南塔钢护筒安装施工工艺(9.27)

一、 基本情况

南塔基础共有30根钻孔灌注桩（见图01）。其中上、下游两个圆形部分各有12根直径3.0m的桩，中间系梁部分有6根直径2.5m的桩。设计桩底标高为-120m，桩顶标高为-10.5m（未考虑嵌入承台内的30cm部分），桩长为109.5m。基桩砼均采用30号水下砼。圆形部分每根桩的砼数量为865m3，系梁部分每根桩的砼数量为642m3。

所有基桩的施工均采用钢护筒进行围水、定位、导向。 二、 钢护筒安装精度控制标准

1、根据设计文件，定位钢护筒的倾斜率不大于1/100，非定位钢护筒的倾斜率不大于1/170。考虑到钢护筒的长度很长，倾斜率太大会造成卡钻现象，要控制钢护筒的倾斜率不大于1/250，尽量控制在不大于1/500范围内，以确保钢护筒准确定位。

2、单个钢护筒的上口中心偏差：不大于±5cm。

3、群钢护筒的上口中心与设计中心偏差：不大于±10cm。 三、钢护筒结构设计

根据专家会议要求和总监代表办审查意见，并结合基础位处的水文条件、钢护筒下放过程中和定位后在钢套箱底板处的局部受力情况，以及满足钢护筒上口振打和固定的要求，我部完成了钢护筒结构的最终设计工作，并已将设计图上报总监代表办予以审查、确认。

根据钢护筒的受力特点、作用功能、安装位置、成孔顺序和基桩直径等情况，钢护筒按临时定位钢护筒、圆形部分钻孔钢护筒和系梁

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部分钻孔钢护筒三种结构形式设计（见图02）。具体结构见《钢护筒结构图》。

1、临时定位钢护筒结构

⑴、临时定位钢护筒实际上就是在钢套箱内选取的有利位置处的钻孔钢护筒（见图02、03）。在12根圆形部分钻孔钢护筒内的基桩成桩，及其相应部分封底砼完成前,利用临时定位钢护筒对钢套箱进行定位和固定。临时定位钢护筒的打设是一次性的，必须要保证打设精度。临时定位钢护筒打设后，既作为定位护筒，又作为此后的钻孔护筒使用。

⑵、根据施工要求及设计计算，临时定位钢护筒下口标高确定为-62.0m，进入卵石层约4m，入土深度约25m；上口标高确定为+10.5m。

2、圆形部分和系梁部分的钻孔钢护筒结构

圆形部分和系梁部分的钻孔钢护筒主要用作为基桩施工的围水、定位和导向结构。根据施工要求及设计计算，钢护筒下口标高均确定为-57.0m，其上口标高为+10.5 m。

四、钢护筒安装施工步骤

1、钢套箱接高完成后，在其顶部搭设导向、定位和钻孔等施工所使用的钢结构平台，并抛设安装钢套箱下口的铁锚和锚碇系统。

2、再次调整导向船的锚碇系统，使钢套箱准确就位，各锚缆拉紧并均匀受力。

3、在箱顶平台分别下放和打设12根临时定位钢护筒。临时定位钢护筒的着床必须在无波浪的情况下，先通过锚缆的调整使钢套箱精

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确定位，然后通过钢套箱平台和底板上的导向装置的精确限位而进行，以确保临时定位钢护筒的安装精度。

4、在临时定位钢护筒上焊接钢牛腿，作为吊杆的支承点和钢套箱压水时的承重点。

5、在钢套箱箱壁内灌水，使钢套箱下沉至设计高程。 6、在钢牛腿与钢平台箱梁之间塞垫支承件，使钢套箱一旦受力就能支承在牛腿上。

7、在钢套箱箱壁内加水2m高，以使钢套箱加重625T。 8、通过焊接，使钢护筒顶部与钢套箱箱顶平台固结。同时，在钢套箱底板钢护筒与钢套箱的空隙内塞钢楔块，使钢护筒与钢套箱相互挤紧。

9、按设计要求打设其余18根钢护筒（包括12根圆形部分钻孔钢护筒和6根系梁部分钻孔钢护筒）。

五、钢护筒吊装、拼接、下放

1、钢护筒吊装、拼接、下放的总体方式

根据吊装能力、钢护筒的具体构造、施工的具体要求，为钢护筒的吊装、拼接、下放拟定三套方案。

⑴、方案一：如海洋力士号1200T浮吊能按要求进场，则采用整体吊装方式下放钢护筒。在钢护筒着床前，不需要在桩位处接高钢护筒。在吊装、拼接、下放过程中，钢护筒不需要在钢套箱上支承。

钢护筒着床前的最大吊装高度和重量分别为：临时定位钢护筒为50m，109.2T；圆形部分钻孔钢护筒为51.3m，92.3T；系梁部分钻孔

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钢护筒为51.3m，81.2T。钢护筒着床节段的接长在基础位的工作船上以平躺的方式进行。接长前通过拉直线将自调式滚轮架胎座操平，确保钢护筒平顺对接，其垂直度满足要求。

在自重力的作用下，钢护筒按最大的简支长度计算，其受力是非常安全的，所以钢护筒的起吊可采用一台浮吊单点吊装方式。也可采用另一台浮吊辅助，多点抬吊的方式进行起吊。

⑵、方案二：采用秦航工56号浮吊和另一台浮吊对称吊装方法。钢护筒着床前只能分节在下放过程中接高。钢护筒在接高过程中需要支承在钢套箱上。钢护筒的吊装、接高分节情况见《主墩钢护筒结构图》。

⑶、方案三：采用秦航工56号一台浮吊吊装，另一侧在对称点处，利用两台120T连续千斤顶，以已振打下沉到位的钢护筒作为反力点，对钢套箱施压配重，保持钢套箱不偏载受力状态，使钢套箱在承载钢护筒重量时均匀下沉，不对已振打下沉的钢护筒产生弯扭作用。钢护筒的吊装、接高分节情况与方案二相同。

本方案的钢护筒支放状况及相应结构见图05、06、07、08、09。 在下放第一只钢护筒不存在对已下钢护筒弯扭的情况。从第二只钢护筒开始，均在已下钢护筒上施加千斤顶反压作用，以保持钢套箱的受力均衡。下放钢护筒过程中对钢套箱的施压布置见图05。

2、钢护筒接高拼接：钢护筒接高过程中在钢套箱上的支承方式见图10、11。钢护筒接高的垂直度采用绑线法进行控制。通过垂线与每一个接高段的相对距离控制接高的垂直度。同时对拼接焊缝严格

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按钢护筒加工要求及焊接规范进行焊接和检查，确保焊接质量良好。

3、钢护筒下放：在钢护筒顶对称布置4个吊点，焊接吊耳，设置吊装架和钢丝绳吊绳，采用浮吊整体提吊方式下放钢护筒。吊点及吊装方式见图12、13。

六、钢护筒安装顺序

1、临时定位钢护筒安装顺序：先安两个圆形部分外侧两个钢护筒，再安靠近横桥轴线的一个钢护筒。每个圆形部分外侧两个钢护筒按先上游，后下游的顺序安装。上、下游两个圆形部分钢护筒要按南北向、上下游向对称进行安装。具体安装顺序见图03。

2、圆形部分及系梁部分钻孔钢护筒安装顺序：按照桩基钻孔的先后顺序进行安装。具体顺序见南塔桩基钻孔分区及顺序图04。

七、钢护筒定位、着床 1、定位方法

⑴、钢护筒上口的放样，采用将钢套箱底板上桩孔位置控制点转移到钢套箱顶部平台上的方法进行。采用全站仪测量，在平台上测量放出四个通过桩中心，且对应两点连线相互垂直，其中一条直线与桥轴线平面投影成平行的定位控制点。在对钢护筒顶口平面位置定位时，钢护筒相对应的两条直径线必须与上两条线平面重合。同时在平台上设置型钢定位装置，并以20T机械千斤顶配合调整、控制好钢护筒上口的平面位置。（见图14、15、16、17、18）

⑵、钢护筒下口通过吊锤球指挥，依靠平台上的钢护筒上口导向装置调整而定位。

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⑶、钢护筒依靠上口的型钢定位装置和在钢套箱底板上的导向轮、导向板共同形成的双层导向机构的限位，抵抗水流的冲击而稳定定位。钢套箱底板上的限位装置见图19、20、21。

2、钢护筒定位、着床控制

钢护筒着床选择在在无浪情况下进行，并且在着床过程中，不允许船只向导向船停靠，以免造成导向船横移，以确保护筒的定位精度。

八、钢护筒振打下沉

钢护筒定位着床后，用浮吊起吊320T振动锤振打，以振动锤对钢护筒施振使之下沉。在钢护筒入土下沉的前10米采用间断振打方式，以便调整钢护筒平面位置和垂直度，以使钢护筒的安装精度被控制在允许范围内。由于南塔处覆盖层较厚且钢护筒内径为φ3.3m，内外摩阻力很大。因此，钢护筒难以一次受振到位。在钢护筒振打下沉过程中，应视振打情况辅以在钢护筒内吸泥措施，减少内摩阻力，保证钢护筒的入土深度，使之达到设计标高。

九、钢套箱灌水下沉

1、在临时定位钢护筒被振打到位后，在钢套箱箱壁内灌水使钢套箱整体下沉。各隔舱内要同步均匀罐水，控制各隔舱内水位高度一致，并严格控制江面水位不能高于钢套箱箱壁内各隔舱内水位12.5m，保证钢套箱顶面水平。

2、在钢套箱灌水下沉过程中，要同步缓慢放松调整钢套箱下拉缆和收紧钢套箱下口八字锚缆，保证各下拉缆受力均匀。最后要控制好钢套箱顶面标高，并使其干舷高度满足设计要求不小于3.0m。同

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时钢套箱底板顶面标高下放达到设计高程，且底板顶面标高误差控制在0-10cm范围内。

十、临时定位钢护筒与钢套箱的连接

临时定位钢护筒对钢套箱起稳固作用，使钢套箱能抵抗水流的冲击，使两者形成能抵抗水平荷载的门形刚架，因此两者间的连接是一项非常关键的工序。在临时定位钢护筒与钢套箱的连接后，钢护筒与钢套箱体系要能抵抗水流、风、水浮力和船舶撞击力等外力与施工何载的共同作用，并保证其自身的水平和竖向稳定。

㈠、临时定位钢护筒与钢套箱的连接方法

临时定位钢护筒与钢套箱的连接包括钢套箱底板处的钢护筒与钢套箱的连接、钢护筒与钢平台的固接、钢套箱与钢护筒的支承连接、钢套箱竖向位置的固定四个部分。

1、钢套箱底板处的钢护筒与钢套箱的连接（见图22） 在钢套箱底板处，钢护筒与导向滚轮是顶紧的。除此以外，为保证连接效果，在钢套箱与钢护筒之间采用钢楔块嵌紧，每根桩设有5个钢楔块。钢楔块由潜水员放入钢套箱底板与钢护筒之间缝隙内，并打紧，使钢套箱与临时定位钢护筒紧密连接，限制钢套箱底口平面摆动。由于钢楔块重量较大,由平台上的绳索牵挂下放。

2、钢护筒与钢平台的固接（见图23、24）

在12根临时定位钢护筒上口与施工平台的钢箱梁高度对应位置，通过HALF卡环加劲板与钢箱梁焊接为整体。同时在钢箱梁的支点位置与钢套箱焊接为整体。这样，通过钢护筒与钢箱梁固定和钢箱

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梁与钢套箱固定，使钢护筒和钢套箱形成门形刚架，钢护筒、钢套箱体系因而可抵抗水流等外力作用。

3、钢套箱在钢护筒上的支承连接（见图25、26）

在钢护筒打设到位后，在12根临时定位钢护筒的外壁上焊接牛腿，以便能对压水后的钢套箱形成支承。钢套箱通过钢箱梁支承在牛腿上。牛腿除作压水支承外，还可用于以后钢套箱封底的吊杆的支承装置，所以需综合设计。

钢箱梁与牛腿通过支承在牛腿上千斤顶而互相顶紧，通过千斤顶的调整，以使各支承点受力均匀。然后再在两者之间设支承件，以便取换千斤顶。千斤顶的吨位按50T考虑。

4、钢套箱竖向位置的固定

钢套箱在竖向的固定依靠加水压重而实现。加水的重量是按照在预计的施工水位基础上，在涨落潮、波浪达到2m的水位变化的情况下，钢套箱也不上抬的状况考虑的。钢套箱箱壁内的加水高度为2m，并且必须保证各隔舱加水的高度相等。钢套箱内的加水总重量为625T。

压水重量由设置在12根临时定位钢护筒上的牛腿承受。考虑不均匀系数，每根牛腿的受力不超过50T。

钢套箱在压水过程中,钢套箱产生了简支受力状态。经计算，在这种情况下的受力，钢套箱是非常安全的。

㈡、临时定位钢护筒与钢套箱连接步骤

在临时定位钢护筒打设及与钢套箱连接施工过程中，水位按

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+4.0m左右考虑。

1、22.1m高的钢套箱接高完成后，在钢套箱顶面安装圆形部分的施工平台。

2、在施工平台相应于12根临时定位钢护筒的位置安装上层定位装置。

3、在基本无波浪及不允许在导向船旁有靠船行为的情况下，下放、打设临时定位钢护筒。

4、在12根临时定位钢护筒上安装牛腿。

5、在钢套箱箱壁内注水，使钢套箱底板面标高达-14.1m。此时，在牛腿与钢箱梁之间设千斤顶，使钢箱梁与钢护筒顶紧但还不受力。在这种情况下，再向箱壁内灌水2m，以使钢套箱在波浪或潮水浮力作用下也不上抬。2m高的灌水量所增加的重量为625t。灌水后，如果江水位下降，则在套箱内抽出等高度的水，始终保持箱壁内外等值的水头差。

6、在箱壁内灌注2m高的水后，将钢护筒上口与施工平台的钢箱梁焊接固定，形成钢护筒顶的刚接状态。

7、通过潜水员，将钢套箱底板处的钢护筒与底板之间用钢楔块的缝隙用钢楔块塞紧。至此，钢套箱与钢护筒的固接状态已经形成。

十一、钢护筒安装施工有关的分析计算

在下述项目中，对钢护筒安装施工的关键、重要工况进行了分析和计算。

1、钢护筒入土深度的分析和计算。

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2、钢护筒定位的受力分析和计算。 3、钢护筒安装过程中的受力分析和计算。 4、钢套箱压水的受力分析和计算。 5、钢护筒下放过程中的受力分析和计算。

以上钢护筒安装施工的有关分析和计算资料将另行呈报。 十二、钢护筒安装施工注意事项

1、钢护筒定位时，要根据钢套箱底板上开口的实际位置进行测量放样。

2、钢护筒接高时，首先上下两节段要控制好垂直度和同心度，矫正好错台，再点焊定位，清理接缝杂物，按分层分批对称焊接，确保焊缝烧透，不出现夹渣、气孔、渗漏等缺陷。

3、钢护筒下放过程中，要控制好上口位置，浮吊整体提吊下放通过钢套箱底板开孔时，要保证钢护筒的垂直度，且钢护筒外壁上不再使用的吊耳等铁件全部清除干净。

4、钢护筒振打夹持位置要采用钢板局部加强，防止局部夹持变形破坏。

5、钢护筒初期振打下沉时，振动锤要间断振打，防止浮吊吊钩因跟进不上而断索脱钩。

6、钢护筒振打到位后，要及时用型材等相互连接为一体，确保其横向稳定。

7、所有钢护筒顶面要用木板或竹夹板满铺并固定，防止铁件等掉入孔内影响钻孔施工。

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