無覆蓋層深水鋼棧橋施工技術(shù)分析

朱政敏

(廣西新發(fā)展交通集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530023)

無覆蓋層深水鋼棧橋施工技術(shù)分析

朱政敏

(廣西新發(fā)展交通集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530023)

文章以潯江特大橋棧橋施工為背景，結(jié)合工程特殊水文地質(zhì)情況，通過施工技術(shù)方案比選，確定了鋼棧橋施工工藝及技術(shù)措施，成功解決了在水深、流速大、汛期水位暴漲、漂浮物多，且河床無覆蓋層的陡峭或傾斜堅(jiān)硬裸巖層的高位棧橋施工難題。

鋼棧橋；無覆蓋層；深水；施工技術(shù)

0 引言

近年來，為了廣大民眾的交通便利，在大部分河段內(nèi)增加修建特大型橋梁，水中墩柱施工也將逐步增多。棧橋作為水上施工的重要通道，在特大型橋梁建設(shè)得到了廣泛應(yīng)用，棧橋一般采用鋼管樁基礎(chǔ)、貝雷梁為主承重梁的結(jié)構(gòu)，在河床無覆蓋層的地質(zhì)條件下，一般采用浮橋和大型浮吊的方法進(jìn)行水中墩施工，但這種施工方法會(huì)受到通航、大氣降水、水流速度等因素影響，因此，在復(fù)雜的地質(zhì)條件下修建棧橋作為水中墩柱施工的輔助日益明顯。

1 工程概況

潯江特大橋橫跨廣西平南潯江，潯江河床寬度約為680 m，其測(cè)時(shí)最大水深處約為17.8 m。潯江特大橋共長1 603 m，橋跨布置形式為8×30+30+50+30+6×40+87.5+2×160+87.5+6×40+9×30預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁+預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁+預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，其中14#～22#墩為水中墩。

1.1 工程特點(diǎn)

潯江特大橋位于平南縣城東側(cè)，跨越潯江。橋址處于河流沖積平原地貌與巖溶平原地貌的交匯處。潯江水面較寬闊，河床常年寬約600 m，深溝壑局部存在，一般為2.0～8.0 m，最深為15.0 m，場(chǎng)地岸坡與河堤(岸)高差較小，岸坡地面高程一般在28.0～33.0 m之間，河堤(岸)高程一般為16.0～18.0 m，高差一般在10.0～15.0 m，岸坡坡度變化較小，坡角30°～60°不等，局部呈直立狀，岸坡地形普遍較緩，高差在2.0～5.0 m，第四系覆蓋層廣泛分布，河堤(岸)大部分基巖出露。

勘察期間橋址區(qū)發(fā)育潯江，為珠江水系的主流，由南盤江、紅水河、黔江、潯江、西江五個(gè)連接而成，為Ⅱ級(jí)水運(yùn)航道。平均寬度為700 m，最寬處約1 000 m左右。常年有水，水溫較低，勘察期間水深2.5～17.8 m。

1.2 水文特征

潯江屬丘陵地區(qū)河流，洪枯季節(jié)明顯，一般5～10月為汛期，年最大洪峰發(fā)生在6～8三個(gè)月，枯水季節(jié)為12月～翌年4月。枯水位(施工水位)為18.7 m。橋址位置河段枯水期水流流速較小，水流平順；高水位時(shí)，水流趨直現(xiàn)象明顯，橋區(qū)的流速值較大。洪水期20年一遇航道內(nèi)流速最大值為2.5 m/s，洪水水位為35.49 m。

1.3 地質(zhì)特征

河床由于沖刷原因，基本無覆蓋層，局部區(qū)域存在0.5～1 m鵝卵石，且河床為陡峭或傾斜堅(jiān)硬裸巖，大部分河床直接裸露強(qiáng)風(fēng)化石灰?guī)r或中風(fēng)化石灰?guī)r。

1.4 通航條件

現(xiàn)狀航道的技術(shù)等級(jí)為Ⅱ級(jí)，于2009年12月投入使用，潯江特大橋橋區(qū)航道規(guī)劃為3 000 t航道。

2 鋼棧橋施工的重點(diǎn)、難點(diǎn)及施工技術(shù)分析

2.1 鋼棧橋施工的重點(diǎn)、難點(diǎn)

(1)橋位區(qū)域河床覆蓋層薄及無覆蓋層。鋼棧橋一般使用鋼管樁、貝雷片、工字鋼、鋼板等材料搭建。針對(duì)鋼棧橋的穩(wěn)定性，鋼管樁一般必須穿過覆蓋層，并進(jìn)入基巖2～4 m。

(2)潯江可查閱水文資料中洪水水位高，與勘察時(shí)資料偏差大。按查閱潯江20年一遇洪水期水位35.49 m，而潯江下游長洲水利樞紐于2009年12月投入使用，上游最高通航水位23.9 m，按照長洲水利樞紐投入使用后4年水文監(jiān)控資料顯示最高水位26.0 m，與20年一遇水位沖突。

2.2 鋼棧橋施工技術(shù)分析

(1)根據(jù)查閱參考資料鋼棧橋位于無覆蓋層或覆蓋層薄的區(qū)域，可采用板凳樁、注漿嵌巖錨桿、混凝土鋼管沉樁等施工工藝。考慮潯江為通航航道，臨時(shí)設(shè)施完工后必須全部清除并進(jìn)行掃床處理，注漿嵌巖錨桿和混凝土鋼管樁均存在較大殘留物難于清理，同時(shí)考慮注漿嵌巖錨桿、混凝土鋼管沉樁在施工工藝上較復(fù)雜和施工費(fèi)用高，本橋采用板凳樁進(jìn)行鋼棧橋施工。即按照正常計(jì)算，鋼棧橋每15 m采用單排2根鋼管樁進(jìn)行搭設(shè)，本橋每12 m采用雙排6根(每排3根)鋼管樁組合成板凳搭設(shè)，排距3 m。

(2)棧橋橋面標(biāo)高設(shè)計(jì)考慮，主要基于：①渡洪安全；②與河岸兩側(cè)地面連接坡度符合行車要求。綜合考慮橋位潯江下游長洲水利樞紐上游通航水位23.9 m和水利樞紐運(yùn)營后水位監(jiān)測(cè)26.0 m的數(shù)據(jù)，結(jié)合橋位地形原地面標(biāo)高32.3 m數(shù)據(jù)，采用27.0 m作為鋼棧橋梁底標(biāo)高控制參數(shù)，即鋼棧橋橋面標(biāo)高28.75 m；進(jìn)而減少鋼棧橋搭設(shè)高度，降低鋼棧橋搭設(shè)造價(jià)和避免了河岸兩邊的施工填筑和清理工程。

3 鋼棧橋的設(shè)計(jì)和施工

3.1 鋼棧橋的設(shè)計(jì)

鋼棧橋基礎(chǔ)采用鋼管樁直徑為φ630mm，壁厚10mm。鋼棧橋每個(gè)墩采用6根φ630mm，厚度10mm的鋼管樁作為橋墩，3*2布置，墩橫向間距3.0m，墩縱向間距3m；墩頂采用2品8mⅠ45a工字鋼橫向做墊梁，各鋼管樁之間縱橫向用[22b槽鋼單層聯(lián)結(jié)，并設(shè)置雙向剪刀撐，剪刀撐高度為雙拼Ⅰ45#工字鋼下端開始至控制水平面，約2.6m高。樁頂及樁尖均設(shè)置30cm長加強(qiáng)箍，以防鋼管樁卷口、變形。鋼管樁打入后，有必要時(shí)管內(nèi)填滿河砂，增加鋼管樁穩(wěn)定性。在雙拼Ⅰ45#工字鋼上面架設(shè)三組貝雷片，每組貝雷片用90貝雷片支撐架連接，每組貝雷片中心間距為3m。貝雷片上鋪8m長Ⅰ25#a工字鋼分配梁，工字鋼間距為30cm，在分配梁上滿鋪8mm厚防滑鋼板作為橋面板。

潯江特大橋小樁號(hào)側(cè)(北岸)剛棧橋跨徑布置形式為：9m+15×(12m+3m)，潯江特大橋大樁號(hào)側(cè)(南岸)剛棧橋布置形式為：9m+12×(12m+3m)。剛棧橋與設(shè)置在坡岸上的橋臺(tái)銜接。棧橋?qū)?m，從橋面到鋼管樁頂部依次為：8mm厚防滑鋼板、Ⅰ25#a工字鋼分配梁、三組貝雷片(每組每隔3m用90貝雷片支撐架連接)、雙拼Ⅰ45#a工字鋼。

為了確保鋼棧橋施工安全，鋼棧橋兩側(cè)設(shè)置1.2m高安全護(hù)欄，護(hù)欄采用黑白相間的警示標(biāo)志，并按照海事局和航道部門要求裝設(shè)白光環(huán)繞燈警示來往船只避免碰撞。針對(duì)橋梁施工用電安全，在護(hù)欄底部側(cè)邊鋪設(shè)絕緣PVC管道，所有施工電纜必須從PVC管道內(nèi)布設(shè)。

3.2 鋼棧橋施工

3.2.1 鋼管樁施工

(1)根據(jù)施工前計(jì)算好的鋼管樁中心平面坐標(biāo)，進(jìn)行粗定位，使用DZ～90振動(dòng)錘進(jìn)行施工，見圖1。

淺灘區(qū)履帶吊沉樁示意圖

履帶吊搭設(shè)棧橋示意圖

(2)施工過程中，因河水流動(dòng)沖擊造成平面位置會(huì)發(fā)生變化，根據(jù)水流情況可向上游預(yù)偏3～4cm，并在鋼管樁上拉好纜風(fēng)繩進(jìn)行定位，防止振動(dòng)錘擺動(dòng)。考慮實(shí)際施工過程中使用DZ90的振動(dòng)錘進(jìn)行，在中風(fēng)化巖施工中可能對(duì)樁底鋼管產(chǎn)生變形影響，對(duì)鋼管樁端部進(jìn)行加固50～100cm。

(3)鋼管樁在自身和振動(dòng)錘重力下進(jìn)入河床后，重新測(cè)設(shè)鋼管樁的平面位置，滿足要求后啟動(dòng)振動(dòng)錘將鋼管樁振入河床。振動(dòng)過程中管理人員通過全站儀和錘球?qū)軜犊v橫向的垂直度進(jìn)行觀測(cè)，并通過對(duì)講機(jī)指揮吊車前后、左右擺動(dòng)以調(diào)整鋼管樁的垂直度。當(dāng)鋼管樁進(jìn)入河床2～3m，其平面位置及垂直度基本不會(huì)發(fā)生變化后，可松開吊鉤，讓鋼管樁在振動(dòng)錘的作用下繼續(xù)振入。垂直度控制以預(yù)防為主，糾偏為輔。觀測(cè)密度適當(dāng)加大，隨時(shí)了解沉樁狀況。

(4)鋼管樁第一節(jié)長度必須保證在進(jìn)入河床后鋼管樁頂露出水面約1.5m左右，在此時(shí)停止振入，移開振動(dòng)錘進(jìn)行鋼管樁接長。

(5)鋼管樁打設(shè)好后，測(cè)量放點(diǎn)后按照設(shè)計(jì)標(biāo)高抄平。

(6)對(duì)無覆蓋土層的河床基本無法擊入基巖問題，采用2臺(tái)打樁機(jī)配合，一臺(tái)打樁機(jī)位于浮吊上固定第一根，另一臺(tái)打樁機(jī)在棧橋完成第二根作業(yè)后，先連接好已打入鋼管樁的水平聯(lián)桿，后繼續(xù)打入另外一根，直至按設(shè)計(jì)形成板凳樁平臺(tái)。

3.2.2 聯(lián)桿施工

鋼棧橋一個(gè)墩的鋼管樁用[22#槽鋼進(jìn)行聯(lián)接，用[22#槽鋼以“×”形狀將雙根樁進(jìn)行連接形成剪刀撐，電弧焊進(jìn)行施焊。平臺(tái)相鄰鋼管樁之間用[22#槽鋼以“×”形狀將雙根樁進(jìn)行連接形成剪刀撐，樁之間設(shè)[22#槽鋼進(jìn)行聯(lián)接。

3.2.3 下橫梁施工

鋼管樁下沉到位后，在其頂部割除一個(gè)深45cm的槽口，槽口四周圍焊30cm高、1cm厚的鋼板加強(qiáng)，利用吊車將下橫梁Ⅰ45#工字鋼吊放入槽，電弧焊施焊，切割鋼管樁頂部槽口時(shí)注意切割面要平且光滑，以使工字鋼傳力時(shí)受力面積足夠，鋼管樁內(nèi)灌以砂礫保證受力，兩條工字鋼應(yīng)預(yù)先焊成整體，工字鋼入槽后確保工字鋼平鋼管樁頂。

3.2.4 貝雷梁安裝

貝雷梁在架設(shè)前先根據(jù)圖紙?zhí)崆霸诩庸?chǎng)地拼接成長3m倍數(shù)的單段架體，在架設(shè)前測(cè)量員用全站儀根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙恢復(fù)樁軸線，并標(biāo)示在封頭頂板上。安裝人員根據(jù)測(cè)量放出的軸線進(jìn)行安裝貝雷架，貝雷縱向中心軸線與鋼管樁軸線重合。

在下橫梁上焊接鋼板設(shè)橫向限位塊，防止貝雷梁橫向移位。用浮箱上的吊車將拼好的每段貝雷梁進(jìn)行逐段架設(shè)，兩組貝雷梁之間上、下玄桿每3m設(shè)置一道水平橫聯(lián)，橫聯(lián)與貝雷之間用U形螺栓連接固定。

3.2.5 橫向分配梁安裝

貝雷梁安裝每完成一跨后隨即鋪設(shè)8mⅠ25a工字鋼橫向分配梁，間距30cm。

3.2.6 橋面板鋼板，安裝防護(hù)欄

鋪放橋面鋼板，鋼棧橋順橋向每隔50m設(shè)置一道伸縮縫，縫寬4cm，橫橋向整個(gè)橋?qū)捒稍O(shè)置四道寬3cm的縱縫以落雜物，焊接采用間斷焊，焊縫長度3cm，間距30cm，防止重車行駛引起鋼板反卷。岸邊便道與便橋的銜接位置用一塊8mm厚、長1.5m、寬8m的鋼板過渡，防止跳車。

完成面板鋪設(shè)后需及時(shí)進(jìn)行兩邊安全護(hù)欄焊接，棧橋兩側(cè)均設(shè)置欄桿。護(hù)欄高1.2m，橫、豎桿均采用φ48mm×3.5mm鋼管，橫桿設(shè)置兩道。每2m設(shè)置一道豎桿焊接在橋面系橫梁上。棧橋欄桿刷紅白相間油漆警示，以達(dá)到簡(jiǎn)潔美觀的效果。安全護(hù)欄須在橋面板伸縮縫處斷開。

3.2.7 電纜線施工及安全防護(hù)

欄桿施工完成后進(jìn)行施工電力管線的鋪設(shè)，電力管線放置在管線托架上。

為了保證鋼棧橋及施工平臺(tái)的安全：在棧橋及施工平臺(tái)上設(shè)置航道警示燈，橋上隔15m交替布置路燈。

4 施工控制結(jié)果

在施工期間，潯江特大橋鋼棧橋經(jīng)歷了2個(gè)雨季的洪水影響，最高水位達(dá)到27.4m，作為鋼棧橋基礎(chǔ)的鋼管樁由于無覆蓋層原因，多次出現(xiàn)鋼管樁懸空現(xiàn)象，但鋼棧橋在及時(shí)修復(fù)后即能使用，不影響整座特大橋的施工工期；在洪水期間也頻繁出現(xiàn)了大量漂浮物堆積于板凳樁墩的位置，在洪水期間鋼棧橋的抗傾覆性能良好。

5 結(jié)語

臨時(shí)設(shè)施工程作為主體工程輔助設(shè)施，在特大橋施工中占了施工經(jīng)費(fèi)的很大一部分，對(duì)于臨時(shí)設(shè)施的選擇及應(yīng)用是體現(xiàn)特大橋技術(shù)管理的一個(gè)要點(diǎn)，好的技術(shù)方案往往可以給整個(gè)項(xiàng)目帶來幾十萬甚至上千萬的節(jié)約。在我國特大型橋梁中很多橋梁施工追求標(biāo)新立異的施工工藝，潯江特大橋鋼棧橋的樁基礎(chǔ)采用基本的板凳樁原理進(jìn)行施工，從而達(dá)到了理想的要求，因此，簡(jiǎn)便的施工和基本的原理對(duì)于特大橋梁的施工控制更為經(jīng)濟(jì)、實(shí)惠。

[1]陳 輝.山區(qū)無覆蓋巖層度汛河流上棧橋施工技術(shù)[J].上海建設(shè)科技科，2014(6)：41-43.

[3]龍 亮.鋼棧橋施工技術(shù)[J].黑龍江科技信息，2008(10)：179，106.

Analysis on Construction Technology of Non-overlay Deepwater Steel Trestle

ZHU Zheng-min

(Guangxi Xinfazhan Communications Group，Nanning，Guangxi，530023)

With the trestle construction of Xunjiang Super-large Bridge as the background，combined with special hydrogeological situation of the project，and through the construction technology program com-parison and selection，this article determined the steel trestle construction technology and technical measures，which successfully resolved the high-level trestle construction difficulty in steep or incline hard bare rock layer under conditions of deepwater，large velocity，rapid rise of flood water level，more float-ing debris，and the riverbed without overlay.

Steel trestle；Non-overlay；Deepwater；Construction technology

朱政敏(1970—)，高級(jí)工程師，主要從事公路橋梁投資建設(shè)管理工作。

U445

A

10.13282/j.cnki.wccst.2015.07.009

1673-4874(2015)07-0034-05

2015-06-05