木質橋梁安裝技術研究與應用

陳立慶

摘要：沙特朱拜勒海濱公園項目通過總結木樁橋木樁打設和上部結構施工過程中的難點與經驗，重點研究形成一套關于木質橋梁安裝的系統性技術總結，使工程在保證安全質量的前提下，達到縮短工期，降低成本的效果，為公司后期類似施工提供參考。

Abstract： The Saudi Jubail Seashore Park Project summarized the difficulties and experience in the installation of the timber pile and timber bridge upper structure， and focused on the formation of a set of systematic technologies for the installation of the timber bridge， so that the project can guarantee the safety and quality of the project. It can shorten the construction period and reduce the cost， providing reference for similar construction in the later stage of the company.

關鍵詞：木質橋梁;木樁;系統性技術總結

Key words： timber bridge;timber pile;systematic technical summary

中圖分類號：U448 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）08-0132-05

0 ?引言

沙特朱拜勒海濱公園一期項目位于朱拜勒工業城區域，業主是沙特皇家管理委員會。項目施工內容主要包括原有道路及附屬設施拆除工程、橋梁工程、土方工程、人工河開挖及河西護岸工程、場區附屬建筑工程、道路及停車場工程、雨水系統工程、污水系統工程、飲用水消防系統工程、中低壓供電系統及照明系統工程。本項目木樁橋為沙特國內首次應用，在材料處理、樁基打設、上部結構安裝等施工工序進行了多方面探索，并成功實施，借以本項施工為后續的類似橋梁結構施工提供借鑒。

1 ?工程概況

1.1 基本參數

本項目木樁橋共有3座，總長382m。主要結構包括木樁、橫梁、縱梁、踏步板和扶手。木樁總計182根，直徑0.3m，長度6-12m不等。其他上部結構材料根據圖紙要求進行加工生產。各結構間通過不銹鋼全螺紋螺柱、螺母或不銹鋼螺釘或不銹鋼釘連接緊固。

1.2 地質條件

業主與第三方檢測單位通過標準貫入試驗檢測得出的河道地質勘探報告（圖1）顯示，從地表以下2m開始地基承載力逐漸增強，當深度達到地表以下3m處時，地基承載力達到最大。隨著深度繼續加深地基承載力逐漸減弱。因此河道地表下深度為2.5m-3.5m的土層最適合落樁。

設計要求最大木樁深入度為3.5m，與地質勘探報告相符。

2 ?材料檢測及處理

沙特業主規范對木樁橋材料要求十分嚴苛，材料全部從美國采購，其中木樁和木質踏板材質為美國南方黃松，其他橫梁、縱梁、扶手等上部結構材質為花旗松。全部木材均通過木材機械分級檢測，加工到相應尺寸后，經加壓深度防腐處理。

美國南方黃松及花旗松加工標準依據美規 ASTM D-25。加工完成后進行加壓防腐處理，木結構使用壽命可達30-50年甚至更長。其防腐處理工藝如圖2。

①將木材放置軌道車上，通過軌道將木材送入一個大體積、水平放置的氣缸中（圖3）。

②氣缸門是可密封的，通過內部真空裝置將氣缸和木材內部的氣體排出，形成真空狀態。

③將CCA防腐液泵送至氣缸內部，加熱汽化。

④氣缸內增壓至150磅每平方英寸，將CCA壓入木材中。加壓時間取決于木材種類、木材加工程度和防腐劑的深入度需求。

⑤木材處理達到相應時間后，通過泵將剩余的防腐液回收至儲存罐中。

⑥通過最后一次真空操作將木材內多余的防腐液排出，再將處理好的木材通過軌道車運出后，放置到混凝土墊上，直到不再有防腐劑滴下。

3 ?橋體木樁施工

木樁橋施工主要流程為：設備進場？隰場地準備？隰木樁施工？隰橫梁吊裝？隰縱梁吊裝？隰踏板、扶手立柱安裝？隰扶手剩余結構安裝？隰燈具及其配件安裝。其中木樁施工和橫縱梁安裝施工十分關鍵，對橋的整體性有重要影響。

3.1 設備進場及調試

3.1.1 打樁機

打樁機負責打設木樁，安裝了定制的液壓樁鉗，其樁鉗最大有效抬高高度達12m，滿足木樁施工需求。

3.1.2 旋挖鉆

旋挖鉆負責木樁打設前的鉆孔施工。鉆頭直徑同木樁直徑0.3m，最大鉆孔深度4.2m大于設計要求的最大深度3.5m。

3.1.3 升降機和伸縮臂叉車

升降機負責為樁帽拆卸、橫縱梁安裝等高空作業提供作業平臺;伸縮臂叉車主要負責倒運材料。

3.1.4 吊機、挖機、小鏟車、裝載機和兩頭忙

負責吊裝和場地準備等作業。

3.2 場地準備

木樁橋位于項目河道，河道內配有降水機利用集水溝集水，進行排水作業，以維持河道內的低水位，河道中間的集水溝長期浸水，部分區域表層土質松軟，大型設備無法運行。河道一側為小島，坡度約33度。另一側靠近重力墻，相對平緩。場地準備的主要內容是換填河床的松軟土層和沿著橋身一側施工便道。

3.3 打樁

3.3.1 編號、標線、倒運

按照設計要求準備木樁材料需求清單，根據需求清單對不同長度的木樁進行編號，打樁前通過實地標高和設計標高計算入土深度，在樁身標線，樁身每50cm標一段控制線。

3.3.2 定樁位

使用全站儀放出樁心點位后，采用十字放樣法控制樁位，并用與樁直徑相同的鋼套筒標記出木樁外圈。

3.3.3 鉆孔

首先根據設計標高和現場實地標高計算鉆孔深度，根據設計標高各處木樁設計入土深度均為3.35m，鉆孔深度較樁入土深度小0.5m。鉆孔過程分多次用水準尺檢查鉆頭垂直度，確保垂直鉆孔。（圖12-圖14）

3.3.4 樁帽、樁墊安裝

樁帽用螺栓緊固，防止打樁過程中出現松動，一旦樁帽松動要及時停止打樁，利用升降機對樁帽進行2次緊固。（圖15-圖17）

3.3.5 打樁

用振動錘鉗住已緊固在樁頭的樁帽，將木樁吊入孔中。打樁前通過十字放樣的其他點位對樁位再次復核，誤差控制在±1cm內。打樁過程根據入土深度每0.5m或1m間斷一次，通過人工使用水平尺和測量儀器對樁的垂直度進行觀察。木樁入土速率，應緩而慢。當樁入土深度達到設計要求后，停止打樁，進行下一步施工。

3.3.6 拆樁帽

借助升降機，進行人工拆卸樁帽螺栓，再利用樁鉗將樁帽吊下。

3.3.7 沉降觀測標記

木樁整體打設完成后，在樁身做標記并記錄標記標高，用于后期木裝橋整體完成后觀測木樁沉降。

4 ?橋體上部結構施工

上部結構施工主要包括橫縱梁安裝和踏步板、扶手的安裝。上部結構施工最關鍵的部分是框架結構的施工，橫梁與木樁形成每榀的框架，通過每跨縱梁的連接將每榀框架鏈接加固形成一個整體，而后進行其他踏步板、扶手的安裝，最終完成整座木樁橋的上部結構。下面將對各步驟進行拆分講解。

4.1 橫梁施工

橫梁施工首先在每根木樁兩側開槽，將兩根橫梁分別嵌入槽口，并用全螺紋螺柱將木樁和橫梁緊固，最終每組的木樁（2根或3根）和橫梁被連接成為一個整體，形成一榀基礎框架。

4.1.1 腳手架安裝

每座木樁橋均從重力墻側開始搭設橫梁，前2-3榀框架需要在每組木樁兩側搭設腳手架，用于提供初期的操作平臺，進行木樁開槽和橫梁縱梁等安裝。當前2-3組木樁的上部結構成型后，將以前2-3組木樁的上部結構為平臺，配合升降機進行后續部分橋體上部結構施工。示意圖詳見圖19、圖20。

4.1.2 木樁開槽

木樁開槽位置只需通過測量放點標記槽口的底邊緣，上反40cm為上邊緣，并增加1cm的預留高度。

木樁槽位之間的線性控制問題和槽口深度控制具有一定的難度。經過項目部的研究設計了專用的開槽模具，通過在模具之間帶線可確保木樁槽口面位于同一平面。模具緊貼樁身，板厚2cm，而切割機的切割片漏出6cm，則切割機最大切割深度為6cm，通過該模具可控制木樁最大切割深度為4cm，符合設計要求。木樁開槽完成后需對槽口進行打磨處理。

4.1.3 橫梁吊裝

木樁槽口完成后，通過吊機將橫梁吊裝至樁槽并用長螺釘將橫梁臨時固定在木樁上，之后劃線標記出螺柱位置，最后鉆孔并安裝緊固螺柱。（圖26）

4.2 縱梁施工

當橫梁完成3-4榀后便可以開始縱梁的安裝，縱梁材料有多種尺寸，因此安裝前也需要同木樁施工前一樣進行材料尺寸的統計與編號，避免后期出現材料短缺的情況。

除橋體兩端的部分縱梁外，其余縱梁均跨兩跨，并且相鄰縱梁錯開接縫進行安裝，這樣就能避免所有縱梁接縫處在同一榀框架內，進一步提高框架的整體剛度。

4.2.1 縱梁定位

縱梁共5排，中心線與橋體中心線重合，通過全站儀放出橋體中線，然后標記出兩側縱梁的位置。

4.2.2 縱梁吊裝

縱梁通過吊機或伸縮臂叉車吊裝就位用臨時釘固定。

4.2.3 縱梁與橫梁連接

縱梁間通過不銹鋼豎向鋼條鏈接加固，主要作用是將橫縱梁加固，防止縱梁發生位移。（圖31、圖32）

4.2.4 縱梁間連接

縱梁間通過木質支撐板和不銹鋼托架連接，支撐板起支撐作用，可以固定縱梁間距，防止橋體震動時發生縱梁與橫梁偏移導致橋體結構不穩定。（圖33、圖34）

4.2.5 縱梁橋頭搭接處理

標記縱梁位置，距梁端頭20cm處鉆孔穿過縱梁深入橋臺混凝土，開孔直徑18mm，孔深入橋臺混凝土30cm，插入長度為60cm，直徑16mm的通絲桿。將混凝土孔縫隙內灌入混合膠，將通絲桿與混凝土部分粘結。最終用螺帽墊片從端將縱梁固定到橋臺上。

4.2.6 踏步板安裝

踏步板截面184mm*38mm，長度3.1m，踏步板間距6mm。通過不銹鋼螺釘將木踏板與縱梁固定。

5 ?實施效果

正是基于以上對木質景觀橋施工工藝的不斷總結、研究與應用，項目3座總長382m的木樁橋全部順利完工。

木質橋梁施工在國內外比較普遍，但在中東區域十分少見，在高溫高濕的環境和業主方相關經驗較少的情況下，整個橋梁施工具備一定的特殊性。由于還涉及到高空作業及多種大型設備的交叉作業因此這項施工也是海濱公園項目施工的一項安全風險主控點，項目的目標是通過整個橋梁施工工藝的實施達到安全與質量的雙控。

參考文獻：

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