跨海大橋通航孔整體提升式鋼棧橋施工技術研究

文/姚福拴

1 工程概況

526國道岱山段改建工程PPP 項目東沙大橋位于岱山島北部圍墾區靠北側海岸線，橋跨布置為32×30m+3×40m+2×30m+2×40m+6×30m=1400m，上部結構采用預應力混凝土T 梁，下部橋墩采用柱式墩，橋臺采用座板臺，墩臺基礎均為鉆孔灌注樁基礎，大橋在第34 跨處預留通航孔，橋跨布置為40m。橋梁施工期間需搭設臨時鋼棧橋，滿足施工車輛和機械設備通行。

2 研究背景

在東沙大橋開工建設前，岱山縣東沙鎮人民政府發函闡述，東沙大橋第34 跨跨越東沙鎮新道頭碼頭避風港進出航道，新道頭碼頭是岱山北部休閑漁業發展的重要基地和船舶停靠的天然良港，是岱山本島北部唯一的避風港，日常停靠船舶達到30 艘左右。要求東沙大橋在施工建設期間，航道凈空高度滿足8．5m，凈寬滿足8m，保證船舶進出安全。

針對岱山縣東沙鎮人民政府提出的航道凈空高度滿足8．5m，凈寬滿足8m 的要求，東沙大橋橋梁設計方案已充分考慮在設計高水位+3．45m 時，橋梁第34 跨滿足航道凈空高度8．5m 和凈寬8m 的要求。因此，對橋梁施工期間搭設的臨時鋼棧橋提出了更高的技術要求，不僅要保證橋上施工車輛和機械設備的通行，同時也要滿足橋下船舶的通航要求。

3 方案選擇

通航孔處臨時鋼棧橋一般采用抬高通航孔橋面標高和提升通航孔橋面兩種處理方案，對于通航凈空高度要求滿足8．5m 時，采用抬高通航孔橋面標高的施工方案會大大增加施工成本，同時在通航孔前后縱坡較大，日常行車安全隱患較大。為保證臨時鋼棧橋能夠滿足施工通行和船舶通航的要求，臨時結構安全可靠、經濟實用，結合現場施工條件，東沙大橋通航孔采用整體提升式鋼棧橋施工方案[1]。

4 整體提升式鋼棧橋結構研究

4.1 通航孔鋼棧橋結構研究

非通航孔鋼棧橋上部結構為貝雷梁+I16 橫梁+10mm 鋼板，雖然貝雷梁有抗彎性能優越、搭拆速度較快等優點，但貝雷梁的高度較高。在橋面標高一致時，相對于型鋼梁，整體提升與下降高度較大，提升與下降穩定性差，施工風險高，安全隱患大[2]。

為保證通航孔航道凈空高度滿足8．5m，凈寬滿足8m 的要求，通航孔處鋼棧橋設計采用整體提升式鋼棧橋，通過建立結構模型受力計算，鋼棧橋主梁采用HN600×200 型鋼，主梁上鋪設10mm 鋼板，鋼板與主梁間斷焊接，在航道兩側分別設置制動墩用以調節貝雷梁和型鋼梁的結構高差，型鋼梁上部結構與貝雷梁上部結構相比，結構高度減少1．06m，從而減少了1．06m 的提升和下降高度，降低施工風險，減少安全隱患。

4.2 整體提升與下降吊架結構研究

整體提升與下降吊架結構常規采用傳統的跨越式橫向吊架結構，即吊架結構的吊裝橫梁橫向跨越鋼棧橋橋面，吊裝橫梁架設在鋼棧橋兩側的吊裝支撐樁上，通過吊裝橫梁上的吊裝系統提升鋼棧橋橋面下的起吊橫梁，實現鋼棧橋的整體提升與下降。但傳統的跨越式橫向吊架結構的吊裝橫梁將影響履帶吊的正常通行，若充分考慮履帶吊的正常通行，鋼棧橋橋面以上吊裝支撐樁高度將達到10m，施工成本增加，吊架結構的安全性和穩定性降低。

通過技術方案比選和建立結構模型進行受力分析計算，吊架結構采用順橋式縱向吊架結構，通過在吊裝支撐樁頂設置3m 長短橫梁，吊裝梁順橋向布置的方式，解決了傳統跨越式橫向吊架結構與履帶吊正常通行相互干擾的問題，吊架結構安全穩定，施工成本降低。

4.3 同步高效提升與下降系統研究

常規的提升與下降裝置一般采用精軋螺紋鋼和豎向千斤頂進行提升與下降，需要人工操作，工作效率較低，同步性較差。操作過程中，施工人員需通過爬梯上下吊架結構，存在較大的安全隱患。在通航孔鋼棧橋橋面整體提升過程中，提升高度一般采用目測控制，難以準確控制橋面提升高度。

通過對提升與下降系統進行技術研究，在吊裝縱梁提升點位置上設置4 臺10t 的電動葫蘆，四臺電動葫蘆采用同一個遙控開關控制，使4 臺電動葫蘆能夠同步工作或停止。鋼棧橋設計橋面標高為+5．20m，在考慮設計高水位+3．45m 時，通航孔航道凈空高度滿足8．5m 要求，則鋼棧橋橋面需整體提升6．75m。設置的電動葫蘆起升高度為9m，提升與下放速度為7m/min，能夠保證通航孔鋼棧橋橋面在1min 中內平穩高效地提升與下降，提升高度以滿足航道凈空要求。同時設置限位裝置，保證橋面在提升與下降過程中的精確定位，在提升與下降過程中不會出現失控情況發生，減少質量和安全隱患的發生。

5 整體提升鋼棧橋施工

5.1 鋼棧橋施工

通航孔整體提升式鋼棧橋φ630 鋼管樁基礎采用“釣魚法”施工，利用履帶吊+振動錘沉放。調運鋼管樁至現場指定位置，杜絕嚴重銹蝕、變形的鋼管樁進入施工現場。測量放樣定出鋼棧橋鋼管樁的施工平面位置，鋼管樁按需要加工制作接長，按照工藝要求進行接口清理和除銹，接頭氣割修正平齊，對接焊口縫隙均勻一致。采用滿焊環形焊縫接頭，對焊接后的鋼管樁焊縫進行焊接接頭的機械性能試驗，對不符合要求的焊縫，立即進行補焊或打磨修補。利用履帶吊將鋼管樁吊起放入導向架內，啟動DZ90 振動錘，錘頭下端夾具插入鋼管樁頂端，水平吊至設計樁位處，啟動振動錘下沉，過程中要不斷調整吊繩長度和吊車大臂的角度，保證鋼管樁的垂直度，垂直度控制以預防為主，糾偏為輔。鋼管樁在下沉過程中不可中途停頓，避免樁土應力恢復導致下沉困難，打設完成后進行下一根鋼管樁的施工。經技術員計算確定鋼管樁入土深度，控制鋼管樁入土底標高，入土深度達到設計值時，若下沉速度仍較快，必要時增加鋼管樁施工長度，直至下沉速率控制為2min 內無明顯進尺；若個別鋼管樁入土深度小于設計值且激振2min 進尺仍毫無進展，必須立即停止下沉，現場取樣分析地質狀況；若排除遇到孤石，可適當采取插打雙排樁或其他輔助樁，加強整體穩定性，確保鋼管樁垂直度誤差＜1%L且≤2cm，平面誤差控制在5cm 以內。

鋼管樁施工完成后，利用履帶吊進行平聯、剪刀撐等安裝。測量管頂標高，割除多余長度，橫橋向在頂口開槽口，確保槽口平整，鋼棧橋下橫梁采用雙拼36b 工字鋼，起吊橫梁采用雙拼HN600×200 型鋼，下橫梁和起吊橫梁提前組裝完成，安裝整體吊裝。鋼棧橋縱梁采用HN600×200 型鋼，間距為45cm，橋面板采用1cm 厚的鋼板，鋼板與縱梁間斷焊接成整體，利用履帶吊整體安裝就位。棧橋兩側欄桿采用φ48×3．5mm 鋼管焊接在棧橋橋面上，欄桿高度1．2m，間距1．5m，欄桿統一用紅白油漆交替涂刷，醒目美觀[3]。

5.2 吊架施工

吊架支撐樁采用8 根φ630 鋼管樁，每兩根為一組，分別布置于鋼棧橋兩側，吊架和吊架支撐樁采用一體式，吊架支撐樁施工完成后，接長鋼管樁即為吊架。每組吊架的兩根鋼管樁設置3 道平聯，吊架橫梁和吊裝縱梁均采用雙拼HN600×200 型鋼，吊架鋼管樁頂口設置槽口和牛腿，確保吊架橫縱梁安裝穩定。在吊裝縱梁提升點位置上設置四臺10t 的電動葫蘆，下部與鋼棧橋縱梁下的起吊橫梁上的吊耳可靠連接，四臺電動葫蘆采用同一個遙控開關控制，使四臺電動葫蘆能夠同步工作或停止，從而實現鋼棧橋的整體提升與下降[4]。

圖1 鋼棧橋整體提升前

圖2 鋼棧橋整體提升后

6 結語

東沙大橋通航孔整體提升式鋼棧橋施工技術的成功研究，充分滿足了岱山縣東沙鎮人民政府提出的施工期間航道凈空高度8．5m、凈寬8m 的要求，保證了過往船舶的正常通行和東沙大橋橋梁施工期間的鋼棧橋的正常使用，實現了橋上車輛通行和橋下船舶通航兩不誤，通航孔整體提升式鋼棧橋方案的成功運用，為類似施工提供參考和借鑒。