本发明涉及水上结构物施工技术领域，更具体地说它是大直径钢护筒及三框式导向架打设施工方法。
背景技术：
在公路大桥施工过程中，桩基钢护筒打设下沉的垂直度及中心位置偏位，直接影响到能否顺利成桩及桩基施工质量，并影响承台钢吊箱的下放。而传统钢护筒导向架为悬臂式导向架，且必须在平台上定位施工，一方面对门吊的吊装高度要求更大，另一方面钢护筒打设精度难以控制且施工效率低下。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种大直径钢护筒及三框式导向架打设施工方法，减少门吊的吊高要求，节省门吊费用；提高钢护筒打设效率，缩短施工工期；降低钢护筒调位难度，减少人工投入；极大地提高钢护筒打设的平面位置及垂直度的精度，一次成功率及合格率均为100％。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：大直径钢护筒及三框式导向架打设施工方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：打入四根辅助桩，辅助桩之间用工字钢连接成辅助桩上层结构和辅助桩下层结构，辅助桩上层结构和辅助桩下层结构构成辅助定位钢管桩平台；
步骤2：将三框式导向架放置于辅助定位钢管桩平台上，调整三框式导向架的平面位置及垂直度至满足设计要求，然后将三框式导向架焊接固定在辅助定位钢管桩平台上，通过导向轮，用钢绳将三框式导向架的定位环固定辅助桩或辅助定位钢管桩平台上；
步骤3：起吊钢护筒至三框式导向架的第二导向框的内，通过下放导向轮将钢护筒自由下放至河床；通过千斤顶调节钢护筒平面位置和垂直度，钢护筒靠自重下沉至稳定后，再用千斤顶微调，最后用振动锤沉桩将钢护筒打至设计标高；
步骤4：起吊钢护筒至三框式导向架的第一导向框内，通过下放导向轮将钢护筒自由下放至河床；通过千斤顶调节钢护筒平面位置和垂直度，平面位置误差不超过±30mm、且垂直度误差不超过0.2％后松钩，钢护筒靠自重下沉至稳定后，再用千斤顶微调，最后用振动锤沉桩将钢护筒打至设计标高；
起吊钢护筒至三框式导向架的第三导向框内，通过下放导向轮将钢护筒自由下放至河床；通过千斤顶调节钢护筒平面位置和垂直度，平面位置误差不超过±30mm、且垂直度误差不超过0.2％后松钩，钢护筒靠自重下沉至稳定后，再用千斤顶微调，最后用振动锤沉桩将钢护筒打至设计标高；
步骤5：解除三框式导向架与辅助定位钢管桩平台之间的连接，利用门吊将三框式导向架上提，将三框式导向架旋转90°后下放至辅助定位钢管桩平台，将三框式导向架焊接固定在辅助定位钢管桩平台上；
起吊钢护筒至三框式导向架的第一导向框内，通过下放导向轮将钢护筒自由下放至河床；通过千斤顶调节钢护筒平面位置和垂直度，平面位置误差不超过±30mm、且垂直度误差不超过0.2％后松钩，钢护筒靠自重下沉至稳定后，再用千斤顶微调，最后用振动锤沉桩将钢护筒打至设计标高；
起吊钢护筒至三框式导向架的第三导向框内，通过下放导向轮将钢护筒自由下放至河床；通过千斤顶调节钢护筒平面位置和垂直度，平面位置误差不超过±30mm、且垂直度误差不超过0.2％后松钩，钢护筒靠自重下沉至稳定后，再用千斤顶微调，最后用振动锤沉桩将钢护筒打至设计标高；
步骤6：首次的五根钢护筒打设完成后，吊开三框式导向架，拆除辅助桩，步骤7：在三框式导向架的第二导向框的顶口焊接工45b型钢(45b型钢为优质碳素结构用钢，广泛用于机械制造，机械性能较好)作为承重梁，将三框式导向架的第二导向框下放至下一个已打设完成的钢护筒上，利用已打设好的钢护筒作为定位基准桩，通过千斤顶调整三框式导向架的坐标与垂直度并锁紧，利用三框式导向架两侧的第一导向框及第三导向框定位打其他设钢护筒；
三框式导向架由三个导向框和二个连接结构组成，三个导向框通过二个连接结构连接呈一个整体；三个导向框分别为第一导向框、第二导向框、第三导向框，第二导向框位于第一导向框和第三导向框之间；第一导向框通过连接结构与第二导向框连接，第二导向框通过连接结构与第三导向框连接。
在上述技术方案中，步骤1中，辅助桩上层结构横向相邻的二根辅助桩通过工字钢连接；辅助桩下层结构横向相邻的二根辅助桩通过工字钢连接，辅助桩下层结构纵向相邻的二根辅助桩通过工字钢连接，辅助桩下层结构与辅助桩下层结构纵向相邻的二根辅助桩之间设置有牛腿加强筋。
在上述技术方案中，步骤2中，三框式导向架的定位环有四个。
在上述技术方案中，三框式导向架总长1000cm，三框式导向架的框架垂直度≤1/200，三框式导向架的材质为A3号钢材(A3号钢材是一种含碳量偏低的碳素钢，其中a代表钢的力学性能，a3是钢材标准中的一种牌号)。
在上述技术方案中，三框式导向架设置呈上层结构、中层结构、下层结构，上层结构上设置有四个千斤顶及四个下放导向轮；中层结构上设置有四个千斤顶及四个下放导向轮；下层结构上设置有四个千斤顶及四个下放导向轮；千斤顶均设置于三框式导向架的加强钢板上，导向轮均设置于千斤顶上。
在上述技术方案中，工字钢为45b工字钢(45b工字钢为腿宽152mm、腰厚13,5mm、重量87,42Kg/m，截面面积为101cm3，理论重量为87.4公斤/米的工字钢)；导向架竖杆、导向架横杆、连接结构竖杆、连接结构横杆均采用双拼结构；导向架斜撑、连接结构斜撑均采用双拼结构。
本发明具有如下优点：
(1)减少门吊的吊高要求，节省门吊费用；提高钢护筒打设效率，缩短施工工期；降低钢护筒调位难度，减少人工投入；
(2)极大地提高钢护筒打设的平面位置及垂直度的精度，为后续桩基施工及钢吊箱的顺利下放奠定基础；
(3)提高钢护筒打设精度，节约施工工期，而且在工艺及设备的使用上，经济适用，符合施工要求；确保大直径钢护筒施工一次成功率100％、合格率100％，最终确保了主墩桩基及承台的施工进度及质量，为以后类似砂层地质条件下的大直径钢护筒的施工积累经验，有极大的推广应用价值。
附图说明
图1为本发明组装结构示意图。
图2为本发明工作示意图一。
图3为本发明工作示意图二。
图4为本发明工作示意图三。
图5为本发明工作示意图四。
图6为本发明工作示意图五。
图7为本发明工作示意图六。
图8为本发明实施例工作示意图。
图中1-第一导向框,2-第二导向框,3-第三导向框,5-连接结构,6-定位环,7-千斤顶,8-下放导向轮,9-辅助定位平台,9.1-辅助桩,9.2-导向架安装平台,10-牛腿加强筋,11-三框式导向架,12-钢护筒。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚和容易理解。
参阅附图可知：大直径钢护筒及三框式导向架打设施工方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：打入四根辅助桩9.1，辅助桩9.1之间用工字钢连接成辅助桩上层结构和辅助桩下层结构，辅助桩上层结构和辅助桩下层结构构成辅助定位钢管桩平台9.2(如图1所示)；
步骤2：将三框式导向架11放置于辅助定位钢管桩平台9.2上，调整三框式导向架11的平面位置及垂直度至满足设计要求，然后将三框式导向架11焊接固定在辅助定位钢管桩平台9.2上，如图5所示，通过导向轮，用钢绳将三框式导向架11的定位环固定辅助桩9.1或辅助定位钢管桩平台9.2上(如图2所示)；
步骤3：起吊钢护筒12至三框式导向架11的第二导向框2的内，通过下放导向轮8将钢护筒12自由下放至河床；通过千斤顶7调节钢护筒12平面位置和垂直度，钢护筒12靠自重下沉至稳定后，再用千斤顶7微调，最后用振动锤沉桩将钢护筒12打至设计标高(如图3所示)；
步骤4：起吊钢护筒12至三框式导向架11的第一导向框1内，通过下放导向轮8将钢护筒12自由下放至河床；通过千斤顶7调节钢护筒12平面位置和垂直度，平面位置误差不超过±30mm、且垂直度误差不超过0.2％后松钩，钢护筒12靠自重下沉至稳定后，再用千斤顶7微调，最后用振动锤沉桩将钢护筒12打至设计标高；
起吊钢护筒12至三框式导向架11的第三导向框3内，通过下放导向轮8将钢护筒12自由下放至河床；通过千斤顶7调节钢护筒12平面位置和垂直度，平面位置误差不超过±30mm、且垂直度误差不超过0.2％后松钩，钢护筒12靠自重下沉至稳定后，再用千斤顶7微调，最后用振动锤沉桩将钢护筒12打至设计标高(如图4所示)；
步骤5：解除三框式导向架11与辅助定位钢管桩平台9.2之间的连接，利用门吊将三框式导向架11上提，将三框式导向架11旋转90°后下放至辅助定位钢管桩平台9.2，将三框式导向架11焊接固定在辅助定位钢管桩平台9.2上；
起吊钢护筒12至三框式导向架11的第一导向框1内，通过下放导向轮8将钢护筒12自由下放至河床；通过千斤顶7调节钢护筒12平面位置和垂直度，平面位置误差不超过±30mm、且垂直度误差不超过0.2％后松钩，钢护筒12靠自重下沉至稳定后，再用千斤顶7微调，最后用振动锤沉桩将钢护筒12打至设计标高；
起吊钢护筒12至三框式导向架11的第三导向框3内，通过下放导向轮8将钢护筒12自由下放至河床；通过千斤顶7调节钢护筒12平面位置和垂直度，平面位置误差不超过±30mm、且垂直度误差不超过0.2％后松钩，钢护筒12靠自重下沉至稳定后，再用千斤顶7微调，最后用振动锤沉桩将钢护筒12打至设计标高(如图5所示)；
步骤6：首次的五根钢护筒12打设完成后，吊开三框式导向架11，拆除辅助桩9.1(如图6所示)；
步骤7：在三框式导向架11的第二导向框2的顶口焊接工45b型钢作为承重梁，将三框式导向架11的第二导向框2下放至下一个已打设完成的钢护筒12上，利用已打设好的钢护筒12作为定位基准桩，通过千斤顶7调整三框式导向架11的坐标与垂直度并锁紧，利用三框式导向架11两侧的第一导向框1及第三导向框3定位打其他设钢护筒12(如图7所示)；
三框式导向架11由三个导向框和二个连接结构5组成，三个导向框通过二个连接结构5连接呈一个整体；三个导向框分别为第一导向框1、第二导向框2、第三导向框3，第二导向框2位于第一导向框1和第三导向框3之间；第一导向框1通过连接结构5与第二导向框2连接，第二导向框2通过连接结构5与第三导向框3连接。
步骤1中，辅助桩上层结构横向相邻的二根辅助桩9.1通过工字钢连接；辅助桩下层结构横向相邻的二根辅助桩9.1通过工字钢连接，辅助桩下层结构纵向相邻的二根辅助桩9.1通过工字钢连接，辅助桩下层结构与辅助桩下层结构纵向相邻的二根辅助桩9.1之间设置有牛腿加强筋10。
步骤2中，三框式导向架11的定位环有四个。
三框式导向架11总长1000cm，三框式导向架11的框架垂直度≤1/200，三框式导向架11的材质为A3号钢材；三框式导向架控制为φ285cm。
三框式导向架11设置呈上层结构、中层结构、下层结构，上层结构上设置有四个千斤顶7及四个下放导向轮8；中层结构上设置有四个千斤顶7及四个下放导向轮8；下层结构上设置有四个千斤顶7及四个下放导向轮8；千斤顶7均设置于三框式导向架11的加强钢板上，导向轮8均设置于千斤顶7上。
工字钢为45b工字钢；导向架竖杆1.1、导向架横杆1.2、连接结构竖杆5.1、连接结构横杆5.2均采用双拼结构；导向架斜撑1.3、连接结构斜撑5.3均采用双拼结构。
钢护筒12打设前先定位打设四根辅助桩2并焊接辅助定位钢管桩平台4，将导向架3移至辅助定位钢管桩平台4高度以下，首次可打设三根钢护筒12，再利用已施工钢护筒12作为基准桩通过旋转导向架的方式施工后续钢护筒12，后续施工中每次可打设2根钢护筒12；使用本发明既即保证了钢护筒的平面位置及垂直度，同时极大地提高了施工效率。
将本发明方法应用于某公路大桥南塔墩桩基钢护筒的打设施工(如图8所示)，某公路大桥南塔墩桩基钢护筒从开工至完成累计施工二十天，钢护筒直径φ280cm，壁厚2.0cm；平均每天完成三根，较常规施工效率提高了一倍；且通过测量验收，五十八根钢护筒最大平面位置偏差为1.7cm，最大垂直度偏差为1/450cm，精度指标均高于设计要求；保障了长江枯水期桩基施工进度及质量，并为后续钢吊箱的成功下放施工提供了有力保障。
某公路大桥主墩桩基础钢护筒施工，突破了以往砂层地质条件下的常规性工艺，通过对钢护筒导向架的优化设计，解决了砂层地质条件下桩基的防涌沙、坍孔等通病问题；本发明为解决类似施工条件下的钢护筒施工提供了思路，且节约了工期；而且在工艺及设备的使用上，经济适用，施工效率极高，符合施工要求；确保了大直径钢护筒施工一次成功率100％、合格率100％；最终确保了南塔墩桩基的施工进度及质量，整个施工过程未出现一次护筒漏浆问题，桩基成桩后经检测均为Ⅰ类桩。
其它未说明的部分均属于现有技术。