巖質(zhì)河床高棧橋施工技術(shù)

董泉清

（山東中宏路橋建設(shè)有限公司，山東 煙臺(tái) 264000）

1 工程概況

1.1 結(jié)構(gòu)概況

蘭溪市金角大橋分左右2幅，主橋2幅間距10m。全橋由主橋、引橋及匝道組成，其中主線(xiàn)橋長(zhǎng)1 187.7m，計(jì)28跨（單幅），主橋全長(zhǎng)416m，采用58m+3×100m+58m五跨一聯(lián)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)；引橋采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)。

1.2 水文、地質(zhì)概況

蘭江平常水深約5m，水位為23.0～23.5m。蘭江每年汛期為4～7月，汛期期間水位上升較快，歷史最高水位35.35m（水深可達(dá)16.85m），最低水位22.54m，多年平均流量為543m3/s，歷年實(shí)測(cè)最大流速為3.94m/s。

棧橋范圍內(nèi)由上至下依次為圓礫覆蓋層、強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖層、中風(fēng)化粉砂巖層。圓礫覆蓋層厚0.5～0.8m，鋼管樁可穿透；強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖層厚度為1.0～1.3m，鋼管樁可穿透；中風(fēng)化粉砂巖層厚度為15.2～16.7m，強(qiáng)度接近10MPa，且有較高黏性，鋼管樁很難打入。在此地質(zhì)條件下，鋼管樁基礎(chǔ)打入河床為1.5～2.0m，汛期期間棧橋的安全性得不到保證。

2 棧橋結(jié)構(gòu)形式

考慮現(xiàn)場(chǎng)水文及地質(zhì)條件，鋼棧橋施工采用先搭建“臨時(shí)鋼棧橋”，再進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換變?yōu)椤罢戒摋颉钡姆绞健?/p>

鋼棧橋臨時(shí)樁施工首先逐孔振沉鋼管樁然后逐孔架設(shè)上部貝雷梁。一孔架設(shè)完畢后，振沉下一孔鋼管樁及架設(shè)下一孔貝雷梁。正式支墩采用“營(yíng)孔法”進(jìn)行管樁施工，用沖擊鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，并澆筑水下混凝土，架設(shè)正式鋼管樁。正式鋼管樁完成后，將貝雷梁架設(shè)在正式樁頂，拔除臨時(shí)樁，完成體系轉(zhuǎn)換。正式鋼棧橋結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。

1）下部結(jié)構(gòu) 基礎(chǔ)采用φ630mm×10mm鋼管樁，鋼管內(nèi)灌注C20水下混凝土；鋼管樁與鋼管樁之間使用［20作為剪刀撐，連接處滿(mǎn)焊并焊接4道加強(qiáng)板；鋼管樁頂部開(kāi)槽橫向放置2根H600×200型鋼作為主橫梁。

2）上部結(jié)構(gòu) 主橫梁型鋼上縱向放置3組321軍用貝雷梁；貝雷上鋪設(shè)I22b作為分配梁，間距100cm；上鋪設(shè)專(zhuān)用橋面板，專(zhuān)用橋面板采用I12.6作為小分配梁，間距24cm，頂?shù)装寮爸苓叢捎?mm厚鋼板封閉。

圖1 巖質(zhì)河床高棧橋斷面

3 施工工藝

3.1 水中第1跨臨時(shí)鋼管樁打設(shè)

棧橋起始墩搭設(shè)于大堤邊的護(hù)坦上，在大堤護(hù)坦起始位置澆筑擴(kuò)大基礎(chǔ)。在已做好的橋臺(tái)上，按圖紙要求定位出貝雷片的準(zhǔn)確位置。

水中第1跨鋼管樁打設(shè)時(shí)，履帶式起重機(jī)大鉤吊住振動(dòng)錘（在錘頭位置系纜風(fēng)繩），小鉤將鋼管樁吊起放直，下放振動(dòng)錘，通過(guò)工人牽動(dòng)纜風(fēng)繩，調(diào)整夾具位置，使夾具準(zhǔn)確牢固夾住鋼管樁。

通過(guò)在棧橋縱橫方向上站人，采用簡(jiǎn)易垂球儀（線(xiàn)錘），觀(guān)測(cè)控制管樁垂直度，將鋼管樁打入地層，入土深度以貫入度和計(jì)算入土深度進(jìn)行雙控。兩者有異時(shí)，以貫入度為準(zhǔn)。

3.2 水中第2跨臨時(shí)鋼管樁打設(shè)

1）將貝雷片從架好的墩中心，以已架好的貝雷片為基準(zhǔn)方向向外懸挑架設(shè)4組貝雷片。用起重機(jī)將導(dǎo)向架吊裝在貝雷梁上，根據(jù)圖紙計(jì)算出需打設(shè)鋼管樁位置，調(diào)節(jié)導(dǎo)向架。

2）導(dǎo)向架經(jīng)復(fù)核準(zhǔn)確無(wú)誤后，螺栓將導(dǎo)向架固定在貝雷梁上，通過(guò)在導(dǎo)向架與貝雷片的接觸點(diǎn)加減鋼墊板，使導(dǎo)向架始終保持水平。

3）履帶式起重機(jī)大鉤吊住振動(dòng)錘（在錘頭位置系根麻繩），小鉤將鋼管樁吊起放直，下放振動(dòng)錘，通過(guò)工人牽動(dòng)麻繩，調(diào)整夾具位置，使夾具準(zhǔn)確牢固夾住鋼管樁。

4）通過(guò)在棧橋縱橫方向上站人，觀(guān)測(cè)控制管樁垂直度，將鋼管樁打入地層，入土深度以貫入度和計(jì)算入土深度進(jìn)行雙控。兩者有異時(shí)，以貫入度為準(zhǔn)。如圖2所示。

圖2 履帶式起重機(jī)振沉鋼管樁

3.3 鋼管樁間剪刀撐、平聯(lián)、樁頂分配梁施工

棧橋一個(gè)墩位處鋼管樁施工完成后，立即進(jìn)行該墩鋼管樁間剪刀撐、平聯(lián)、牛腿、樁頂分配梁施工。

在鋼管樁上進(jìn)行平聯(lián)及牛腿位置的測(cè)量放樣。技術(shù)員實(shí)測(cè)樁間平聯(lián)長(zhǎng)度并在后場(chǎng)下料，同步進(jìn)行牛腿加工、焊接及剪刀撐、樁頂分配梁的加工。

用履帶式起重機(jī)懸吊平聯(lián)、剪刀撐，到位后電焊工焊接平聯(lián)、剪刀撐。施焊前應(yīng)對(duì)焊接部位的鋼管樁表面進(jìn)行清理，去除銹皮、粘附的泥土等雜物，并保證表面干燥。焊接完成后，應(yīng)保證焊縫冷卻前不接觸到冷水。現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員及時(shí)檢查焊縫質(zhì)量，合格后進(jìn)行縱橫分配梁架設(shè)。

履帶式起重機(jī)懸吊縱梁或橫梁到測(cè)量放樣位置后安裝并簡(jiǎn)易固定，電焊工按測(cè)量放樣位置焊接牛腿，技術(shù)員檢查合格后，將縱、橫梁焊接在牛腿上。所有焊縫均要滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

3.4 貝雷梁安裝

在后場(chǎng)拼裝貝雷梁。將擬安裝的貝雷梁抬起，放在已裝好的貝雷梁后面，并與其成一直線(xiàn)，2人用木棍穿過(guò)節(jié)點(diǎn)板將貝雷梁前端抬起，下弦銷(xiāo)孔對(duì)準(zhǔn)后，插入銷(xiāo)栓，然后再抬起貝雷梁后端，插入上弦銷(xiāo)栓并設(shè)保險(xiǎn)插銷(xiāo)。貝雷拼裝按組進(jìn)行，每次拼裝一組貝雷（橫向2排），每組貝雷長(zhǎng)12m，貝雷片間用花架連接好。

由于貝雷梁重量不大（12m跨徑2排貝雷梁重約2.16t），起重機(jī)有足夠的起重量，故單跨2排貝雷梁作為一組同時(shí)架設(shè)。貝雷梁架設(shè)如圖3所示。

3.5 分配梁的安裝

采用50t履帶式起重機(jī)按0.75m的間距安裝I22a橫梁，并用騎馬螺栓固定好。I22a橫梁的支點(diǎn)必須放在貝雷梁豎弦桿或菱形弦桿的支點(diǎn)位置，以滿(mǎn)足受力要求。

圖3 履帶式起重機(jī)架設(shè)貝雷梁

3.6 橋面系施工

單跨棧橋上部結(jié)構(gòu)安裝完成后進(jìn)行橋面系施工，用履帶式起重機(jī)吊裝專(zhuān)用橋面板拼接點(diǎn)焊固定，專(zhuān)用橋面板上下面板采用8mm厚鋼板，內(nèi)襯I12.6型鋼，上層鋼板為花紋鋼板，使用效果牢固可靠（見(jiàn)圖4）。每塊面板間設(shè)置1cm伸縮縫，用于防止因溫度變化而引起的橋面翹曲起伏。

圖4 橋面板安裝

3.7 正式樁沖擊鉆沖孔

1）錘擊護(hù)筒，鉆機(jī)就位 鉆機(jī)布置在橋面一側(cè)，另一側(cè)留出足夠的空間供車(chē)輛通行。鉆機(jī)布置如圖5所示。

正式支墩孔樁鋼護(hù)筒直徑1.0m，在鋼棧橋貝雷梁之間采用錘擊入巖。下放過(guò)程中注意護(hù)筒垂直度。護(hù)筒錘擊結(jié)束后將沖擊鉆機(jī)就位，沖擊鉆機(jī)擺放平穩(wěn)，鉆機(jī)底座用鋼管支墊，鉆機(jī)擺放就位后對(duì)機(jī)具及機(jī)座穩(wěn)固性等進(jìn)行全面檢查，用水平尺檢查鉆機(jī)擺放是否水平，吊線(xiàn)檢查鉆機(jī)擺放是否正確。

2）沖擊成孔 孔樁沖擊錘采用6t沖擊錘。在鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)鉆錘沖擊的同時(shí)，利用撈渣筒將鉆渣提升至鋼棧橋上裝備好的鉆渣存放鐵箱（2m×2m）。鐵箱鉆渣裝滿(mǎn)后用履帶式起重機(jī)吊至平板車(chē)上運(yùn)至指定區(qū)域。

鉆機(jī)就位后應(yīng)水平平穩(wěn)，不得產(chǎn)生位移和沉陷，開(kāi)孔孔位必須準(zhǔn)確。沖錘的鋼絲繩同鋼護(hù)筒中心位置偏差不得大于2㎝，升降沖擊錘時(shí)要平穩(wěn)，不得碰撞護(hù)壁和孔壁。

圖5 鉆機(jī)布置

沖孔作業(yè)必須連續(xù)進(jìn)行，并作沖孔施工記錄，定期對(duì)沖孔泥漿進(jìn)行檢測(cè)，不符合要求的隨時(shí)改正，注意補(bǔ)充新拌的優(yōu)質(zhì)泥漿。在整個(gè)施工過(guò)程中，要把泥漿的損失降到最小，并始終保證水頭，防止發(fā)生孔壁坍塌、埋沖錘頭的現(xiàn)象，確保樁基的成孔質(zhì)量和成孔速度。鉆孔底為河床以下6m處。

3.8 灌注水下混凝土

混凝土灌注應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，并要特別注意保持孔內(nèi)的靜壓水頭不少于2.0m，同時(shí)要及時(shí)測(cè)量混凝土面的高度及上升速度。

樁頂標(biāo)高的確定：正式支墩樁頂標(biāo)高與河床標(biāo)高相同。

3.9 吊放鋼管樁、拔鋼護(hù)筒

待水下混凝土澆筑完畢后及時(shí)吊放φ630mm正式鋼管樁。在棧橋上履帶式起重機(jī)配合吊放鋼管樁，下放到位后錘擊至設(shè)計(jì)標(biāo)高，拔出鋼護(hù)筒。

3.10 完成體系轉(zhuǎn)換

正式樁完成后進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換。在正式樁頂架設(shè)橫梁，橫梁頂標(biāo)高較臨時(shí)樁頂標(biāo)高低10cm。正式樁橫梁安裝完成后，將臨時(shí)樁支撐橫梁部位鋼管切斷，此處貝雷梁端部靠重力落至正式鋼管樁樁頂。拔除臨時(shí)鋼管樁完成體系轉(zhuǎn)換。

4 質(zhì)量控制要點(diǎn)

1）所有鋼結(jié)構(gòu)的焊接，包括鋼管樁的節(jié)段焊接、型鋼的焊接及各個(gè)連接件的焊接都必須在監(jiān)理及相關(guān)質(zhì)檢人員的監(jiān)督下進(jìn)行合格檢驗(yàn)。

2）鋼管樁平面位置偏差在50mm以?xún)?nèi)，垂直度控制在1%以?xún)?nèi)。

3）鋼管樁插打后的連接在整個(gè)棧橋施工過(guò)程中非常關(guān)鍵，需要非常重視棧橋及平臺(tái)鋼管樁的連接體系，鋼管樁施打完成后，立即進(jìn)行鋼管樁的橫向連接，焊接剪刀撐及型鋼平聯(lián)，上下游位置均進(jìn)行縱向連接。

4）考慮到鋼棧橋由多片貝雷梁組合而成，且貝雷梁橫橋向?qū)挾容^窄，容易引起面外失穩(wěn)，建議在施工時(shí)，加強(qiáng)橫橋向連接剛度，并保證各構(gòu)件間的焊接施工質(zhì)量，以確保鋼棧橋及鉆孔平臺(tái)在施工過(guò)程中的安全性。

5 監(jiān)控量測(cè)

1）在遠(yuǎn)離棧橋穩(wěn)定區(qū)域選2組穩(wěn)定基準(zhǔn)點(diǎn)，用水準(zhǔn)儀觀(guān)測(cè)測(cè)點(diǎn)的高程變化，取觀(guān)測(cè)3次的平均值即為沉降位移累計(jì)值。

2）儀器、儀表的正確使用、適時(shí)維護(hù)和發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)修理；監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的保護(hù)；進(jìn)場(chǎng)前組織全體人員學(xué)習(xí)監(jiān)測(cè)施工技術(shù)方案；監(jiān)測(cè)中盡量固定監(jiān)測(cè)人員，減少人為誤差；多次測(cè)量減少誤差；監(jiān)測(cè)資料及時(shí)采集和整理，歸檔及匯總等。

3）每一聯(lián)棧橋設(shè)2處監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每2d測(cè)量1次。若出現(xiàn)連續(xù)2d沉降超過(guò)3mm，對(duì)棧橋進(jìn)行全面檢查，找出原因并及時(shí)處理。

4）施工測(cè)量嚴(yán)格按照規(guī)范操作，定期檢校儀器，保證儀器良好，作好施工觀(guān)測(cè)記錄，填好相應(yīng)的測(cè)量成果資料，確保施工測(cè)量程序有效進(jìn)行，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

6 結(jié)語(yǔ)

在巖質(zhì)河床且水位較高條件下進(jìn)行鋼棧橋施工，國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少。蘭溪市金角大橋施工采用這一工藝并應(yīng)用成功，表明巖質(zhì)河床高棧橋施工技術(shù)安全、可靠，值得推廣。