月亮島鋼棧橋施工設計方法探討

鄭晶達

（防城港市縣鄉公路管理處，廣西 防城港 538001）

0 引言

鋼棧橋施工要點與其他橋梁施工有著很大不同，由于其結構和材料的不同，一般受潮位變化影響也較大，此外水流、浪高等不利因素也會給施工帶來不利影響。由于其施工標準要求較高，對周圍地質環境等要求也較高，如果是內河和長江河道橋梁，還要充分考慮到船只的通航問題。本文所研究的防城港市月亮島鋼棧橋具有較為典型的意義，值得研究探討。

1 工程概況

防城港市月亮島鋼棧橋建設是廣西打造“中國海洋文化名城”“國際濱海旅游勝地”的重要舉措和抓手：（1）月亮島四面環海，有著得天獨厚的資源優勢和無可比擬的自然優勢，其建成后可以服務由廣西防城港市打造的大型海上實景演出《夢幻北部灣》；（2）作為地標性建筑，也是展示和宣傳廣西防城港市的大好機遇，可以較好地促進當地經濟的發展和旅游業的騰飛。

1．1 鋼棧橋基本情況

月亮島鋼棧橋位于防城港市月亮島至北部灣大道規劃二路之間的海灣，由北部灣大道原彩虹橋處規劃二路終點為起點，橫跨海灣至月亮島（配套道路另行規劃建設，不在本項目建設范圍）。鋼棧橋總長約750m，橋面寬6m，橋頭引道東、西橋頭各長約1km，橋頭引道寬12m。在通航位置設置一個20m×8．5m的可升降通航孔，兩側再設置兩個小通航孔，設計使用年限為5年。

1．2 周邊環境情況

1．2．1 地形地貌

橋位區兩岸均為地質構造作用抬升的低矮濱海丘陵地貌，階地不發育，兩岸基巖受海水、河水侵蝕切割緩慢，沖刷作用不明顯。

1．2．2 工程地質

橋位區勘察鉆孔揭露基巖構造節理一般發育，發育部位一般在巖層上部5～7m，東岸沖溝部較為明顯，其余地段巖石取芯率高，巖芯完整，新鮮，進尺緩慢，未揭露有破碎帶。

1．2．3 水文、潮汐

橋址位于防城江出海口處，防城江在此匯入西灣，受海水潮汐影響，水位隨漲潮退潮變化。防城港西灣內漲潮流速慢，落潮流速快，漲潮最大流速約為4～6m／s，落潮最大速度平均為6～9m／s，劃船單舟難橫渡。潮位高時，河面寬約527m，防城港外海潮汐屬正規全日潮，經查閱炮臺角2014年潮汐表，最大潮差為4．63m。潮位標高預測統計如表1所示。

1．2．4 水電、交通運輸條件

鋼棧橋東岸岸上有一個沙場和一個選礦廠，500m外是房地產建筑工地，水電均可與沙場、選礦廠或者建筑工地及相關部門協商，引至橋頭。鋼棧橋施工擬在東岸設置160KVA電力變壓器一臺，供鋼棧橋施工之用。東岸便道出去就是興港大道，交通條件較為便利，可滿足各種材料設備進退場的運輸需求。

表1 2014年潮位峰值預測表（炮臺角）

2 鋼棧橋設計構想

鋼棧橋設計總長約750m，寬6m，設計通車為40t以下車型。鋼棧橋下構采用 629×10mm螺旋鋼管樁和 600×105mm水泥空心管套鋼管組合的結構，其中1＃～5＃墩、10＃～17＃墩、19＃～27＃墩、29＃～35＃墩為水泥空心管套管，其余的是螺旋鋼管；上構除大通航孔外采用Ⅰ50a工字鋼加槽鋼分配梁，大通航孔處采用貝雷梁結構；橋面系采用8mm的A3鋼橋面板。在6～9＃墩之間設置2個小通航孔和1個大通航孔，寬度分別為10．5m、10．5m和20．5m，通航孔設置有提升機構。在高潮位（標高＋3．00m）時，小通航孔橋底凈空3．3m，基本能滿足要求，大通航孔可提升7．0m，即使高潮位時通航凈高亦可達8．5m，可滿足船只通航要求，提升過程需3min左右。根據現場觀察及對上下游碼頭走訪調查，通航船只主要為漁船、沙船，通航量多時可達200艘／d，80%以上船只水面以上高度＜3m，其余20%以下船只水面以上高度＞3m且＜8m，最大通航孔寬度的要求≥18m。通航孔以外的其他橋跨，嚴禁任何船只通航，以防意外發生。鋼棧橋前0＃～7＃墩設坡度為2．5%的縱向上坡，8＃～35＃臺設坡度為1%的縱向下坡，坡長399．7m，整體立面圖如圖1所示。

圖1 鋼棧橋立面圖

采用此設計方案主要有三點考慮：（1）充分考慮周邊氣象、水文等自然環境條件；（2）充分考慮到鋼棧橋建成后，實地通航船只的種類和高度寬度要求；（3）在設計標準上，充分考慮到國家相關指標，保證鋼棧橋在使用期內不發生任何問題，安全得到保障。

3 施工的組織與實施

3．1 建立施工組織

按照施工方案，建立了施工管理機構。施工負責人及技術負責人主要負責棧橋施工方案的編制，組織施工參與人員進行技術交底和技術指導工作，領導現場指導技術員及測量工程開展工作。現場技術員主要負責全程對現場施工進行技術管理，協調施工中出現的技術問題，不能協調的問題報告技術負責人。施工員主要進行現場施工管理，包括對施工隊進行管理，并協調落實施工隊所需的機料、水電等相關施工生產問題。此外還設立了專門的測量員、機料負責人、安全員等，施工工期預計為90d。

（1）材料的組織：鋼棧橋所需材料數量很大，材料需求要提前15d上報材料部門，計劃施工的需求材料要提前10d，施工員應了解好現場的材料使用情況，做好材料使用計劃并及時匯報工作進展情況。

（2）設備的組織：項目執行設備使用計劃，并提前15d報公司設備物資部，由公司設備物資部組織進場。

（3）工人的組織：工人通過內部勞務招標確定。在路橋公司內網發布招標公告，規定在公司注冊、信譽好，履約能力強的勞務隊才能參與競標。鋼棧橋施工擬進場熟練工人25人以上，在施工前5d提前進場準備。

3．2 施工工藝流程及要點分析

3．2．1 鋼棧橋安裝施工

鋼棧橋安裝施工采用“釣魚法”施工，即采用浮船上的吊車懸吊DZ－60振動錘逐孔振沉鋼管樁，岸上的吊車架設上構和橋面系統。

3．2．1．1 鋼棧橋下部結構安裝

（1）鋼管樁的加工與制造：鋼管樁為螺旋焊管和水泥空心管，每節長度一般≤12m，分節時避免接頭處于局部沖刷線附近。

（2）對鋼管樁實施下沉施工：下沉施工主要采取懸打法，主要工藝為：用浮船上25t吊車懸吊振動錘（DZ－60）實施逐孔振沉，首先將25t汽車吊停放在浮船上，后吊裝導向支架，利用導向支架對鋼棧橋基礎實施精確打入。測量組在確定樁與樁位的垂直度后，開始實施振樁錘振動，在此過程中要不間斷地檢查樁與樁位的垂直度，并使其不斷滿足要求，如果在這一過程發現偏差誤差，必須實施及時糾正。尤其需要注意的是，每根樁的下沉必須一氣呵成，不可中途停放很長時間，以免對周邊樁基擾動造成沉樁難度加大。在前一根樁基打入完成后，汽車吊順勢前移，進行下一個跨度鋼管樁的插打，按照此方法依次進行施工。

（3）對鋼管樁間實施平聯、剪刀撐、分配梁施工：對于類似月亮灣鋼棧橋的工程來說，當一個墩位的鋼管樁施工結束后，就應該實施該墩位的鋼管樁間平聯、剪刀撐、樁頂分配梁和牛腿的施工。在施工中，必須首先實施鋼管樁平聯、牛腿位置的放樣測量，技術員在實測樁間平聯長度后，再實施后場的下料，與此同時要實施牛腿的焊接加工和樁頂分配梁、剪刀撐的加工。用汽車吊懸吊剪刀撐、平聯，在懸吊到位后，電焊工實施焊接剪刀撐、平聯。在鋼管樁較長時，剪刀撐要盡可能的矮，可以在潮位低時實施焊接。在焊縫滿足設計要求后，方可實施樁頂橫梁的架設。

3．2．1．2 對鋼棧橋上部結構進行安裝

（1）50＃工字鋼下料及架設：工字鋼進場長度為12m，下構完成后，直接吊裝工字鋼并固定。相鄰兩跨的50＃工字鋼采用對接焊。

（2）型鋼分配梁的安裝：25t汽車吊按2m的間距安裝橫梁，滿焊于50＃工字鋼上。

（3）鋼棧橋面板及附屬工程安裝：鋼棧橋開工前要著手預制400cm×600cm×10cm的鋼筋混凝土橋面板，吊裝前要保證混凝土達到90%強度。待分配梁安裝好后，用汽車吊吊裝10cm的鋼筋混凝土橋面板，橋面板之間采用濕接縫連接。最后安裝護欄立桿、護欄扶手和護欄鋼筋以及涂刷油漆。

3．2．1．3 升降通航孔的施工要點

對于月亮島鋼棧橋來說，由于升降通航孔的跨度直徑達到將近24m，這一長度對于汽車吊臂長度來說，遠遠不夠，導致貝雷梁無法實施一次性安裝，所以要在跨度的中間位置也就是12m位置預先安裝一個臨時的雙排樁墩，再按照常態的方式將升降段主梁安裝到位。待這一工序完成后，再對臨時雙排樁實施拆除。在整個工序完成后，進行電動葫蘆提升系統的安裝。

3．2．2 質量控制要點分析

（1）鋼棧橋使用的全部鋼材材料必須滿足國標質量要求。

（2）鋼管樁頂帽梁2Ⅰ32＃工鋼必須注意縱向的穩定性，設置的槽口不能過寬，并且應在兩條型鋼之間焊接鋼板，使其形成整體，增強其穩定性。

（3）鋼棧橋所有的桿件連接，均需使用506級的焊條焊接，滿足設計及焊接規范的要求，使焊接達到固結的效果。

（4）型鋼的接長、接頭必須采用鋼板補強焊，接頭強度不低于母材。接頭必須錯開，同一跨內只允許有一個接頭。

（5）管樁和管節實施對頭接時，管頭要進行倒角，在接頭存在縫隙時，要盡量利用鋼板在外焊補強。同時焊接時應將焊縫30cm范圍內的鐵銹、油污、水、雜物清理干凈，所用的焊條應烘干。

（6）管頂位置受力最大，主縱梁及橫擔下部兩側均應設置加勁板，加勁板要采用雙面角焊，滿足常規的焊接要求。

（7）凡有桿件接長的，原則上同一平面接頭數量不高于50%。

3．2．3 施工安全要點分析

3．2．3．1 成立施工安全管理機構

成立由項目經理任組長，總工程師任副組長，安全員專管負責的安全管理領導小組。項目總工程師和生產副經理每旬組織一次安全檢查；項目經理每月組織一次安全檢查，召開一次安全生產分析總結會；安全員每天進行安全檢查，并做好詳細記錄，提出保持或改進措施，加以落實。

3．2．3．2 施工安全要點把控

（1）鋼棧橋施工前，對參與施工的人員進行施工技術交底及安全技術交底。

（2）在施工過程中使用吊車、振動錘等特種設備，操作人員必須持證上崗，嚴格遵守安全操作規程。

（3）現場施工電焊、氧割等工作量大，操作人員必須持證上崗，嚴格遵守安全操作規程。

（4）在鋼棧橋施工過程中，必須確保所有參加施工人員均穿救生衣和戴安全帽，在實施打樁過程中，要注意臨時布設限航的燈光標志。

（5）在鋼棧橋施工過程中，要專門派出人員對鋼棧橋各墩位的變化實施測量，在橋墩位被水流沖刷到一定程度時，要考慮通過拋石和砂袋實施防護，以此來確保鋼棧橋各個樁基的入土深度。

（6）在橋頭設置限速、限重等標志牌及告示牌等，車輛在鋼棧橋上必須勻速行駛，車速一般控制在10kM／h以內，車距控制在15m以上，并盡可能避免緊急剎車。

（7）升降通航孔是本鋼棧橋施工的技術難點，同時涉及多方面的安全因素，其可靠性有嚴格的要求。施工中要注意：①項目專職安全員主管升降通航孔，根據相關部門公告的時間指令專職人員負責開啟和閉合；②升降通航孔由專人值守，24h不間斷；③提升時由2名專職人員操作，一人負責觀察一頭，其中一人操作無線控制按鈕；④提升到位后用專用的鋼絲繩掛好升降節段，然后放松電動葫蘆，防止電動葫蘆長時間掛重而致剎車出問題；⑤專職人員應隨時檢查提升系統及升降節段的工作情況，發現異常要立即排除。

3．3 施工經驗總結

通過月亮島鋼棧橋施工實踐，為今后此類橋梁的施工積累了數據經驗和實踐經驗，筆者進行了歸納總結：

（1）鋼棧橋相比一般橋梁由于使用時間相對較短，所以在一般覆蓋較厚的江河灘涂可以采取相對較小管徑的鋼管樁為基礎，優點主要體現在兩個方面：①施工造價較低，便于工程進行成本控制；②施工也較為方便，在使用工程機械等方面也有很大的便利性。

（2）對跨度較大的通航孔，施工難度較大，貝雷梁無法一次性實施安裝，可以考慮在居中位置先行實施雙排樁墩的安裝，在主梁安裝結束后，再拆除雙排樁。在一些浪高的地區，還可以采取加勁限位板和橫撐來確保棧橋的橫、縱向穩定性，達到減小主梁橫向、縱向位移的目的。

（3）在符合功能要求標準的前提下，鋼棧橋可以用大塊焊接鋼板替代木板，一方面可以降低工程成本和后續可能存在的維修費用；另一方面在施工工序等方面也更為便利。對使用時間相對長的鋼棧橋，該點尤為重要。

（4）要注重對單樁和縱梁承載力的驗算。鋼棧橋的荷載主要來源于兩個方面：①移動荷載工況；②自重恒載。尤其對前者來說，其包含了車輛荷載和車道荷載兩個方面，需要更加注重承載力的驗算。

4 結語

根據施工設計方案，月亮島鋼棧橋在規定的時間內高標準完成了施工，受到了群眾的普遍贊譽。經過檢驗驗收，縱向和橫向穩定性以及通航能力均符合設計標準和要求。本文通過對月亮島鋼棧橋的施工設計思路、設計方法和施工要點等進行分析和總結，為今后類似鋼棧橋設計施工提供較為完備的理論依據和設計經驗。