摘要：孟加拉帕德玛大桥为公铁大用桥，主桥水中墩桩基采用直径3米、长度为101~117m的超长斜钢管桩，钢管桩斜度为1:6，技术规范要求插打后钢管桩的桩底标高偏差不大于200mm，桩顶平面位置偏差不大于150mm。本项目采用多级导向和预偏等控制技术，顺利将钢管桩插打误差控制在允许范围内。
关键词：帕德玛大桥；钢管桩；插打精度控制；
1 工程概况
孟加拉帕德玛大桥位于孟加拉国首都达卡偏西南约40km处，横跨Padma河（恒河下游），距印度洋入海口直线距离约150km。主桥为公铁两用桥梁，水中墩基础由6根直径3米的斜钢管桩组成，航道区钢管桩设计桩长为117m，洲心岛区钢管桩设计桩长为101m[1-2]，斜度为1:6。主河槽内河床标高为-25m，钢桩设计顶标高为+1.75m。技术规范要求：插打完成后，钢管桩桩底标高允许误差为200mm，桩顶处钢桩平面位置允许误差为150mm。
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图1 帕德玛大桥 钢管桩立面及平面布置示意图
2 超长斜钢管桩插打及控制技术
2.1 定位系统组成
本桥斜钢管桩施工采用多层导向架作为定位系统。导向架为空间桁架结构，其主要由主桁架、3层滑道梁和4个导向结构（导向A、B、C）组成。主桁架由钢管焊接而成，滑道梁为焊接箱型梁，固定在主桁架上，导向结构通过销轴固定在滑道梁上，导向结构前端与钢桩接触处设置有滚轮，以减小插打过程中的摩擦力，导向结构后端连接有千斤顶，利用千斤顶调整导向的位置进而调整钢桩的平面位置及斜率[2]。
2.2 斜钢管桩插打工艺流程
本桥斜钢管桩采用德国MENCK公司的MU-2400液压打桩锤进行插打，利用导向架进行辅助定位。由于钢管桩长度超过100m，整桩起吊吊高需达到145m，吊重达到510t，因此结合浮吊的性能，将钢管桩分为两节制造并进行插打，其中底节桩长约71m，顶节桩长约31~46m[1]。钢管桩插打的具体流程如下：
（1）施工平台及导向架施工完成后，利用GPS在导向架上标出三层导向结构（导向A、导向B、导向C）的理论位置；
（2）利用平板驳船将钢管桩运至墩位；
（3）利用1000t浮吊将底节钢管桩垂直吊起，送入导向架内，通过移动导向架上的导向结构，对钢管桩斜率和平面位置进行调整，然后缓慢送钩，底节钢桩在自重作用下插入河床内；
（4）利用浮吊将打桩锤套入钢管桩顶部进行插打，打桩过程中当打桩锤接近每层导向时，将导向结构移开以防止打桩锤与导向结构发生碰撞，之后继续插打至打桩锤接近定位平台顶面后停止锤击；
（5）吊离打桩锤，对底节钢桩平面位置和斜率进行竣工测量；
（6）切除底节钢管桩顶部500mm被损伤的部分，然后吊入第二节钢桩，通过移动导向结构调整顶节桩的斜率和平面位置，使其与底节桩匹配对位；
（7）对接口焊接及探伤；
（8）起吊打桩锤插打顶节钢桩，打桩过程中当打桩锤接近每层导向时，将导向结构移开以防止打桩锤与导向结构发生碰撞，之后继续插打钢桩至设计底标高；
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图2 斜钢管桩插打示意图
2.3 高程控制
钢管桩制作完成后，利用反光漆在其桩身上作出刻度标记，便于观测打桩过程中的贯入度。由于钢管桩顶部被打桩锤锤帽遮蔽，因此打桩锤外表上也要作出相应的刻度标记。
钢桩插打前，利用GPS测出定位平台顶面的高程，然后在定位平台顶面布置一悬线，悬线两端各挂一重物以确保悬线无下绕。打桩过程中，通过观测桩身上与悬线平齐的刻度，已知悬线高程及其下方已插打的钢管桩长度，即可根据斜率计算出此时钢管桩的桩底高程。
2.4 平面位置控制
2.4.1 多级导向
导向架安装完成后，利用GPS和全站仪测出各层导向和滑道梁所在高程。已知斜钢管桩在桩顶+1.75m处的设计中心坐标，根据斜率计算钢管桩在导向A、B、C处高程面的理论坐标，然后通过上述高程面处钢管桩和导向A、B、C的位置关系，放样标记出导向A、B、C的理论位置。
钢管桩垂直起吊并送入导向架后，移动导向A、B，使钢管桩斜率大致为1:6，钢管桩缓慢通过导向C后，根据各导向的理论位置和预偏量精确调整导向A、B、C的位置，对钢管桩平面位置和斜率进行精确调整，然后将导向A、B、C进行固定，确保钢管桩在插打过程中斜率不发生变化。
2.4.2 预偏
在采用上述三级导向的情况下，斜钢管桩在插打过程中产生平面位置偏差的主要原因有两条：
第一是导向架在钢桩自重和打桩锤重量作用下产生了变形，此变形可通过有限元建模进行计算。
第二是钢桩插打至导向C下方后，所有导向均已退出，此时桩顶高程为+10m，而河床标高在-25m，钢管桩的悬臂长度约35m，在打桩锤重量作用下，钢管桩向后方下挠，此变形可在导向C退出前后进行观测记录。
为控制钢管桩插打后的平面位置，需要将上述两类变形以预偏的形式进行调整。即钢管桩吊入导向架后，将导向A、B、C较理论位置前移（前移的预偏量值根据两类变形的数值进行计算），此时钢管桩斜率略大于1:6，使得钢管桩变形后接近于设计斜率和设计平面位置。
3 结语
帕德玛大桥共有40个水中主墩，每个主墩的基础由6根斜钢管桩组成，钢管桩直径为3m，斜率为1:6，长度超过100m，定位、插打难度大。通过多级导向和预偏的控制技术，使其插打后的施工误差满足技术规范中高精度的要求，该技术具有安全可靠、操作简单等优点，可为后续我国斜钢管桩施工提供参照。
参考文献
[1] 潘军，熊仕坤. 孟加拉帕德玛大桥超长大直径倾斜钢管桩施工技术[J]．世界桥梁，2018, 46(6):16-20
[2] 李方峰，张瑞霞，涂满明. 孟加拉帕德玛大桥大直径钢桩插打施工关键技术[J]．世界桥梁，2019, 47(2):22-27
论文作者:孙刘洋
论文发表刊物:《城镇建设》2020年第3期
论文发表时间:2020/4/13
标签：钢管论文; 导向论文; 斜率论文; 位置论文; 高程论文; 平面论文; 标高论文; 《城镇建设》2020年第3期论文;