橋梁施工臨時水上鋼棧橋與鋼平臺的應用分析

唐璜

摘 要：本文以環湖南路古城1號特大橋水中作業為例，介紹大橋采用鋼棧橋及水上鋼平臺的施工方案，對鋼棧橋及鋼平臺采用的設計構造、施工方案進行了各方面的分析，對類似工程的施工有一定的借鑒意義。

關鍵詞：水上鋼棧橋；鋼平臺；施工通道；鋼管樁

引言

隨著我國交通建設日益加快，跨水橋梁工程的重要性也越來越突出，其中鋼棧橋作為大型水上橋梁的一種關鍵施工技術，也得到了廣泛的應用。下面本文就結合實例，對鋼平臺和鋼棧橋在水中橋梁施工中的各項技術進行分析。

1 工程概況

環湖南路古城段提升改造工程2合同段古城1號特大橋起點樁號為K2+654.140，終點樁號為K5+140.140，中心樁號為K3+897.14，橋梁全長2486m，跨徑布置為31×（4×20）m。橋梁左幅寬度14.25m，右幅寬度16.25m，中央分隔帶0.5m，總寬31m。橋梁上部結構采用現澆鋼筋混凝土連續箱梁，橋墩采用雙柱式墩，橋臺采用柱式臺，基礎采用鉆孔樁基礎。

古城1號特大橋前半段位于虎山坡腳，后半段位于魚塘沼澤，因此根據地形可將施工鋼棧橋分為2段，1號棧橋10#墩處（K2+857.14）～37#墩（K3+397.14）共525m，2號棧橋69#墩（K4+37.14）～94#墩（K4+537.14）共516m，全橋長1041m。其余部分由施工便道順接。

1.1 地形地貌及水文

本工程位于滇池西岸南段，地形地貌形態明顯受構造和地層巖性控制，大致可分為侵蝕溶蝕低中山斜坡地貌、湖泊堆積平原地貌、滇池湖泊地貌。沿線地面海拔高程在1882～1900m之間，總體地形起伏不大。

橋位區域主要為滇池湖泊水體及濕地，少部分林地及坡耕地。

據測量資料，工程區域滇池水位高程在1887.4m～1887.5m之間，橋位區水深0～3.3m，魚塘水深一般1～2.5m。

2 鋼棧橋及鋼平臺設計

本工程棧橋分為兩段采用上承式貝雷棧橋方案。設計荷載如下：

（1）設計荷載為公路Ⅰ級；（2）70t履帶吊+30t吊重；（3）施工車輛，按照后八輪車輛組（單輛后八輪總重55t，前后軸分別為14.5t、2×20.25t）計算，車輛間距15m（前車后軸至后車前軸）；（4）設計車速15km/h。

2.1 鋼棧橋的標高及平面位置

滇池施工水位為1887.5，結合棧橋斷面形式，古城1號特大橋的橋面標高、避免水下施工及方便日后梁部施工時模板支架安拆、梁部材料的吊裝及施工等，將棧橋橋面標高定為1890m。棧橋位于線路左側，距左幅翼緣板1.5m。（圖2）

2.2 橋跨布置

古城1號特大橋位于滇池岸邊，場內施工便道除鋼棧橋這條縱向主便道之外，無其他道路可以通行，因此棧橋寬度設為8m，保證施工過程中的道路通暢。

棧橋鋼管樁施工采用80t履帶吊配合DZ90振動錘吊打，綜合考慮履帶吊工作半徑、起吊能力及施工成本，棧橋跨徑擬定為15m。

由于棧橋順古城1號特大橋橋型布置，有3個曲線段，曲線半徑300m，半徑小，根據棧橋結構在曲線段如果設置5跨1聯會導致矢高過大，距橋位太遠，不利于施工。因此在曲線段位置設置3跨1聯，直線段設置5跨1聯。

2.3 棧橋結構形式

（1）棧橋基礎設計。棧橋基礎均采用鋼管樁，棧橋中墩橫向采用3根φ630×10mm鋼管樁，樁距3m；鋼性支墩橫向采用6根φ630×10mm鋼管樁，樁距2m，分2排布置。

棧橋普通段落樁頂橫梁采用I45a型工字鋼，貝雷架直接落于樁頂橫梁之上。

（2）貝雷棧橋上部結構設計。承重部分采用貝雷片，主棧橋采用9片貝雷片，分為3組，每組3片，間隔0.9m，貝雷間通過型鋼花架連接。

（3）橋面板設計。橋面板橫梁采用I14，縱向間距為0.30m，橋面板采用Q235菱花紋鋼板，厚8mm。橋梁欄桿采用L75*6mm角鋼加工，立柱間距3m，高1.2m，2層橫桿。

（4）伸縮縫及止推墩設計。在每一聯伸縮縫處貝雷架不用銷子連接，并錯開12cm，保證足夠的間距。此處設置雙排鋼管樁起止推作用。（圖4）

（5）曲線段上部結構設計。曲線段采用插空的方式，如下圖所示。

（6）棧橋橋臺設計。棧橋橋臺采用鋼筋混凝土，填筑路堤與鋼棧橋相連， 棧橋橋頭設砼橋臺，采用鋼筋混凝土橋臺，支座采用雙拼I45a工字鋼，設縱坡過渡與路堤順接。

2.4 鋼平臺結構形式

水上鋼平臺采用12根Φ800厚10mm的鋼管樁作為基礎，樁頂橫梁為雙拼I45a工字鋼，上架10片貝雷梁。橋面采用I14工字鋼間距0.3m作為分配梁，8mm菱花紋鋼板作為橋面板。

鉆孔平臺設計時應把其看做兩個完全斷開的部分即：鉆孔平臺及運輸通道。根據本工程橋型特點將鉆孔平臺設置為4.5m寬，運輸通道設置為6m寬。這樣做的好處是當樁基施工完成后，可先將鉆孔平臺拆卸出來提前進入周轉循環，待墩柱做完之后再將運輸通道進行拆卸進行循環。

3 鋼棧橋施工工藝

3.1 工藝流程（圖8）

3.2 棧橋鋼管樁插打施工

（1）鋼管樁的制作。鋼管樁的制作均采用一次加工到位，鋼管樁的鋼板采用Q235B，交貨時應有合格的質量檢驗證明書，證明書中各項內容應符合設計文件和國家標準要求，進場后應按現行標準進行抽檢、復驗，表面不得有裂縫、氣泡、起鱗、夾層等缺陷。

焊接材料應符合中國家現行標準的規定，并采用與主材相匹配的材料。考慮到本工程橋位區域地表淤泥層較厚，施工樁長較長，為節省材料采用開口型鋼管樁，充分發揮樁芯“土塞”的作用。

鋼管樁焊接時，應滿足：①要求采用熱軋鋼帶作管子坯模，以常溫螺旋成型，螺旋縫應采用雙面自動埋弧焊法焊接。②不等壁厚的鋼管可以對接，對接焊縫宜采用埋弧焊進行，在對接管端的螺旋焊縫必須錯開D/4以上（D為樁徑），對接管端環縫應對稱施焊，防止焊接變形，減少次應力。③鋼帶對接焊縫與管節端部的距離不小于100mm。④正式焊接前的母材清理工作、定位焊要求均應滿足設計規范，在施焊過程中不得任意點焊和加碼。⑤制造商應根據自己的工藝條件、設備、焊接制造的經驗，預留焊接收縮余量，并采取有效措施控制變形。

焊縫允許超高小于3mm，對接焊縫表面各焊道交界處在凹溝時最低點不得低于母材表面。制造完畢，檢查其外型尺寸，應符合：

橢圓度：允許0.5%D，且不大于5mm（D為鋼管樁外徑）

外周長：允許±0.5%C，且不大于10mm（C為鋼管樁周長）

縱軸向彎曲矢高：允許0.5%L，且不大于30mm（Li為鋼管樁長度）

（2）鋼管樁的存放和運輸。鋼管樁堆放不應過高，為防止滑動鋼管樁兩側必須用木楔塞緊，為防止鋼管樁產生縱向變形和局部壓曲變形，堆放場地盡量平整、堅實且排水暢通。

在鋼管樁的運輸過程中，為方便鋼管樁的起吊，根據鋼管樁使用的先后順序確定鋼管樁的擺放位置，加強對鋼管樁的保護，減少對管體撞擊而造成局部損壞及變形。

（3）鋼管樁的插打。鋼管樁的打入深度根據樁位實際的地質情況確定，垂直度控制在l%范圍內，各墩鋼管樁的樁頂高程、樁底高程埋設時停錘標準以設計樁頂高程和樁底高程控制，并以貫入度5cm/min校核。

定期（1次/周）做好鋼棧橋的監控量測、測量鋼管樁的頂標高變化，并保證相鄰鋼管柱相對沉降小于3.5cm，否則及時采取措施糾正超過相對沉降量。

（4）沉樁施工要點及注意事項。沉樁開始時，可依靠樁的自重下沉，然后吊裝振動錘和夾具與樁頂連接牢固，開動振動錘使樁下沉。施工過程中采用設計樁長與貫入度法進行雙控。

每根樁的下沉一氣呵成，不可中途間歇時間過長，以免樁周的土恢復，繼續下沉困難。每次振動持續時間過短，則土的結構未被破壞，過長則振動錘部件易遭破壞。

鋼管樁之間的接頭必需滿焊，各加長加勁板也需滿焊并符合設計的焊縫厚度要求。

3.3 鋼管樁間平聯、樁頂分配梁施工

棧橋一個墩位處鋼管樁施工完成后，立即進行該墩鋼管樁間平聯、牛腿、樁頂分配梁施工。

3.4 棧橋上部結構安裝

棧橋上部結構采用貝雷梁，貝雷梁上橫向采用I14工字鋼作為分配梁，上鋪設8mm厚花紋鋼板作為橋面板。橫向分配梁及橋面板之間均焊接連接。

貝雷桁架的拼裝選擇在生產區進行。為便于吊裝，棧橋分段預拼，以一跨為一吊，每次吊裝3片一組貝雷桁架，所以桿件的拼裝和銷子的連接均須嚴格按照圖紙施工，拼裝完畢，應仔細檢查貝雷片數量，銷子的連接，合格后方能架設。貝雷桁架的安裝是利用測量儀器在樁頂分配梁上精確標示出每組桁架的軸線，利用80t履帶吊拼裝就位，樁頂分配梁應焊接牢固，棧橋支座中心線應精確對位。型鋼的安裝是利用測量儀器在樁頂精確標示出中心線位置，利用履帶吊拼裝就位。橋面板在后場先加工成1.5m×8m的模塊，再在現場安裝。貝雷桁架與橋面板之間連接采用8mm鋼板廢料或樁基鋼護筒廢料切出楔形槽口，卡住貝雷片及橋面板，然后將其焊接于橋面板的I14工字鋼下部翼板之上，每塊橋面板（1.5m×8m）焊接18個點。每孔上部結構橋面板間留伸縮縫，防止熱脹冷縮引起橋面板變形。最后安裝護欄立桿、護欄扶手以及涂刷油漆。

4 施工檢算

本棧橋施工檢算共分以下大塊：即基礎部分地基承載力與水平荷載檢算、8m寬上部結構受力計算（橋面板計算、貝雷桁梁受力計算、I45型鋼受力計算）、鉆孔平臺驗算等，不再一一介紹。檢算后，滿足規范及設計承載能力要求，故方案可行。

結束語

采用鋼棧橋施工方案，主要受力由鋼管樁傳遞至持力層，周圍土體不會產生沉降，對周圍土體擾動較小。

鋼棧橋布設救生圈、救生繩以及小型施救小艇。考慮到熱脹冷縮對橋梁的有害影響，棧橋適當分聯，分聯斷縫處應設雙排止推墩。

鋼棧橋施工，水中安全施工至關重要，80t履帶吊施工作業要編制特種作業指導書，并嚴格按作業指導書的流程進行施工，以確保施工安全。

參考文獻

[1]張曉健.開口樁和閉口樁性狀研究與分析[J].工業建筑，2007.

[2]岳陽明.淺析水中鋼棧橋設計與施工.