高原地區跨江大橋棧橋設計及施工

劉潤喜

（中交二公局第四工程有限公司，陜西 西安 710000）

高原地區跨江大橋棧橋設計及施工

劉潤喜

（中交二公局第四工程有限公司，陜西 西安 710000）

以雅魯藏布江大橋臨時棧橋為背景，通過分析雅魯藏布江流域高原氣候下的水文資料，針對雅魯藏布江季節性水文情況，對雅魯藏布江鋼棧橋的設計思路、設計方法等進行了分析和總結，為今后雅魯藏布江流域水中鋼棧橋的設計、施工及安全度汛提供理論依據和借鑒。

高原地區；鋼棧橋；設計；施工；安全度汛

0 引言

雅魯藏布江高原地區地表水豐富，季節性河流特點明顯，每年6月至8月流域冰雪融化及降水較大時易形成洪水災害。作為施工運輸通道及下部結構施工平臺的臨時棧橋，其設計、施工及安全度汛問題尤為重要。為此，本文以雅魯藏布江大橋施工過程中的臨時鋼棧橋為依托工程，對該棧橋的設計和施工問題進行了探討和總結，對今后雅魯藏布江流域地區橋梁臨時棧橋的應用提供借鑒。

1 概況

1.1 棧橋的特點

在江河進行橋梁下部結構施工時，一般會面臨潮位變化大、水流急、浪高等不利因素的影響，施工過程中的水上運輸比較困難。在這種情況下，架設臨時棧橋可以有效地解決上述問題。臨時棧橋可作為施工中的運輸通道，也可作為下部結構的施工平臺，使水上施工變成路上施工，保證了在惡劣環境下施工的正常進行，大大縮短了施工工期，所以臨時棧橋在橋梁施工工程中得到了廣泛地應用[1,2]。

為保證施工過程中水上運輸的正常進行，臨時棧橋通常具有一些特定的結構要求。總體來講，臨時棧橋首先應具備承載能力大、施工迅速、拆除方便及可重復利用等特點[3]。棧橋所采用的上部結構形式與普通永久性橋梁相比并無特殊要求，但為滿足施工快捷及拆除方便，一般均采用桁架梁、貝雷梁等便于拼裝和拆除的結構形式。與上部結構相似，棧橋的下部結構也要考慮施工與拆除的方便，故普遍采用鋼管樁基礎或預應力混凝土管樁基礎等[4]。此外，一般情況下臨時棧橋所處施工環境比較惡劣，棧橋施工受周圍環境影響較大。

1.2 依托工程概況

雅魯藏布江特大橋上跨雅魯藏布江（起點樁號為K26+305.5，終點樁號為K28+114.5），橋長1 809 m，全橋共15聯，跨徑布置為15×（4×30）；上部結構采用預應力混凝土預制T梁，總計60跨。橋梁0號橋臺采用柱式橋臺，60號橋臺采用肋板式橋臺，橋墩采用雙柱式橋墩，預應力鋼筋混凝土蓋梁，墩臺采用鉆孔灌注（摩擦、端承）樁基礎。

該橋址區屬于雅魯藏布江河床，1/300洪水頻率設計流量為15 900 m3/s，K26+310處設計水位2 923.66 m，K26+850處設計水位 2 923.84 m，K27+510處設計水位2 924.39 m，K28+080處設計水位2 924.42 m，K27+505處沖刷總深度最大為-0.53m。橋梁墩高在3.5～15.8 m之間，河床內最大水深5 m，水流速度最大1.2 m/s。雅魯藏布江水系沿線地區地表水豐富，在季風氣候條件下，河溝流量隨季節變化大，洪水期與枯水期的流量相差懸殊。洪水主要由降水、融水形成，在7～8月份降水較大時容易形成較大洪水，在6～7月份氣溫較高時，流域冰雪融化也容易形成較大洪水，當降水與升溫同期時，流域將形成大洪水。

因此，在雅魯藏布江特大橋的施工過程中，鋼棧橋、樁基施工平臺等大型施工臨時結構安全度汛問題，是非常重要且值得研究的問題。

2 雅魯藏布江大橋鋼棧橋的設計

2.1 棧橋的設計思路

與常規永久性橋梁相同，鋼棧橋體系通常也由上部結構、下部結構及橋面系三部分組成。在對其進行設計時，首先應對橋址處的水文地質情況進行調查，綜合確定設計方案。

通過對施工現場進行調查、勘測，以及在當地居民、氣象部門走訪，該橋汛期為每年6～11月，汛期江水深約6～9 m，1號～56號墩均位于水中。枯水期為12月至次年5月，枯水期江水深約1～4 m，2號墩至8號墩位于主河道水中，9號墩至47號墩位于江心島上，48號墩至52號墩位于副河道水中，53號墩至60號臺位于江岸上。汛期影響安全度汛的工程臨時設施主要包括臨時鋼棧橋及承臺施工中使用的鋼板樁圍堰。結合雅魯藏布江大橋的水文地質條件，棧橋的設計沿主橋前進方向右側15 m處搭設。

2.2 棧橋的設計工況

棧橋設計一般考慮三種狀態：即工作狀態、非工作狀態和災難狀態。棧橋工況組合“工作狀態”時棧橋允許施工人員、施工車輛和機械自由通過。此時棧橋所處環境不會發生影響施工的風、雨、潮、浪等災害[5]。“工作狀態”的棧橋承受的荷載有結構自重、混凝土罐車荷載、履帶吊荷載、對應工作狀態的風、波浪和潮流荷載。工作狀態時棧橋的風、浪、潮等自然荷載的重現期取5 a。“非工作狀態”時棧橋承受較大的風、潮汐和波浪荷載，此時棧橋不允許車輛通行。棧橋承受的荷載有結構自重、對應非工作狀態的風、波浪和潮流荷載。非工作狀態時棧橋的風、浪、潮等自然荷載的重現期取10 a。“災難狀態”指棧橋可能經受的最不利極端狀態。災難狀態棧橋承受很大的風、潮汐和波浪荷載。棧橋模型的荷載有結構自重、對應災難狀態的風、波浪和潮流荷載[6]。

2.3 棧橋上下部結構的總體設計

雅魯藏布江大橋鋼棧橋采用鋼管樁基礎，貝雷梁承重結構。棧橋設計荷載為公路I級荷載，水中棧橋頂面寬度為6 m，設計有效載荷60 t，限速15 km/h，不通航。上部結構總體設計方案為多跨連續梁，全長420 m，1號～11號墩長300 m，共27跨，跨徑組合為3 m+9 m+12 m×23+9 m+3 m；52號～48號墩長120 m，共12跨，跨徑組合為3 m+9 m+ 12 m×8+9 m+3 m。雅魯藏布江鋼棧橋成橋后全貌見圖1所示。

圖1 跨雅魯藏布江大橋鋼棧橋全貌實景

棧橋上部結構為三組雙排單層“321”貝雷桁架，梁高1.5 m。下部結構采用打入式鋼管樁基礎，按摩擦樁設計。棧橋鋼管樁單排采用3根529× 8 mm鋼管樁，鋼管樁之間采用剪刀撐連接；聯間制動墩為雙排樁，每排樁亦為3根529×8 mm鋼管樁布置形式。樁頂鋪設型鋼，承重主縱梁采用三組雙肢共6片貝雷梁，在貝雷梁上布置間距為80 cm的I22a橫向分配梁，其頂部均布I12.6分配梁，雅魯藏布江大橋鋼棧橋橋面板采用δ=10 mm厚花紋鋼板。棧橋單聯最長120 m（10跨）。

2.4 支棧橋及施工平臺的設計

雅魯藏布江支棧橋上設置7個支棧橋倒轉，支棧橋長21 m，分3跨，跨徑組合為3 m+9 m×2，橋面凈寬6 m；支棧橋主梁使用321型標準貝雷片，為4組雙排單層貝雷梁；橫梁使用25#工字鋼間距0.75 m鋪設，每節4根；橋面采用12#工字鋼間距30 cm鋪設，再滿鋪10 mm花紋板；欄桿高1.2 m，立柱間距3m；橋墩均用600 mm×10 mm鋼管樁打設，接主棧橋位置為2×3排列，其余為1×3排列，橫向中心距3.3 m+3.3 m，縱向為3 m。為確保水上施工安全，在鋼棧橋兩側每20 m設置一道救生圈。

雅魯藏布江鋼棧橋上設置施工平臺，每座支棧橋上設置1個施工平臺，共7個工作平臺，施工平臺長9 m，寬8 m，主梁使用321型標準貝雷片，為3組雙排單層貝雷梁；橫梁使用25#工字鋼間距0.75 m鋪設；橋面采用12#工字鋼間距30 cm鋪設，再滿鋪10 mm花紋板；欄桿高1.2 m，立柱間距3 m；橋墩均采用650 mm×10 mm的鋼管樁，為1×3排列，橫向中心距3.1 m+3.1 m。

3 鋼棧橋度汛施工工藝

鋼棧橋施工主要包括鋼管樁振打基礎、貝雷梁主桁架設、橋面鋪裝等三部分。雅魯藏布江大橋鋼棧橋基礎施工時采用55 t履帶吊與液壓打樁錘進行配合完成鋼管樁的施工；棧橋主桁是在地面完成分組拼裝后，再運至橋位處進行吊裝與施工；在橋面施工時，于橋址處附近的梁場將橋面各組成部分加工成標準化的構件，由汽車陸運到位后采用履帶吊進行吊裝架設，再依次完成全橋的施工。具體施工工藝如下。

3.1 打樁施工

在岸邊打入定位樁，待履帶吊吊裝導向架及懸臂導向架就位后，再對鋼管樁進行吊裝就位。履帶吊吊裝振動錘和樁帽與樁頂連接，將樁吊至設計樁位后，緩慢放松吊機鋼絲繩，直至樁落于河床面以下20 cm，并再次檢查樁的垂直度。55 t履帶吊配合DZ-60振動錘沿定孔位打樁，兩排鋼管樁振打完畢后將導向架移開，鋪設主梁、分配梁及橋面系，然后依次完成全橋的施工。

3.2 主桁拼裝

打樁施工完成后，檢查樁的偏斜度及入土深度，與設計無誤后，在鋼管樁之間安設型鋼剪刀撐使其形成整體。在樁頂部位要嚴格按照圖紙設計尺寸進行氣割槽口，在此過程中須保證樁底面平整；然后再進行工字鋼分配梁的吊裝和放置，并與鋼管樁焊接固定。桁架的分組拼裝是在梁場進行，再由汽車運至擬鋪設位置，并通過吊車整體安裝與分配梁連結。

3.3 橋面安裝

橋面系待縱梁架設好進行安裝，橫梁與縱梁的連接采用U形卡。橋面標準化模塊間設置1 cm的縫隙，以避免因溫度變化過大而導致橋面板翹曲。雅魯藏布江大橋鋼棧橋護欄采用φ40普通鋼管，鋼棧橋左右兩側均設置欄桿，欄桿高1.25 m，每2.4 m間距設置一道立柱，并設置夜間照明設施。

3.4 維修養護

為保證鋼棧橋的正常使用，在全橋施工過程中發揮預定功能，應對其進行定期的維護和保養。雅魯藏布江大橋鋼棧橋的維護保養主要包括以下兩方面的內容：一是通過對行走于棧橋上施工車輛進行控制，如限速、限載。同時為確保便橋安全穩固，只允許履帶吊正常通行而禁止其在鋼棧橋橋面上施工作業。二是對鋼棧橋主要結構構件進行監測和定期保養，檢查鋼管樁及其連接件、分配梁、萬能桿件、橋面板等各構件的安全情況，確保其處于正常工作狀態。若出現異常，則關閉鋼棧橋通行，進行全面維護處理。

4 結論

通過分析，針對雅魯藏布江季節性水文情況，對雅魯藏布江鋼棧橋的設計思路、設計方法等進行了分析和總結。雅魯藏布江鋼棧橋經過設計計算，最終采用鋼管樁基礎，貝雷梁承重結構。其設計方法和成果可為今后雅魯藏布江流域水中鋼棧橋的設計及安全度汛提供了理論依據和設計經驗。

[1]張波，彭啟明，陳倩，等.鋼棧橋施工技術分析[J].交通科技與經濟，2011,（6）：4-9.

[2]陳重，劉平.鋼棧橋施工方法研究[J].公路交通科技（應用技術版），2007,（7）:135-137.

[3]史聰慧.新長鐵路長江輪渡北岸棧橋基礎施工綜述[J].鐵道建筑技術，2000,(1).

[4]馮剛，石雅清，韓薈.跨江海水中棧橋設計及施工[J].山西建筑，2010，（18）：225-226.

[5]李玲芳,席超.橋梁建設施工平臺及棧橋驗算分析[J]．交通標準化,2012,(7)：26-29.

[6]童根樹，施祖元．非完全支撐的框架結構的穩定性[J]．土木工程學報，1998，131(4)：31-37.

江蘇揚州境內611省道沿湖大道高郵段加緊施工

江蘇省揚州市境內611省道沿湖大道高郵段目前正在抓緊施工。根據施工計劃，項目將于2017年年底全線通車。作為一條智能化公路，建成后的沿湖大道將通過公路感知技術，對道路的車流量、速度、車型進行監控，同時可自動識別超載，記錄軌跡，配合卡口功能，對車輛進行限速、限重處理。

U448.18

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1009-7716（2017）04-0140-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.04.041

2017-01-20

劉潤喜（1979-），男，內蒙古呼和浩特人，從事路橋工程施工管理工作。