跨越河流鋼便橋施工工藝

張旭

摘要： 板橋河是南京市板橋鎮境內的一條人工開挖的河道，為施工方便設計采用50米鋼便橋跨越河槽。

Abstract： The Banqiao River is an artificial excavation channel in Banqiao Town， Nanjing. This paper designs the 50 meters steel bridge for construction convenience.

關鍵詞： 鋼便橋；工字鋼；振動錘

Key words： steel bridge；I-beam；vibration hammer

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）21-0108-04

1 工程概況

板橋河特大橋起止點里程為DK014+462～DK017+112，位于南京市境內，全長2638.36m。線路在DK015+209～DK015+225處越板橋河，與線路夾角為22度。特大橋自東向西跨板橋河主河槽，共長50m。板橋河主河槽常年有水，水深2～5m。河堤、邊坡長有荒草。橋址處河溝較為順直，水流流向由南向北。設計采用簡支梁越板橋河主河槽。

2 水文地質情況

板橋河是南京市板橋鎮境內的一條人工開挖的河道，橋址處河道順直，河槽斷面灘槽分明岸坡規則，岸坡順直，為人工筑過，水流較緩。

本橋橋址處于板橋河下游，橋位處沿線路方向河道寬約60m（線路方向與河流的交角22度，后面的河寬均為順線路方向的寬度），河道兩側為基本農田。該河段20年一遇洪水位為10.63m，流量260.7m3/s，河底地質粉質粘土、淤泥質粉質粘土、凝灰巖層狀交錯分布為主。

3 便橋設計方案

根據施工現場地形、地貌情況、水中墩的布置特點及施工運輸需要，在橋址上搭設臨時鋼便橋一座，主要用于混凝土罐車通行，吊機吊裝作業，小型機具的運輸和行人上下班，設計荷載80噸。根據板橋河20年一遇洪水位、橋梁墩臺高程、橋址處地形等情況，便橋底高程確定為10.7m，梁高0.882m。便橋設計跨度為12m簡支梁。便橋凈寬6m，橋梁全長50m，共4跨。

鋼便橋采用鋼管樁作基礎，工字鋼作橫梁及縱梁，槽鋼作橋面板，橋面板兩側設防護欄，便橋寬為6m，便橋長度初步設計48m，兩岸橋臺采用混凝土現澆條形基礎。

便橋鋼管樁基礎采用Φ630mm×10mm×12m入土深度大約為7～11m，每3根樁為一排，縱梁跨徑為12m，每跨中間打入三根Φ630管樁，相鄰兩根鋼管樁的中心距為2.2m，相鄰兩根樁用16a槽鋼作斜撐連接以增強管樁基礎的穩定性。

鋼管樁樁頂焊鋼板750mm×750mm×12mm做樁帽（樁帽與管樁焊牢），在樁帽上方布置2根40b工字鋼作橫梁，縱梁每跨采用40b工字鋼12m×12根，每個樁頂部分放置四根工字鋼，縱梁中間每2m用∠75mm×75mm×7mm做橫向連接，保證縱梁整體受力。

橋面板采用28a槽鋼，橫向鋪設，兩槽鋼間距為35mm，槽鋼與縱梁滿焊連接。

欄桿采用∠50×50×5mm角鋼作立柱，立柱間距為1.5m，高為1.2m，立柱頂焊接∠50×50×6m做扶手，角鋼順延，立柱中間割孔，穿Φ12圓鋼，每根角鋼割兩孔，孔中心間距400mm。圓鋼通孔內順延。

4 便橋檢算

4.1 設計參數

①設計活載。按單車道70t罐車荷載計算，50t履帶吊荷載相比更分散故不作檢算。

②設計跨度。標準跨度5.8m。

③泄洪標高。棧橋底標高根據施工現場確定。

④車道布置。按單車道設計，橋面寬總寬6m，行車道寬3.2m，兩邊為人行道。

⑤最大風速。鋼便橋地處較矮，且風速不大，風荷載不考慮。

4.2 孔跨布置

便橋根據施工現場分為三座，一座長48m左右，一座長60m左右，另外一座長24m左右，每座便橋的整體布置均一致。

圖1為跨板橋河鋼便橋總體布置圖。

所有鋼管臨時墩柱均采用單排墩，每排2根，橫向間距4.4m；鋼便橋跨度是按5.8m布置，主要是為了縱向工字鋼材料便于應用。

4.3 棧橋結構組成

①棧橋下部結構。

棧橋的下部結構采用鋼管立柱，打入土層中，打入深度根據實驗確定，保證每根鋼管立柱承載力不小于45t。每個臨時墩均為單排鋼管墩，每排2根鋼管。

單排鋼管墩采用2根Ф630-3鋼管，橫向采用20a槽鋼連接起來。詳見設計圖紙。

鋼管頂部焊接3-40a工字鋼橫梁，橫梁上面即放置棧橋的上部結構。

棧橋下部結構如圖2所示。

②棧橋上部結構。

棧橋的上部結構采用40a工字鋼縱梁，按2+4+4+2片布置，之間在下翼緣處間隔1.45m用36b槽鋼全部橫向連接起來成為一個受力整體?？v向工字鋼上則放置36b槽鋼扣放，總行間距是0.4m。上部結構如圖3所示。

4.4 棧橋結構檢算

4.4.1 檢算說明

將縱向每組工字鋼承重梁看成是單根的梁，這樣便于計算。

便橋梁由兩組4根40a工字鋼組成車道的受力結構，那么就是有8片40a工字鋼共同承受上部橋面傳遞的荷載，為安全取保守計算，8根工字鋼考慮1.4的不均勻系數，那么就按8/4=5.7根工字鋼共同平均受力。

便橋梁跨度組成是5.8m一跨，為計算簡化且安全，按簡支梁進行檢算。

4.4.2 縱梁工字鋼受力檢算

①荷載模型：一根40a工字鋼，荷載是70t罐車荷載，荷載模型如圖4所示。

②計算模型（只顯示結構自重荷載、罐車荷載沒有顯示）（圖5）。

③豎向撓度m（圖6）。

最大撓度是5.16cm，除以5.7=0.91cm，鋼便橋跨中最大變形是9.1mm。

④支反力圖：t（圖7）。

臨時墩最大支反力是57t，由兩根鋼管承受，單根鋼管承受一半，按30t計算，如果考慮兩輛罐車向后前行，那么承載可按提高1.6倍計算，單根鋼管受力48t。

⑤最大應力tm（圖8）。

最大應力是621MPa，單片工字鋼的最大應力則是621/5.7=109MPa<140MPa，滿足要求。

4.4.3 橫梁槽鋼受力說明

橋面系槽鋼采用36b槽鋼，由于罐車車輪均直接通過該槽鋼傳遞給縱向工字鋼，槽鋼僅僅是直接傳遞荷載作用，沒有作為梁結構進行受力，因此不必檢算。至于兩邊人行通道，是槽鋼簡支承受，簡支跨度僅1m，并且槽鋼基本為滿布，因此完全能夠承受人行荷載。

4.4.4 樁頂墊梁受力說明

鋼管樁頂的墊梁采用的是3根40a工字鋼組焊結構，在承受縱梁工字鋼傳遞的荷載時，主要是罐車輪壓荷載，為安全起見，計算時假設70t罐車荷載全部壓在墊梁上，結構圖如圖9。

①墊梁承受罐車荷載計算。

墊梁結構計算模型如圖10。

墊梁的變形及應力結果如圖11和圖12。

變形最大值是7mm。

最大應力值是136.4MPa，能夠滿足要求。

②墊梁承履帶吊施工荷載。

對于履帶吊在打樁時傳遞的荷載正好通過設置的短工字鋼直接傳遞給鋼管，因此墊梁受力較小，能夠滿足此工況的施工要求。

③墊梁懸臂端承受人行荷載檢算。

至于承受人行道荷載同履帶吊荷載一樣，同樣能夠滿足受力要求。

4.4.5 樁柱結構檢算

①樁入土深度。

鋼管樁的入土深度不通過地質資料計算確定，可根據打樁施工情況確定。

從上面的計算可知，單樁承載能力需要60t（履帶吊施工時的最大荷載），施工時采用90kW振動錘進行打樁施工，直到鋼管樁不再繼續入土為止，根據以往施工及現場試驗可知，單樁承載力能夠達到60t以上，完全能夠滿足要求。

②鋼管樁受力檢算。

鋼管樁采用的是？準630-6型號的螺旋焊管，其參數如下：

1）截面面積：A=11762mm2；

2）回轉半徑：i=220.6mm；

3）鋼管計算高度：H=15m。

根據鋼管參數，當鋼管應力達到140MPa時能夠承受軸心荷載是140MPa*11762mm2=164t。完全能夠滿足48t承載的要求。

當鋼管作為軸心壓桿，按15m自由長度考慮，兩端為鉸接，那么其柔度是λ=15000mm/220.6mm=68，通過查表得鋼管在15m自由長度作為軸心壓桿的抗壓穩定折減系數？準=0.763，因此164t承載能力折減后的承載能力是125t，同樣能夠滿足承載60t的要求。

5 便橋施工方案

①便橋施工時應按設計位置進行準確放樣，保證便橋位置和標高均能滿足設計要求。

②施工用的各種材料必須采購正規廠家的合格材料，所有材料要有合格證明資料。

③便橋施工從南岸向北岸方向施工，逐跨推進。工藝流程如圖13所示。

鋼管樁下沉首先在測量控制下鋼管樁精確定位，方可進行沉樁施工，鋼管樁沉放前先計算出每根鋼管樁的所在位置的坐標。沉放時在正面布置一臺全站儀觀測定位，在打設鋼管樁的過程中要不斷檢測樁位與樁的垂直度，發現偏差要及時糾正，按此方法，逐步完成每跨鋼管樁的施工。

第一跨鋼管樁打好后，接著在管樁上焊接節點板，在吊機的配合下焊接剪刀撐及管樁樁帽，然后安裝橫、縱梁工字鋼，布置槽鋼，最后安裝欄桿。

第一跨便橋施工完成后，經施工現場技術人員檢查合格后，50t履帶吊上便橋開始第二跨便橋施工，以此順延，完成全幅便橋施工。

④鋼管樁運輸、堆放。汽車根據現場施工進度組織分批運送至工地，避免鋼管樁運輸過程中受壓變形破壞。鋼管樁運輸過程堆放按沉樁順序可采用多層疊放，各層墊木位于同一垂直面上，但疊放層數不易超過三層，以保證行車安全。鋼管樁起吊、運輸和堆存過程中須避免因碰撞等原因而造成管身變形的損傷。注意在鋼管樁沉放前再次檢查管節焊縫。

⑤使用90kW的振動錘帶液壓夾下沉鋼管樁，振動錘額定激振力為23t，可以滿足本工程的要求。起吊設備采用50t履帶吊機。

鋼管樁沉放應注意：振動錘中心和樁中心軸應盡量保持在同一直線上；每一根樁的下沉應連續，不可中途停頓過久，以免土的摩阻力恢復，繼續下沉困難。沉放過程加強觀測，鋼管樁偏位不得大于5厘米，垂直度不得超過1%。

⑥鋼管樁沉放完畢后，測設分配梁橫向軸線，在各鋼管樁在順水流向適當位置開口，在保證梁底標高的前提下割平鋼管樁頭。

6 其它注意事項

①便橋完工后要經常維修養護，發現沉降應及時處理，確保通車順暢，并在兩橋頭設置警示標記牌。②汛期要安排人員值班，發現汛情及時報告，發大水時要派人及時對漂浮物進行清理疏通，以免影響排洪。③全體施工人員必須遵守安全生產制度，進入施工現場必須帶安全帽；高空作業，必須系好安全帶；水上作業，必須穿好救生衣；全體職工必須遵守安全操作規程。④應經常檢查梁上螺栓有無松動現象，上下弦桿有無變形現象。如發現松動或變形現象應立即采取加固措施。⑤施工環境保護工作，必須貫徹“全面規劃，合理布局，預防為主，綜合治理，強化管理”的方針和“誰污染誰治理、誰破壞誰恢復”的原則。加強對施工人員進行環境保護的有關法律、法規的教育，使施工人員牢固樹立環保意識，自覺遵守《環境保護法》及地方政府有關法規、條例，嚴格按設計施工。⑥生活垃圾定點堆放，掩埋覆蓋，嚴禁四處亂扔。生活污水處理設化糞池，不直接排放。杜絕焚燒有毒廢料（廢機油、廢塑料等）。從當地地表及地下水抽取水源時，盛水和抽水器具保持清潔，避免污染水源，并且注意節約用水。

參考文獻：

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