水中桩基施工平台钢护筒纠偏对策

（上海建工集团股份有限公司海外事业部 20032）

1 工程背景

柬埔寨格罗奇马湄公河大桥13#～16#主墩均采用整体式承台+10 根大直径钻孔灌注桩基础，桩径2.0m，梅花形布置，承台底面标高+9.0m。本工程水中钻孔灌注桩采用冲击成孔工艺，施工平台采用钢护筒作为支撑桩，护筒由Q235b 钢材卷制，直径2.3m，壁厚16mm，顶部和底部均设1m 加强区，并在顶部焊接钢牛腿。

主墩桩基计划主要集中在旱季施工，水位多在+7.0m～10.0m，近些年雨季最高水位常在+16.0～+18.5m，河床泥面标高约-6.0m，结合地质条件经经验计算，综合有利于施工和成本控制角度，施工平台顶面搭建标高为+20.0m，钢管桩总长40m，使用DZJ-180 振动锤入土约14m，800*600 钢箱梁作为平台上部结构主梁搁置在护筒牛腿上，次梁选用30#b 工字钢，1cm 厚钢板网铺面后与护筒顶齐平。

在14#、15#主墩首批各2 根桩基已近成孔时，老挝首都万象东南约560公里外阿速坡省在建桑片－桑南内水电站（Xepian-Xe Nam Noy）突然发生溃坝，超50 亿立方蓄水涌入湄公河，加速桥址水位不断上涨，平台整体向下游开始偏移，直至最后淹没平台，护筒倾斜，其顶部向下游位移超过1.0m，致使平台失稳，护筒垂直度偏差过大。

2 原因分析

老挝溃坝事故导致湄公河水位暴涨，引发严重水灾，在建大桥处水位日最大涨幅达90cm，极大增加了水流冲击力。桥址为冲击地层，均以中密～密实状砂层为主，砂质较纯，黏粒含量低，胶结性较差，易受地下水渗流作用，水流的急剧加快，加之桩位上下往复冲击成孔作业，对护筒侧壁及其周围土层也不可避免的造成了一定的扰动，且目前该桥墩同批次开钻的两个孔位均已近设计桩底，恰巧也正处于最不利工况条件。正处河流弯道下游的特殊位置造就此处最大流速超过4m/s，达到历史水文资料显示流速2m/s 最大流速2倍以上，且超高洪峰裹挟上游大量漂流物，大型树木居多，对护筒和钢平台的冲击力进一步加大。叠加柬埔寨上游周边国家及柬当地连续反复受异常台风、降雨袭击，水位持续保持在高位，最高达+20.2m，尚未完成首批灌注桩混凝土浇筑的14#及15#墩钢护筒水平承载力不足以抗拒水流冲击，导致平台整体发生较大偏移，桩基施工不得不停止。

3 应急措施

溃坝事件发生前，湄公河水位已渐涨，在加密水文变化和平台变形监测的同时，经研究并预先对13#～16#主墩钢平台采取了如下有针对性的加固措施：

1）检查护筒顶部钢牛腿焊缝，对有磨损有缺陷实施补焊，将钢箱梁与牛腿原本的点焊加强至焊缝连接。

2）钢箱梁与护筒四周增设加劲板焊接，使牛腿、箱梁及护筒结合为整体。

3）钢箱梁下撑上拉，包括采用45#工字钢等大规格型钢，搁置在箱梁上的次梁与面板均采取焊接加固连接，使钢平台与基础形成整体结构。

4）桩基钻进不停顿，成孔后迅速清孔并完成混凝土灌桩，利用已完工程桩作为施工平台基桩加强其承载力和稳定性。

最大洪峰来临前，将上述加固、反拉等一系列举措抢抓冒险实施到位，首批已完成2～3 根桩基的13#、16#主墩平台始终处于稳定状态，未发生偏移；14#、15#平台在经受后续持续更高洪峰冲击的情况下，偏位倾斜未恶化酿成质量安全事故，尽力做到了钢平台的基本稳定，偏位相对可控。根据监测，这两平台钢护筒均向下游偏移，其中14#平台最大偏移为55cm，15#最大偏移为45cm，根据水流冲击力推算可得钢护筒弹性变形约20cm，则14#平台钢护筒实际偏位为35cm，15#为25cm。鉴于倾斜后的护筒中心已超出桩位允许偏差，垂直度偏差过大，冲击锤头无法自由降落冲挤底层形成桩孔，施工平台承载力也不足以确保稳定和安全，须处理后方能继续施工。

4 处理思路

拆除钢平台、拔除钢护筒后重建固然可行，且不失为误差最小的处理方式，但拆除及吊装工作量极大，还需动用大量大型船机设备，拔除护筒还需留足土层回复期，耗时费力且成本巨大。鉴于护筒入土不算太深，偏位不算大，以适当复位、经济可行快速为原则，先试行整体纠偏，不解除平台上部结构与钢护筒的连接，即在平台顶部施加水平拉力使护筒复位，若不可行，则改为逐根护筒单独纠偏。

5 纠偏流程及施工方法控制

根据现场15#墩钢平台偏位情况，结合水流水位及现场资源条件，具体纠偏流程如图1所示。

图1

5.1 整体纠偏方法

现场水位下降至+15m，流速降至1.5m/s 以下时，拟利用现有上游锚块，用平台上焊接连牢的既有桩架卷扬机以阶梯式逐渐收紧钢丝绳，若此方法足以牵引钢平台，则结合钢平台受力状况，尽可能使钢丝绳收紧；待钢丝绳无法收紧时，保持卷扬机制动，使整个平台静置一天以上；最后放松钢丝绳，确定回弹量，计算向上游总的恢复量，再确定是否再收紧钢丝绳。

5.2 逐根纠偏方法

将钢平台基桩钢护筒逐根进行纠偏，先将需要纠偏的这根桩做好临时连接，然后割掉与箱梁的连接，与平台分离，再用振动锤振动护筒，振动护筒时，对该根护筒进行千斤顶撑、倒链拉或锚锭反拉等措施，配合振动锤恢复钢护筒偏位。除3#、7#、10#桩以外的护筒为自下游侧开始纠偏，3#、7#、10#护筒则从上游侧进行纠偏，10 根护筒将分成如图2所示4 个批次。

图2

5.2.1 准备工作

1）用冲锤冲掉15-2#桩孔内临时回填的混凝土；

2）重新卷制并拼装护筒，准备吊耳等钢材。对冲孔较深2#、8#、10#桩护筒采取接长6m，剩余接桩4m；

3）对第1、2 批次护筒进行接桩。

5.2.2 下游侧纠偏方法

1）将8#护筒与9#用两只手拉葫芦将其顶部的吊耳相互连接起来，并释放护筒与平台及其他护筒的连接，此时保证9#、10#护筒与钢箱梁处于连接状态；

2）从平台下游侧开始，以钢箱梁为顺桥向限位，对8#钢护筒进行纠偏，使用振动锤夹紧护筒顶，开始振沉钢护筒，按照振动锤振沉→导链向上游拉→振动锤振沉的顺序反复循环，直至护筒恢复设计桩位；

3）待护筒恢复后，静置12～24 小时，释放葫芦拉力，观测护筒回弹量，根据护筒回弹量重复步骤2，直至护筒回弹后恢复至设计桩位，再与钢箱梁重新焊接；

4）1#、4#护筒按步骤1～3 类推纠偏后，将第一批3 根护筒整体加固，连为一体；

5）释放第二批9#护筒，保证单根护筒与其他部位无任何连接，此时保证8#、10#护筒与钢箱梁处于连接状态，同样以箱梁为顺桥向限位，参照第一批次依次完成9#、2#和5#护筒纠偏后，将第一、二批护筒相互连接，并与平台连为一体；

6）释放钻机卷扬机反拉力，将钻机吊离平台，钢丝绳端留在平台上，妥善安置以备拉上游三根桩，同时保证悬挂在平台外的部分不影响船舶移动；

7）对三、四批护筒进行接桩作业；

8）6#护筒按步骤1～3 类推纠偏后与第一、二批护筒和钢箱梁连接。

5.2.3 上游侧纠偏方法

1）抽芯缆缠住10#护筒，在护筒顶部两侧开孔，挂上35t 卡环，接2 只10t 手拉葫芦，葫芦勾上28”钢丝扣，钢丝扣另一端同锚碇拉锁用32”骑马卡夹住连接牢固，收紧葫芦使锚锭拉索逐渐受力；

2）释放该钢护筒与平台间的焊接连接；

3）使用起重船“起一”起吊振动锤，夹紧护筒，开始纠偏，振动锤渐渐增大功率，采用振动锤振沉→千斤顶向上游推进、收紧锚锭钢丝绳处手拉葫芦、收紧抽芯缆→振动锤振沉的顺序，如下图3所示，反复循环直至护筒恢复设计桩位；

图3

4）解除抽芯缆，解除振动锤，静置12～24 小时，释放手拉葫芦，观察护筒回弹量；

5）根据回弹量重复步骤3～5，保证外力释放后护筒处于设计桩位，将该护筒与钢箱梁重新连接；

6）7#、3#护筒依次按上述步骤纠偏后与平台进行永久性连接，纠偏全部完成。

6 纠偏施工重点注意事项

1）测量观测到护筒在顺桥向偏移较小，可以忽略，故考虑纠偏过程中以钢箱梁为限位，只对护筒进行横桥向纠偏；

2）逐根纠偏护筒时，需将待纠偏的一根护筒上牛腿割除，以保证与平台分离；其中一根纠偏完成后，再释放下一根护筒；

3）每根护筒纠偏前，需对平台进行开口，开口大小根据实际偏位确定，保证恢复时，该根护筒具有足够距离位移至设计桩位；

4）除2#、6#、9#护筒需配合对上游侧护筒进行顶推的工作外，其他护筒在纠偏完成后即可切割；

5）护筒加焊后，需对焊缝处以弧形钢板进行加强处理，保证振沉过程中焊缝不会撕裂；

6）振沉纠偏时，振动锤振动频率控制在15-25Hz，严禁频率过大，导致护筒振沉过快而不能正常纠偏；

7）纠偏过程中，需测量员实时监测，保证护筒准确回到设计桩位。

7 结语

本文从柬埔寨格罗奇马大桥主墩钢护筒倾斜具体工程案例出发,分析研究了特殊意外工况条件的平台失稳紧急避险措施，防止重大质量安全事故发生，避免了较大经济损失，充分利用既有施工材料设备资源，对临时施工平台基桩钢护筒发生的倾斜提出了有针对性的纠偏方法和具体施工流程，积累了一定的经验，以期对处理类似工程问题起到一定的启发和指导作用。