生態公園中鋼棧橋設計與施工技術

林志文

福州市建總投資發展有限公司

1 引言

伴隨著我國基礎建設飛速發展，跨水橋梁工程在交通領域的重要性也越來越受到重視，鋼棧橋作為水上橋梁的關鍵施工技術，因此也得到廣泛關注。現階段，我國鋼棧橋施工技術發展迅猛，取得了長足的進步，但仍有改革創新的空間。鋼棧橋施工有其獨特性，施工要求一般較高，同時對區域地質環境要求也較高，如果是內河和長江河道橋梁，還應全面考慮水上通航問題[1]。本文以永泰縣小湯山生態主題公園鋼棧橋的施工工藝為背景進行探討分析。

2 工藝簡介及特點

鋼棧橋施工流程主要從樁基施工到橋面安裝，在樁基施工過程中應根據地質揭露情況和現場施工條件選擇合適的樁基類型，從而確定樁基礎施工方法。橋面鋼結構安裝首先應符合設計要求，其次焊接質量直接影響橋梁質量，應聘用技術合格工人進行專項焊接，并嚴格執行驗收程序。鋼棧橋施工技術點與其他類型的橋梁有著較大的區別，由于其結構和材料的不同，通常受到潮位變化影響，此外水流、浪高等不良因素也會給施工帶來不利困擾[2]，在設計和施工過程中應充分考慮。

3 鋼棧橋工程實例

3.1 工程簡介

永泰縣小湯山生態主題公園及進出城關通道節點改造提升工程連接林蔭步道劉岐大橋至塔山城關大橋段示范段，穿越塔山和小湯山，橫跨六館一中心。林蔭步道主線長約3.5km，支路約1km，總計4.5km，其中主園路步道工程由塑膠休閑步道、架空花崗巖（青石）棧道、鋼棧橋等形式構成，鋼結構棧橋位于濱水段湯陽村委會，站前大道及湯洋路，樁基礎施工依山開挖，部分采用人工挖孔樁進行施工，施工期限為180d。

3.2 工程地質條件

根據站前大道橋鉆孔地質揭露情況顯示，鋼棧橋由上至下的主要地層情況為①雜填土：高程范圍39.5m～46.3m，厚度6.8m；②粉質黏土：高程范圍37.4m～39.5m，厚度2.1m；③淤泥質土：高程范圍36.2m～37.4m，厚度1.2m；④全風化凝灰巖：高程范圍30.9m～36.2m，厚度5.3m；⑤強風化凝灰巖（砂土狀）：高程范圍29.4m～30.9m，厚度1.5m；⑥強風化凝灰巖（碎塊狀）：高程范圍19.6m～29.4m，厚度9.8m；⑦中風化凝灰巖：高程范圍14.8m～19.6m，厚度4.8m。

3.3 工程設計

本項目鋼棧橋，平臺采用上承式結構，下部采用挖孔灌注樁基，同一排樁采用剪刀撐來加強樁基礎的剛度。鋼棧橋上部主桁架使用321型貝雷桁架；橋面橫向分配梁選用中型工字鋼，次梁選用小型號的工字鋼，次梁焊接在分配梁上，分配梁與貝雷片用U型螺栓連接；面板一般采用花紋鋼板滿鋪，鋼棧橋斷面示意圖如圖1所示。

貝雷梁結構：鋼棧橋選用“321”型貝雷桁架，采取2組單層雙排貝雷桁架，桁架間距為4.5m；橋面寬度為6.0m。

墩頂墊梁：采用雙拼I45a工字鋼。

橋面：由防滑鋼板和型鋼組成的，橋面板厚度為10mm。

橫梁為I25工字鋼，間距0.3m。

圖1 鋼棧橋斷面示意圖

4 鋼棧橋施工工藝

小湯山主題公園鋼棧橋施工時由于依山開挖，機械施工困難，部分樁基采用人工挖孔樁，中心地帶采用鉆孔灌注樁，本文主要介紹人工挖孔樁技術要點。樁基礎施工完成后樁間剪刀撐及時施焊，以保證樁基的穩定，然后采用50T履帶吊機逐跨安裝貝雷梁鋼棧橋。

4.1 人工挖孔樁施工方法

4.1.1 人工挖孔樁的優勢

（1）人工挖孔樁結構簡單，設計參數較少；（2）人工挖孔樁適應性強，施工方式簡單，場地限制少，無須大型設備，便于控制成本；（3）人工挖孔樁對周邊地層具有低擾動，挖孔質量便于控制，單樁承載力比較強等優點，在混凝土澆筑過程中能有效控制施工過程中鋼筋籠上浮、斷樁等質量問題。

4.1.2 人工挖孔樁施工步驟

本項目人工挖孔樁采用如下施工工藝：定位及鎖口→開挖→降水，排水→護壁施工→土石方提升→孔樁封底→鋼筋籠制作安裝→樁身混凝土澆筑。

4.1.3 開挖前準備工作

首先應根據設計要求對每根樁進行精確定位，并用實心木樁進行標定。其次由于挖掘過程中，針對復雜地層常伴有意外情況發生，因此必須仔細研讀地質勘探報告，以對樁位分布區域的地質全面了解[3]，如地層，地下水分布等信息，做好突發情況應急預案，以保證后期施工順利推進。在確定樁位以后對每個孔位進行編號，便于施工開挖期間工作紀錄。

4.1.4 樁孔開挖

確定樁位以后，將挖掘樁的第一部分的土方，分段開挖，采用鋼筋混凝土護壁分節進行支護，采用C25 混凝土，配筋＜8@200，其中混凝土厚度為150mm（如圖2 所示），為保證樁孔及人員的安全，防止護壁整體塌陷，要求在每節護壁底部預埋4 根Ф 22鐵環吊鉤。開挖過程中應注意從樁心處起始向外層擴展。隨著深度增加，為確保井下人工開挖安全和護壁順利實施，應設置井點降水措施，以保持孔底巖土體干燥，并在施工區域四周布置排水溝及時將水排開保持施工場地優良條件。

圖2 護壁開挖土方示意圖

4.1.5 鋼筋籠的制作與吊裝

孔位開挖至設計標高后，經質檢合格后，立即采用C35混凝土封底。鋼筋籠可選擇現場綁扎，尺寸必須滿足設計圖紙及規范要求。主筋與箍筋采用點焊連接，鋼筋接頭錯開。

鋼筋籠吊裝時采用汽車起重機，人工輔助對準。吊放時使鋼筋籠軸線與樁心軸線重合，確保樁頂標高滿足設計要求，在鋼筋籠最上方設置固定鋼筋，防止在混凝土初凝時因鋼筋籠下沉影響混凝土收縮，造成鋼筋混凝土黏結力損失。

4.1.6 混凝土的澆筑

人工挖孔樁采用商品混凝土，在灌注前，應再次去除孔底的沉淀物和水，清潔之后應及時澆筑，若間隔四小時以上，應安排重新清孔。

（1）混凝土采用串筒工藝進行澆筑；串筒底端出料口距孔底不超過1m，防止混凝土發生離析。

（2）將澆筑點固定在樁孔一側；斜向分層灌注，澆筑點處混凝應高出浮漿上表面，澆筑時向四周趕推，防止混凝土穿過浮漿而離析。

（3）采取分層振搗；振搗的層厚小于0.5m。振搗以垂直插入為主，做到快入慢出，并且插入點應均勻分布；振搗上層混凝土時，振動棒應插入下層5cm～10cm，促進上下層連接為一個整體。

（4）發現孔底有少量滲水時，采用抽水機將水抽出，混凝土應從無水滲出位置為起澆點，并且要保持澆筑點處的混凝土面高出滲水處混凝土面。如果樁體上部滲水，要設接水設備將滲水導入特定容器內并抽出，防止水流入下部混凝土而造成離析。

（5）當樁內滲水量大于18 公升/分鐘，樁身采用導管法進行水下混凝土澆筑。導管每節長1m～3m，直徑為250mm，兩導管間用膠圈螺栓連接固定。為確保混凝土質量，貯斗混凝土存量應滿足首次澆筑時能使導管底端嵌入混凝土中0.8m以上。導管底端距孔底保持20cm～30cm 以便于混凝土隔水塞能順利排出，在其排出后，應迅速將導管觸底，以防導管埋入深度不夠而漏水。隨著澆筑點上移，適當上提導管，但導管要保持在混凝土面下2m～4m，不得小于1m，并設專人測量導管的埋深、作好記錄。

4.2 型鋼梁棧道橋安裝

4.2.1 橋面組裝

貝雷梁和工字型截面梁在工廠分節制造，然后運輸到施工現場進行分組安裝。安裝之前，首先根據構件列表核對鋼棧橋構件安裝部位，并標注清晰；其次結構組合前，應重新對支架、橋墩頂面標高進行測量，當偏差在規定范圍內方可安裝。施工現場鋼棧橋構件應根據品類、型號及使用次序堆放在平整干燥的場地上，防止構件因受擠壓變形，潮濕環境腐蝕等影響構件的質量。

雙拼工字橫梁：鉆孔灌注樁澆筑養護完成后，并在樁頂切割一個平整的槽口，四周焊40cm高、1cm厚的加強鋼板，將工廠預加工的型號為I45a 雙拼工字鋼橫梁吊裝至加強鋼板，采用焊接臨時固定。

貝雷梁在安裝前先依照設計跨徑，在施工現場預先拼接成3m 倍數花架，待測量人員對樁位進行測量并標注樁位軸線后，工人沿軸線逐步吊裝貝雷架，并在兩組貝雷架之間用預制好的花架安裝水平橫聯，并利用螺栓將兩者聯結固定。

工字鋼分配梁：分配梁長度為6m，根據設計采用I25 工字鋼，在貝雷梁頂部橫向安裝分配梁。

高強螺栓安裝時，螺栓孔位應對齊，采用統一安裝方向，使得螺栓自由進入孔內，不可猛烈敲擊；高強螺栓的安裝應按一定的次序施擰，從中央向四周擰緊，當日終擰完畢。

5 關鍵工序質量控制要求

（1）鋼棧橋使用的全部鋼材材料必須滿足國標質量要求。

（2）人工挖孔樁每層開挖1.0m左右，及時用木模現澆混凝土護壁，防止發生坍塌事故。樁護壁上段堅向筋按設計要求（φ8@200）將鋼筋伸入下段護壁內，伸入長度應滿足設計要求的長度。上下節護壁的搭接長度應大于50mm。

（3）樁身混凝土要連續澆筑，依次成樁。如遇突發情況，如機械故障，發生堵管或導管進水等情況，要立即采取措施處理，其間歇時間應控制在混凝土初凝時間以內，保證混凝土的和易性[4]。

（4）樁基灌注時，控制混凝土灌注的上升速率小于2m/h，水下澆筑提升導管時，應避免碰撞鋼筋籠，防止其上浮。

（5）樁間剪刀撐焊接時，工人的技術水平直接影響鋼結構焊接質量，焊工應經過專業考核，熟悉焊接業務，取得資質后方可進行焊接工作。焊工停焊時間大于6個月，應再次參加考試。

6 結語

根據施工設計方案，永泰縣小湯山生態主題公園鋼棧橋在工期范圍內高標準完成了施工，經檢驗驗收合格。本文主要闡述人工挖孔樁施工以及上部棧橋的安裝的主要技術節點，通過施工要點分析可見各環節施工工藝是否得當直接影響工程最終質量，針對項目提出了質量控制的5點措施，為今后類似鋼棧橋設計施工提供較為完備的實際項目施工經驗。