桩9 n T厂 内加工成4 5 。 坡 口。现场焊接前首先由装配工按照要求装配 好内衬环 ，检查合格后在内衬环根部对称进行点焊，然后 吊装上节钢管桩对接。焊接时，把整条焊缝深度分为4 层 ， 用2台焊机对称施焊。焊接完成后 ，进行焊缝及热影响区 的超声波探伤。 4沉桩精度控制 大型打桩船都配有先进的G P S 定位系统 ，而改造打桩 船如配备GP S 定位 系统 ，则造价较高 ，且工期较长 ，因此 该工程改造趸船打桩船未安装G P S 高精度定位系统。为了 能精确实现钢管桩的定位 ，该工程制定了一套完整的现场 测量控制方法。具体包括 ： ( a) 本工程利用1台全站仪和1台经纬仪采用前 方交 会法进行沉桩定位控制 ，利用1台水； 隹仪进行贯入度和标 高控 制 ： ( b) 根据水利部门提供的潮汐高程变化 时间表 ，并 与现场实测相结合 ，确定不同时期沉桩的控制标高； ( c) 由于改造的趸船打桩船不能像大型打桩船一样静 止于河中某点，为了能实现精确定位 ，在3 4 号墩周围打设 了8组钢管桩 ，钢管斜桩打设时通过调 整连接趸船的锚 索 来实现精确定位。 5 结语 沪昆铁路园泄泾特大桥改造工程由于受施工场地的限 制 ，无法采用大型打桩船进行钢管桩的施工，通过改造趸 船完成 了打桩船的改装 ，并形成 了一套精确 的水平定位和 高程控制方法，施工过程 中未出现任何质量和安全问题 ， 并且精度控制良好，具有很好的推广应用价值 。 1 黄增财， 彭立志， 吴健 海上超长大直径钢管桩基础施工技术 J 施工技术， 2 0 0 5 ( S 1 ) ： 1 6 4 1 6 7 2 朱淼杰 洋山工程承 台大 口径钢 管桩施 工总结 J 水 gx _ 程， 2 0 0 3 ( 1 1 ) ： 7 0 7 3 3 胡晓伦， 杨江虎 杭州湾大桥钢管桩沉桩施工工艺【 J 桥 梁建设， 2 0 0 6 ( 1 ) ： 5 2 5 5 4 陈涛 杭 州湾跨海大桥 钢管桩成套关键技 术 J 公路， 2 0 l 0 ( 5 ) ： 57 - 61 5 刘红生， 袁成忠 钢管桩沉桩施工工艺及应用 国外建材科 技 2 0 0 8 ( 3 ) ： 1 0 2 1 0 5 【 6 王善 波， 张晨 阳 水上桥 梁钢 管桩施 工技 术 J 】 浙 江建 筑， 2 0 1 1 ( 1 o ) ： 4 3 - 4 4 ， 5 2 2 0 1 3 5 B u ti d i n g C 。 n s t r u c t i o n I 4 4 1