東營黃河大橋鋼便橋施工技術

畢愛國

(中鐵十四局集團三公司，山東兗州 272100)

1 工程概況

東營黃河公路大橋位于山東省東營市，橋梁上部結構為(116+200+220+200+116)m五跨一聯預應力鋼筋混凝土連續梁，主橋8號～11號墩位于水中。

大橋位于黃河入海口處，這里河道寬闊，河床平緩，夏季水量少，僅50 m3/s，而秋汛和凌汛流量達3 000 m3/s，局部沖刷深10 m～12 m。

地質情況從上至下為砂土、亞砂土，局部有亞粘土夾層。

為完成水中墩和對岸工程，需搭設跨河臨時鋼便橋。

2 方案設計

2.1 水文條件

首先考慮汛期影響。通過當地黃河河務部門收集了近年大汛年份水文資料，對黃河汛期流量、流速、沖刷深度等數據進行了分析整理，見表1。

表1 歷年大汛資料一覽表

2.2 沖刷深度

經調查咨詢，歷年大汛期間局部沖刷在10 m～12 m左右。

2.3 主要技術指標

橋面標高，梁底標高按照1996年洪水位考慮，按照11.5 m。樁長計算考慮沖刷深度，在計算樁基承載力時扣除。

根據全橋工期和成本進行整體考慮，將防洪標準定在2 500 m3/s，如果施工過程中洪水流量超過2 500 m3/s，就暫停施工，以保證施工安全。

便橋荷載按單車—300 kN設計，最重施工機械30 t吊車，自重27 t;6 m3混凝土罐車在滿載情況下為25 t。行車速度:重車10 km/h，輕車30 km/h。便橋共33跨，組合為4×24 m+4×24 m+4×24 m+4×24 m+4×24 m，全長為480 m，全橋采用鋼結構，采用鋼管樁基礎，鋼管樁規格φ720×10 mm，樁長設計為18 m～26 m，每墩同排布置3根。貝雷桁架縱梁，下承式結構，雙排單層，上下加強弦桿。橋面橫梁為Ⅰ28a工字鋼，橋面板為20a槽鋼，橋面凈寬3.8 m(見圖1)。

3 設計計算

3.1 主要計算荷載

恒載:結構自重，考慮1.2倍的分項系數。

活載:單車—300 kN，考慮1.4倍的分項系數、1.3倍的沖擊系數。

3.2 計算方法

根據《裝配式公路鋼橋使用手冊》結合midas計算軟件進行計算。

驗算范圍為鋼便橋基礎及上部結構的承載能力，主要包括:橋面板槽鋼→Ⅰ25a工字鋼橫梁→貝雷梁→Ⅰ36a工字鋼橫梁→鋼管樁。

圖1 便橋截面圖

鋼管樁入土深度按照打入樁進行計算，根據《橋梁樁基計算與檢測》敞口管樁單樁極限承載力計算公式(計算略)。經計算樁基承載力和橋梁強度剛度滿足設計要求。

4 鋼便橋施工

4.1 鋼管樁插打

使用一臺25 t機械吊車起吊鋼管樁，水中采用浮吊打樁，浮吊用振動錘液壓夾樁裝置將樁捶打到位。使用90型液壓振動錘打樁，施工前先打試樁，根據打樁貫入度，結合設計計算確定最終樁長。

同排鋼管樁在橫橋向一側相互間設剪刀撐，剪刀撐采用∠75×75角鋼與鋼管樁焊接。

4.2 樁頂橫梁安裝

用75 cm×75 cm的10 mm的鋼板將鋼管樁頂焊嚴罩面，形成墊板，而后在墊板上橫橋向平行布置兩根Ⅰ40a工字鋼作為墊梁，將Ⅰ40a工字鋼與墊板焊牢。同時為保證墊梁穩定，將同一墩上的兩根工字鋼的下部和端頭用∠75×75角鋼連接，另將工字鋼兩側在墊板位置加上∠75×75角鋼斜撐。

4.3 貝雷梁安裝

貝雷梁預先在岸上按雙排單層拼裝成24長，使用岸上(便橋上)吊車和水中浮吊配合，吊起安裝到位。貝雷梁與墊梁間采用φ20的U形螺栓連接，U形螺栓在同排上須交叉設置，同側面兩排也交叉設置。為防止縱梁側向位移，在墊梁頂靠縱梁外側焊接角鋼限位。

4.4 橋面橫梁與面板安裝

橋面橫梁采用Ⅰ28a工字鋼制作，每根6 m，間距1.5 m，置于縱梁下弦桿上，用φ20的U形螺栓連接，在同側兩排貝雷片上交叉設置，橋面板用20號槽鋼垂直扣在橫梁上形成，槽口向下，為增強槽鋼的承載力，把槽鋼下口與工字鋼點焊連接，縱向接頭錯開，為調整便橋凈寬，橫向布置為(4×0.2+5×0.2+5×0.2+4×0.2)m，接頭采用100 mm×10 mm厚扁鐵壓條焊牢，保證橋面平順且起防滑作用，同時調整兩端間距，使接縫位于橫梁上。

鋼便橋于2002年11月2日從南岸開始施工，于12月30日完成。

5 汛期施工

2003年8月底，黃河進行調水調沙試驗，流量很快增至1 000 m3/s，由于河道長期無水，河床泄洪能力差，水位增長較快，到9月1日水位已升至7.3 m，為準確掌握流量變化，每天通過網上信息查詢，同時和河務部門保持聯系，記錄三門峽、小浪底、花園口各水文點水情變化，分類制成圖表(見表2)，從而掌握水情變化規律和洪峰從各水文點到東營的時間差，為現場施工提供依據。

表2 施工期間水文情況記錄

9月7日，洪水流量達到2 000 m3/s，水位標高7.8 m，沖刷深度7 m，因河道在洪水沖刷下加深擴寬，水位上升已不明顯，但隨著流量增加，沖刷加劇。9月11日，洪水流量達到2 700 m3/s，水位到達8.3 m，便橋出現明顯的晃動，小浪底繼續加大泄洪速度，經分析3 d后3 000 m3/s洪峰到達東營，為保證安全，便橋停止使用，安排人員輪流進行看守。9月15日，洪水流量達到2 950 m3/s，便橋晃動較大，上游漂浮物雜草樹枝等纏在鋼管樁和梁底，現場進行了及時清理，便橋基本穩定。10月5日，洪水流量逐漸回落到1 600 m3/s，沖刷部位已不再繼續發展，10日洪水回落到1 000 m3/s時，由于河道加寬，流量已不明顯，對便橋進行了檢查加固，恢復施工。

大體積混凝土施工中，優化配合比設計、降低水化熱是關鍵，施工中加強施工工藝控制，內部降溫、外部保溫、定時測溫、精心養護，就能有效防止溫度裂紋的發生。

通過對大體積承臺施工各部位、各時段溫度的系統觀測，為指導施工提供了可靠依據，也為同類工程施工積累了資料。

6 結語

黃河下游河道善淤善決，不同季節水位變化很大，加上氣候異常以及小浪底調水調沙的影響，情況較為復雜。設置鋼便橋時應充分考慮洪水沖刷影響，適當加大樁基入土深度和橋梁凈空，防止洪水沖毀便橋，造成經濟損失和延誤工期。

［1］JTJ 041-2000，公路橋涵施工技術規范［S］.

［2］鐵道部大橋工程局.武漢長江二橋技術總結［M］.北京:科學出版社，1998.