萬能桿件棧橋設計與施工技術

付祥能

（重慶城建控股（集團）有限責任公司，重慶 400021）

施工棧橋是跨江河橋梁施工中的重要人員、物質運輸通道，常用的棧橋形式有鋼棧橋、貝雷梁棧橋和萬能桿件棧橋等，本文結合工程特點闡述了嘉陵江跨江大橋施工中萬能桿件棧橋的設計與施工技術。

1 背景工程簡介

重慶高家花園嘉陵江大橋復線橋工程為嘉陵江上在建橋梁，橋梁主跨140m+240m+140m，為三跨預應力混凝土連續鋼構橋，主橋P9#、P10#為主墩，P8#墩為沙坪壩岸交界墩，其中P9#主墩位于嘉陵江中心地帶偏沙坪壩岸，P8#墩為沙坪壩岸邊，為解決嘉陵江漲水以及三峽庫區蓄水時P9#主墩施工，施工考慮在2014年2-5月枯水期在高家花園復線橋上游P9#墩至沙坪壩岸沙濱路之間修建施工棧橋，施工棧橋全長174m，在沙濱路開口連接棧橋。

P9#墩橋位枯水期處于河漫灘上，施工設備可從磁器口直接到達P9#墩處，同時可利用枯水期在河漫灘上將施工棧橋形成。

2 棧橋設置目的

為滿足P9#墩在洪水期的施工需要，需設置棧橋到達P9#墩，棧橋標高與沙濱路高度一致，棧橋主要用于材料儲備、加工制作、維修處理、材料設備運輸、施工人員通行等[1]。棧橋采用鋼結構材料，經過方案比較確定，采用萬能桿件桁架連續結構能達到大跨度布置，減少棧橋基礎施工和棧橋鋼管立柱施工量，節約工期[2]。棧橋橋頭采取加寬布置，用于車輛臨時停靠及材料儲備堆放和加工場地。

3 棧橋設計

施工棧橋平行于高家花園復線橋，位于P8～P9#墩上游側，復線橋橋軸線距離棧橋中心線25m，棧橋設計起點為K10+323，設計終點為K10+497，全長174m，最大跨徑為32m，橋面寬6m。上部結構主要由2m桁高萬能桿件、分配梁、δ=0.012m橋面板、欄桿扶手繩等組成，下部結構主要由準1.5m鉆孔灌注樁、準1.02×0.012m鋼管立柱，準0.63×0.01m鋼管立柱組成。

為方便通行，棧橋與沙濱路頂面接順，棧橋橋面標高控制為195.59m，施工常水位為169.9m，50年一遇洪水位為185.9m。由于現場無臨時設施布置場地，為滿足施工需要，將棧橋前端近30m兩側擴寬改造為30×16m材料轉運、存放、加工平臺，末端近30m兩側擴寬各2m作為臨時存放場地。

根據使用功能需要，前端平臺萬能桿件節點上布置兩次分配梁后再鋪設鋼板形成平臺面；棧橋標準段僅考慮于中部節點板上布置u71mn重軌供平車移運，外側各2m鋪設木枋、鐵絲網僅供施工人員通行；末端兩側各擴寬2m臺面則同前端平臺臺面布置一致，用于臨時材料堆放。見圖1、圖2。

4 棧橋計算

4.1 計算模型

棧橋主體結構采用MIDAS有限元軟件取最大跨徑的連續3跨進行建模分析，其中鋼管立柱及橫聯斜撐、分配梁、軌道等模擬為一般梁單元，萬能桿件采用螺栓連接，模擬為桁架單元[3]，結構模型如圖3。

4.2 計算荷載

圖1 棧橋立面布置圖

圖2 棧橋平面布置圖

圖3 棧橋連續最大三跨模型圖

（1）結構自重由材料屬性與環境重力加速度自動施加。

（2）平車按移動荷載以車道荷載施加于車道梁上，合計294kN。

（3）作用于萬能桿件上的風荷載按實際迎風面計算折減后作用于桁架節點上，合計225 kN；作用于立柱上的風荷載按水面上立柱迎風面計算折減后作用于立柱上，合計91 kN。

（4）流水作用按設計流速與相關規范計算后作用于水面下部分立柱。

（5）人群荷載按1 kN/m2取值。

（6）端部堆載按0.5 kN/m2布置于前端加寬段棧橋兩側各2m寬橋面上。

4.3 計算結果（見表1）

通過計算分析，該棧橋其結構剛度、強度、穩定性均滿足施工需要，并有一定安全貯備，棧橋在焊接拼裝過程中嚴格控制施工質量，符合相關規定；同時應隨時注意觀察基礎周圍的沖刷情況，若出現較大沖刷，需拋塊石進行防護，嚴格控制橋面上平車的載重和行車速度并注意水中的漂浮物對鋼棧橋的影響，避免漂浮物堆積在鋼管樁基礎上游，若有則及時清除，以免對鋼棧橋造成較大的側壓力，威脅鋼棧橋的使用安全；為預防施工棧橋遭船舶撞擊，在棧橋上游設置巡邏船日常巡視，如發現問題船舶或大型漂流物及時采取預防措施，并于水面以上3m立柱部分灌沙以提高抗沖擊能力。

表1 棧橋主體結構計算結果表

5 棧橋施工

5.1 工藝流程（見圖4）

圖4 工藝流程

5.2 棧橋樁基礎施工

由于枯水期棧橋基礎位于河漫灘上，施工棧橋混凝土樁基礎考慮采用旋挖鉆孔法機械成孔以節約工期[4]。旋挖鉆孔機械為成套整機設備，體積較為龐大，鉆機由機身主體、液壓桿、導向架、鉆桿、鉆頭等組成，每臺鉆機自重約80t。可完成自行行走、對中、調整垂度、鉆進、出渣、清孔等全部成孔動作，經棧橋樁基礎施工實踐證明，采用旋挖鉆孔僅需5h即可成孔一根樁。

其造孔原理是采取鉆桿的旋轉帶動鉆頭的旋轉，將樁孔內巖體進行切削磨碎，對磨碎的巖體碎削通過進入鉆頭套筒內，隨鉆桿提升孔外后進行卸渣，如此反復鉆進、出渣，最后形成樁基的造孔。

棧橋樁基礎鋼筋采取現場就地綁扎，汽車起吊安裝，采用商品混凝土罐車進行混凝土運輸，直接運至樁基礎下料點下料，采用漏斗結合導管進行混凝土下料澆筑。

5.3 棧橋鋼管立柱及橫聯、斜撐安裝

完成棧橋混凝土樁基礎施工后，在混凝土樁頂面預埋件上焊接鋼管立柱，鋼管立柱施工采用履帶吊及塔吊（P9#主墩及P8#墩塔吊已安裝）等吊裝設備進行安裝，鋼管立柱的接長均采用法蘭連接方式。鋼管立柱的施工精度要求為：平面位置偏差±10cm；傾斜度≤1%。鋼管立柱的最終長度將根據鋼管立柱設計頂標高進行控制。

相鄰兩排鋼管立柱完成安裝后應及時進行橫聯及斜撐安裝，橫聯采用直徑630mm、壁厚10mm鋼管，斜撐采用直徑315mm、壁厚8mm鋼管。橫聯及斜撐鋼管設置的目的主要是提高支架的整體穩定性，橫聯設置的間距應嚴格按照設計圖紙施工。橫聯、斜撐鋼管具體施工方法為：在后場將橫聯、斜撐鋼管按照圖紙尺寸下料，并將其一端按鋼管立柱的弧度要求下料，同時按照鋼管立柱的弧度準備哈佛板；在前場施工中，首先將下好料的一端與鋼管立柱按設計位置對好位焊接，然后用哈佛板將另一端與鋼管樁焊接。橫聯、斜撐鋼管與鋼管立柱焊接形成為全周連續角焊縫，焊角高度按設計要求進行。特別應注意橫聯、斜撐與鋼管立柱的焊接質量。

5.4 棧橋樁頂分配梁安裝

樁頂承重分配梁形式采用2I45b型鋼，樁頂分配梁與立柱和萬能桿件接觸處均設有加勁板，首先在后場按圖紙長度下好料，將加勁板焊接好，制作成完整的樁頂分配梁，然后車運至施工地點，采用履帶吊將分配梁吊至樁頂位置。

5.5 棧橋上部萬能桿件拼裝

棧橋上部結構采用萬能桿件形式，萬能桿件主要施工方法為在棧橋下河壩上將萬能桿件拼裝成一定單元體后吊裝和人工散拼兩種方式完成，單元體構件視重量采用1～2臺汽車吊機進行吊運安裝。采取單元體桁梁節段，最大吊裝重量約20t，可采用2臺吊機共同安裝完成。不能直接吊運到位的單元體桁梁節段，需采取橫移方式就位，采取人工散拼完成的部位，主要在梁端和吊裝單元體間橫聯及主梁橫向懸臂處。萬能桿件拼裝完成后進行上部小分配梁安裝，平車軌道安裝以及安全防護設施安裝等，主要采用汽車吊將各構件吊裝到位，然后按圖紙要求進行安裝。棧橋上部萬能桿件安裝順序從沙濱路至P9#墩方向。

5.6 棧橋焊接施工

棧橋的焊接質量為棧橋施工控制重點，直接影響棧橋的質量和安全。

（1）柱腳錨筋應采取在環板上打孔，鋼筋穿孔塞焊，同時在鋼筋與環板下采取貼腳焊接，焊縫高度應不小于10mm。

（2）環板采用分塊對接方式的，對接焊接質量必須符合要求。

（3）鋼管立柱所有勁板應與鋼管及環板貼角焊接，焊接高度不小于10mm。

（4）樁頂分配梁應按圖紙要求焊加勁板，采用貼角焊縫，焊縫高度不小于8mm。

（5）每間隔1m于樁頂分配梁上下翼板各設置一塊綴板，綴板與分配梁翼板采用貼角焊接，焊縫高度不小于8mm。

（6）萬能桿件上鋪設的上、下層分配梁接觸處焊接牢固，以防分配梁滑動。

（7）分配梁上鋪設的鋼板與分配梁之間焊接連接，同時鋼板與鋼板之間也應焊接連接。

6 結語

通過對棧橋設計及施工方面的闡述，使人們認識到萬能桿件棧橋的優點，其采用萬能桿件作主桁在該工程中跨度達到了32m，相比其它類型的棧橋主桁跨度更大，節約了棧橋基礎和鋼管立柱。對其它工程設置棧橋提供了經驗及施工方法。

[1]梁安東，黃亦何，周鵬.鋼棧橋施工技術探討[J].城市建設理論研究，2012（10）.

[2]李宗長，唐宏路，緱勇.巴東長江公路大橋北岸棧橋方案設計與施工[J].世界橋梁，2004（4）.

[3]邵旭東.橋梁工程[M].北京：人民交通出版社，2007

[4]交通部第一公路工程總公司.公路施工手冊·橋涵（下冊）[M].北京：人民交通出版社，2007.