为施工人员正在放钢护筒.-台州湾跨海大桥工程顺利推进
李筹胜++陈云洲++陈汭++陈洁++丁振宙++刘双郡
[摘 要]与江湖施工不同，海岛地区由于海域流速快，地基以中风化岩层和弱风化岩层为主，对施工带来巨大的困难。本文以平潭公铁两用大桥大直径钢护筒的施工为例，介绍海岛地区大直径钢护筒施工过程中，复杂的自然地理条件对施工造成的疑难问题，以及应对的解决方法与技术要点。
[关键词]钢护筒、海岛地区、施工疑难
中图分类号：U448.27 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）06-0329-02
前言
随着生活水平的提高和生活节奏的加快，交通的便利是必不可少的一环，平潭海峡公铁两用大桥是连接长乐副中心城市和平潭综合实验区的快速通道。它的建设使得合福铁路得以延伸。基于平潭特殊近台的区位优势，从2009年成立了福建省平潭综合实验区，公铁两用大桥能够大大加快平潭的发展，与过去的平潭海峡大桥相比，到福州市中心的车程从一个半小时缩减为半个小时，大大缩短了福州至平潭的时空距离，将使得福州与平潭形成一个“半小时生活圈”，平潭海峡公铁两用大桥地理位置见图1。
平潭海峡公铁两用大桥是国家重点工程福平铁路FPZQ-3标平潭海峡公铁两用跨海大桥。大桥于2013年11月开建，起于长乐市松下镇，从松下港规划的山前作业区与牛头湾作业区之间入海，经人屿岛、跨越松下港区元洪航道和鼓屿门水道，再依次通过长屿岛和小练岛，跨越大小练岛水道抵达大练岛，再跨越北东口水道从苏澳镇上平潭岛。航道桥均采用钢桁混合梁斜拉桥结构，其他区域如深水高墩区采用跨度80（88）m简支钢桁梁、浅水及陆地高墩区采用跨度48m预应力混凝土梁、岛上低墩区采用跨度40m预应力混凝土梁，全桥共168孔，长达16公里，采用公铁合建桥梁方案，以铁路双线、公路I级双向6车道的规模进行合建，采用公路在上、铁路在下分层布置[1，2]。
1 钢护筒施工简介与插打设备选型
大小练岛水道桥S03#主塔墩桩基采用22根直径4.0m钻孔桩，桩长为42.5～67.0m，S04#墩20根直径4.0m钻孔桩，桩长为41.5～67.0m，C45水下混凝土；钢护筒外径φ4400mm，壁厚32mm，S03#墩长度44～51.5m，重量163.4～189.2t，S04#墩长度39.5～50.5m，重量147.9～185.7t[1，2]。
1.1 大直径钢护筒施工简介
直径4.0m的桩基采用φ4.4m钢护筒，壁厚32mm，直径4.5m的桩基采用φ4.9m钢护筒，壁厚36mm，两种护筒顶、底口4.5m范围内设计加厚段，壁厚为50mm的单层板。单根护筒重量在160t～310t范围，最大长度达70m。钢护筒使用振动锤进行初步插打定位，浮吊或大型门吊吊装液压冲击锤插打到稳定底层，无法插打到位时在钻孔过程中进行护筒跟进。
2 自然地理条件
平潭海峡公铁两用大桥位于福建省东北部沿海，施工水域地质情况复杂，气象条件恶劣，风大、浪高、涌急；水深、流急、潮汐明显；岛屿多、海床起伏、覆盖层浅薄、岩面倾斜、裸露；工期緊、有效作业时间短、施工效率低；台风频繁，登陆强度大、影响周期长[2]。
2.1 气象条件恶劣
2.1.1 气候影响
工程区域为典型的海洋性季风气候，风向季节性变化明显，且稳定，桥址工程区域年平均风速6.9m·s-1，百年重现期十分钟平均最大风速44.8m·s-1。年平均出现过9级风的天数为58天，8级风的天数为115天，7级风的天数为210天，6级风的天数为290天。风力达到8级以上的天气占1/3左右。施工风力最高等级要求从陆地6级提升至8级。
2.1.2 台风影响
台风频繁，登陆强度大，影响周期长，年平均登陆及影响区域的热带气旋3.8次。登陆影响区域的热带气旋强度以台风等级最大，占总数的31.6%，强热带风暴等级居次，占总数的24.4%，强台风等级再次，占17.8%；主要发生在6～9月份。
2.2 地质情况复杂
a）海床面多为倾斜光板岩或浅薄覆盖层，钻孔桩钢护筒插打困难，易造成护筒底口卷边、凹陷，回转钻机开孔困难，桥址区内的基岩以花岗岩、流纹岩和火山角砾岩为主，岩石强度高达213MPa。
b）桥位孤石密布，直径从2m到10多米不等，埋置深度从海床表面到海床以下20m左右，从而为埋设大直径钢护筒带来困难。
c）海床岩面倾斜大，强度高，大直径钻孔桩同一孔位范围岩面高差可达3～4m，岩层横断面软硬不均，造成钻孔时偏钻斜孔。
d）全风化岩或砂砾状强风化岩遇水后快速失去强度，地层不稳定，易造成塌孔、漏浆等，引发护筒掉落倾斜，处理困难，钻孔工效低。
3 施工中出现的主要问题和处理方法
3.1 钢护筒无法精确着床，下放后倾斜严重，或护筒插打后倾斜，护筒提出后发现底口已卷边，主要为浅无覆盖层处存在堆积的球形风化石、倾斜光板岩区。
解决方法：将钢护筒拔出，用冲击钻或旋挖钻机对海床处理后，重新进行埋设。
3.2 钢护筒能着床，插打深度1～2m，旋转钻出护筒后，漏浆严重，主要原因护筒部分搁置在大孤石上。
解决方法：钢护筒宜采用回填块石、黏土，冲击钻反复冲砸的方式进行埋设，或者采用旋挖钻机处理孔内孤石，对于直径4.0m的桩基，旋转钻机采用直径4.0m的钻头，护筒直径为4.4m，钻头出护筒后，护筒底口有20cm的台阶，所以慎重采用护筒直接跟进的方法，因为护筒搁置在大孤石，且孤石强度大，直接采用冲击锤跟进护筒易造成护筒底口变形、卷边，冲击锤和旋转钻机可以切屑护筒底口的台阶，然后用震动锤进行护筒跟进，反复处理，直到穿过孤石层，进入稳定的强风化层，处理消耗周期长。
3.3 钢护筒入土深度较大，钻出护筒后，漏浆严重，孔内水头无法保持，无法正常进行钻孔桩施工。.潜水探摸护筒底口周边有孤石及空洞，钢护筒无法跟进处理。
解决方法：采用水下封堵混凝土，重新钻孔。当水下封堵混凝土效果不佳时，采用旋喷钻机围绕钢护筒外侧布设72个孔位，待所有旋喷桩完成后形成一个帷幕结构，截断护筒内外水流通道，在护筒内形成相对封闭的钻孔施工空间。
3.4 钢护筒在插打完成后，在钻孔过程中出现钻头无法钻出护筒情况，经潜水员探摸，护筒底口变形严重。
解决方法：先利用φ3.0m钻头钻进至护筒底口以下约1.5m后，由潜水员对变形严重护筒进行水下切割，继续钻进。
3.5 水下护筒切割后，钢护筒漏浆，孔内水头无法保持，由于护筒底口不规则，致使护筒无法跟进处理。
解决方法：可以采用问题3处理方案，当护筒埋置较浅时，利用2000t浮吊将此批护筒拔出，将底部损毁部分切割，同时将原钢护筒底口双层（32+20=52mm）加强型结构变为单层（50mm）加强结构，重新埋设护筒。当护筒埋置较深，拨出困难时，采用旋喷桩止水帷幕止水。
3.6 钻孔桩钢护筒在台风巨浪的冲击下剧烈晃动，导致孔壁破坏、坍孔严重，钢护筒倾斜下沉，护筒顶口完全淹没在海平面以下。
解决方法：检测钢护筒垂直度，如垂直度满足要求，则接高钢护筒，对护筒进行固定、并对护筒周边海床进行压浆固结，再利用KTY4000旋转钻成孔；如垂直度不满足要求，则由潜水工对钢护筒进行水下切割后，利用浮吊将钢护筒拔出，重新埋设护筒成孔。
4 结语
平潭海峡公铁两用大桥主墩钢护筒施工顺利完成，经竣工测量，42根钢护筒的坐标偏差及垂直度全部满足规范要求。
平潭公铁两用跨海大桥是国内真正意义上的第一座跨海公铁两用桥梁，总结其在海岛地区复杂环境下进行大直径钢护筒施工的方法为以后的跨海大桥建设积累了可靠的经验。
参考文献
[1] 陈建新复杂海洋环境无覆盖层大直径钢护筒施工技术[J]科研2015（32）142-144.
[2] 新建福州至平潭铁路站前工程FPZQ-3标大小练岛水道桥施工组织设计[Z].endprint
