橋梁工程水上木結構施工平臺的搭設

王衛星 ，江克斌 ，丁 勇 ，倪勝琪

（1.解放軍理工大學工程兵工程學院，江蘇南京 210007；2.江蘇陽湖建設項目管理有限公司，江蘇常州 213159；3.上海浦東路橋建設股份有限公司，上海市 201210）

0 前言

隨著“十二五”期間城市經濟、社會的快速發展和城市化的快速推進，城市對市政基礎設施建設的公用服務功能和配套等各方面要求將日益增強，“綠色、低碳、環保”將成為城市基礎設施工程建設的新方向。在河網密布的江南水鄉城市中進行道路改造，中小型橋梁工程是最為常見的，而在一般河流中建造橋梁，施工平臺的搭設也是必不可少的，本文結合工程實例推薦一種經濟、實用、簡便、快捷又符合“綠色、低碳、環保”原則的搭設方法，以供參考。

1 工程概況

大通河橋位于某道路K0+325.03處，跨大通河，橋位處河道寬38 m左右。河道流速約2.0 m/min，有潮汐影響。橋梁上部采用三跨預應力混凝土空心板簡支梁，主要跨徑20 m+25 m+20 m，下部采用樁柱式橋墩。

大通河水位為青島標高2.0 m左右（2010年3月測量），5月份施工時水位為青島標高約2.5 m左右，河道中心深度約5.5 m。從現場地形條件看，橋梁主跨2#墩位于河道內，0#橋臺位于現狀道路上，1#墩及3#橋臺在河岸擋墻位置，鉆樁平臺總平面布置見圖1。基礎橋墩為1200 mm鉆孔灌注樁，樁底標高-29.0 m，計24根。在進行橋梁2#墩基礎位置及下部結構施工時需設置水上鉆樁平臺，考慮到防汛防臺要求，平臺高度應在水平面以上50 cm處。1#墩及3#墩在河岸擋墻位置，需要拆除擋墻才能鉆樁，同時在此位置外側進行圍堰占用河道約4 m。

2 水上木結構施工平臺搭設前的施工準備工作

2.1 施工方案的選擇與報審

水上鉆孔灌注樁施工平臺的選擇，對照《公路橋涵施工技術規范》（JTJ041-2000）[1]中6.2.1條的施工平臺與護筒規定：場地為深水時可采用鋼管樁施工平臺、雙壁鋼圍堰平臺等固定式平臺，也可采用浮式施工平臺。針對施工現場的實際情況（平均水深 5 m），本著“經濟、綠色、低碳、環保”的原則，經參建各方共同協商后，決定采用承包單位提出的搭設水上木結構施工平臺的方案。具體方案見圖1～圖4。

圖1 大通河圍堰/鉆樁平臺總平面布置圖（單位：m）

2.2 擬投入的機械設備

表1所列為本方案所需機械設備及其主要性能參數。

2.3 擬投入的勞動力情況

針對施工工期、機械設備及施工現狀的地質、水文狀況，承包單位投入管理人員8人，打樁人員8人，普通工人10人，水電工2人。

2.4 木樁承載力驗算

由于該水上木結構施工平臺（2#墩）承受較完整施工荷載，其立柱及蓋梁的支架、模板（需計算強度、剛度和穩定性）另行考慮具體施工方案，因此只需計算2#墩平臺木結構的單樁實際承載力是否小于設計承載力。人行便橋因結構類似，且只有施工人群及移動荷載，就不作贅述。如圖2、圖4所示，根據地質資料及擬定的施工方案，圓木樁入粉質粘土質層，擬入土層深度為3 m，圓木樁小頭直徑為Ds=22 cm，直徑變化率為9 cm/m。依據《公路橋涵鋼結構及木結構設計規范》（JTJ025-86）[4]的規定，將該平臺的木樁力學計算模型簡化為兩端鉸接的軸心受壓構件，因此只需驗算其穩定承載力即可。l0=1.0l，其中l0為計算長度，l為總長度。按最不利情況考慮，長度l=5.5 m木樁的穩定承載力為：式中：[N]為穩定承載力；[σa]為木材順紋容許承壓應力，取為11.0 MPa；Am為木樁中部截面面積；φ為穩定系數，當 λ≤80時，φ=1.02-0.55×[(λ+20)/100]2，當 λ＞80 時，φ=3000/λ2。式中：λ為木樁的長細比；r為回轉半徑；Im為中部截面的慣性矩。根據規范[4]的規定，穩定性計算時取中部截面進行，則木樁中部截面直徑Dc=24.5 cm；Imc=0.177×10-3m4；Amc=0.047 m2。經過計算可得 rc=6.14×10-2m；λc=89.5；φc=0.374。將以上計算得到

的數據代入式(1)可得：

圖2 鉆樁平臺（2#墩）平面布置圖（單位：cm）

圖3 人行便橋剖面圖Ⅱ（單位：cm）

表1 主要施工機械選用表

因此，單根木樁承受的設計計算荷載為193 kN。

依據鉆樁平臺（2#墩）平面布置圖（見圖2）所示，每根鉆孔灌注樁鉆機施工時，其承受的荷載大致為鉆機二臺（一臺備用）、施工人群及其它移動荷載等，且木樁平臺承受荷載的作用位置影響范圍至少為三排12根，如圖2中圓圈虛線所示。經查表，鉆孔灌注樁施工過程中兩臺GPS-15型號主機重約16 t，考慮樁基吊導管、鋼筋籠等因素，樁機總重量取40 t，人及其它移動荷載取10 t，因此，根據《公路橋涵設計通用規范》(JTG D60-2004)[5]中第4.1.6條的相關規定，該平臺承載能力極限狀態下荷載設計值為：式中：γ0取為1.0；SGik為第i個永久荷載標準值，本文不考慮木樁本身重量，SGik取為0；SQlk為第1個可變荷載標準值，文中為樁機重量，故取為40 t；γQl為可變荷載效應分項系數，取為1.4；SGik為其他第j個可變荷載標準值，本文只考慮人及其他移動荷載，取10 t；γQj為其他可變荷載分項系數，取為1.4；ψc為其他可變荷載組合系數，取為0.80；因此有：

依據以上，承受所有荷載的圓木樁，取3排12根計，則單根木樁承受的實際荷載為：Q=γ0Sud/n=67.2/12=5.6 t=56.0 kN

因此該水上木結構施工平臺（2#墩）的單樁承載力符合施工方案的要求。

3 水上木結構施工平臺搭設的施工過程

根據擬定的施工方案，水上木結構施工平臺的施工過程為：測量放樣→根據施工方案放出鉆孔樁及圓木樁位置→潛水員水下探測→清除拋石等水下障礙物→打圓木樁→設槽鋼剪刀撐→方木連接→鋪設木板→水上平臺臨邊圍護等→鉆孔樁、系梁、立柱及蓋梁施工→拆除水上平臺。

3.1 水上木結構施工平臺搭設的測量放樣

（1）導線點及水準點測量

用全站儀按相同的導線形式和精度對原有導線點進行復測，并將測量結果進行平差式計算，將相關資料報監理工程師進行最后審核，確定其首級導線點的坐標數據，并以此作為施工控制測量的依據。

（2）地形復測和建立施工控制網

在導線點復測完畢并得到測繪部門認可后，在開工前對該橋梁進行施工控制網測量，用全站儀和工程施工放樣軟件，在監理部測量監理工程師的監督下，依據導線點和施工軟件設計里程樁中樁坐標，用坐標法恢復里程樁位（加密樁位同時進行）。

施工控制網點在導線測量完成后，布設次級導線加密（結果同樣需測量監理工程師最后復核確認），以滿足施工現場的控制要求。

承包單位根據施工現場實際情況，在通視良好的狀態下在大通河兩側布置了5個控制點，經測量監理工程師復核后投入使用。所有測量控制點，設置均應牢固可靠，且不受施工或其他條件的影響，并定期對其進行復測、保護，發現問題須及時補測和恢復。所有布設的導線及水準點、鉆孔灌注樁和圓木樁坐標位置均經測量監理工程師最終復核，即“一放二復”，確保與設計圖紙一致，標高及中線誤差控制在規范允許范圍內。

（3）根據設計圖紙和以上測量成果，放出鉆孔樁位置，然后根據項目監理部最終審定的水上平臺施工方案定出圓木樁的位置。

3.2 水上木結構施工平臺的搭設

（1）打圓木樁前，必須如前所述進行仔細測量放樣，按照擬定的施工方案放出圓木樁位置，然后派潛水員水下勘察，清除拋石等障礙物。圓木樁進場后，承包單位對其外觀進行檢查，并用卷尺測量，該木樁長度、直徑等必須符合要求。承包單位在施工現場租賃一臺25 t的船吊并用人工配合進行圓木樁施工。

（2）鉆孔樁水上施工平臺采用9～11 m長的圓木樁，小頭直徑為22 cm，樁入土3 m，樁頂離水平面保持50 cm。圓木樁每4根為1排，間距1 m+2 m+1 m，排距為2 m，共16排。2#墩水上平臺與河岸之間設置2.4 m寬的人行便橋通道。通道采用相同規格的圓木樁，樁入土3 m，每2根為1排，間距為2 m，排距為2 m。

（3）圓木樁打入完畢后，樁頂采用25 cm×25 cm的方木進行連接，最后在方木上鋪設5 cm厚的木板。并用槽鋼設置剪力撐，在圓木樁和槽鋼對應位置鉆孔，用螺栓連接，橫向和豎向方木之間用螞蟥釘進行連接后成形。水上木結構施工平臺施工完畢后用鋼管及綠網進行臨邊圍護，防止人員及材料掉入水中。施工完畢后照片見圖5、圖6。

圖5 水上木結構施工平臺

4 結語

圖6 人行便橋

由于施工方案準備的較為完善，現場施工的人員、機械、材料得以合理組織、安排，承包單位在一臺打樁機械施工的情況下，在7 d內就基本完成了圓木樁100多根的施工任務，并依據施工方案的要求加工成鉆孔灌注樁鉆機施工平臺，為整個橋梁工程在施工計劃工期內完成作了有力保障。而且該施工平臺在整個橋梁工程的施工過程中使用功能良好，達到了施工方案預期的效果。

在整個橋梁工程下部結構施工完畢后，該木結構水上施工平臺易于拆除、不污染河流、不阻礙航道，而且圓木樁也可重復周轉使用，在一定程度上降低了施工成本。相對于其他形式的施工平臺、圍堰而言，該施工平臺即經濟又環保，也基本達到參建各方開工前設定的“經濟、綠色、低碳、環保”目標。

[1]JTJ041-2000,公路橋涵施工技術規范[S].北京:人民交通出版社,2000.

[2]公路橋涵施工技術規范實施手冊[S].北京:人民交通出版社,2002.

[3]CJJ2-2008,城市橋梁工程施工與質量驗收規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2009.

[4]JTJ025-86,公路橋涵鋼結構及木結構設計規范[S].北京:人民交通出版社,1987.

[5]JTG D60-2004,公路橋涵設計通用規范[S].北京:人民交通出版社,2004.