大跨度斜拉橋下設鋼棧橋設計及施工技術研究

夏獻潔

大跨度斜拉橋下設鋼棧橋設計及施工技術研究

夏獻潔

（中鐵十六局集團第五工程有限公司，河北 唐山 064000）

本文通過新建黃岡至黃梅鐵路巴河特大橋主跨巴河斜拉段，下設施工鋼棧橋技術研究，成功解決了跨度44.5+108+2×200+108+44.5的鋼棧橋施工技術難題，為類似鋼棧橋的施做少走一些彎路提供一些指引。從整體上來看，我國目前鋼棧橋方面的施工技術和施工能力都有了較為明顯的進步，但跨度44.5+108+2×200+108+44.5的鋼棧橋施工還是屈指可數，特別是施做在大跨度、深基坑、通航流量大的河流上還是存在一些問題，需要技術人員去注意并解決，只有不斷糾正和解決施工中的問題才能保證工期、質量、進度。為此，如何做好這一類鋼棧橋施工項目，已經成為業內相關人士重要研究內容。

鋼棧橋；貝雷梁；管樁

1 工程概況

新建黃岡至黃梅鐵路線路全長125.160km。在黃岡市與浠水縣交界處，巴河桃花潭附近彎曲河段跨越巴河，擬建橋位距離上游京九鐵路巴河橋2.6km，距離下游大廣高速巴河橋3.4km，距離巴河河口21.4km。采用巴河特大橋跨越巴河，為本標段重點及關鍵控制性工程。巴河特大橋全長為2961.52m，中心里程為DK10+766.73，巴河特大橋20#～23#墩采用（44.5+108+2×200+108+44.5)m斜拉橋上跨巴河。

2 施工內容及影響范圍

鋼棧橋施工在巴河水域范圍內，對來往船只的通航具有一定的限制作用。

3 施工方案

總體施工方案如下：

在本工程中，采取的是兩側對向施工方案，橋頭兩側同時施工，共同向中間合攏。為了最大限度保證施工安全，并控制施工成本，施工方案采取鋼管樁水中平臺方案。通過振動錘打入鋼管樁，依次成孔。

巴河特大橋21#、22#主墩的棧橋底部W2巖層采用直徑φ500mm的鋼筋混凝土樁嵌巖、錨固生根。22#墩先打設Φ720mm鋼管樁（21#墩打設Φ630mm鋼管樁），在鋼管內鉆孔Φ500mm鉆孔樁，深度3.0m，與鋼管樁搭接長度3.0m，放入鋼筋籠，樁內均布設10根HRB400直徑25mm的鋼筋，共灌注6.0米深C30鋼筋混凝土樁基。21#、22#主墩棧橋引孔施工完畢后，接樁至鋼管樁設計頂面高程，拼裝焊接上部橫梁、貝雷梁及橋面板[1]。

4 巴河特大橋棧橋總體設計

4.1 巴河特大橋的棧橋總體布局

巴河鋼棧橋由黃岡側巴河鋼棧橋（356.82m）、黃梅側巴河鋼棧橋（80.37m）兩部分組成，總長為437.19m，棧橋頂面設計高程為29.0m；22#～23#墩為巴河中間通航部分，最高通航水位為24.81，157.25范圍通航不受影響m。

黃岡側巴河鋼棧橋的結構尺寸為：8.2m+12.06m+(3×12+10.5)m+3.09m+4×（（10.5+3×12+10.5）m+3.09m）+(10.5+2×12+9）m+3.06m，總長356.82m。

黃梅側巴河鋼棧橋的結構尺寸為：3.06m+(9+4×12+12.06)m+8.2m，總長80.37m。

經核查巴河棧橋水文設計參數，主棧橋與支棧橋結合部采用鋼板進行焊接連接。

4.2 巴河特大橋的棧橋結構形式

巴河棧橋橫向按雙向2車道布置，縱向按5跨一聯布置，每聯長度為 57m，結構形式為10.5m+3×12m+10.5m。每聯棧橋之間設置一個制動墩，棧橋的第一跨采用Φ630mm×10mm鋼管樁，橫梁采用 2I40a型鋼；縱向布置采用H700×300的型鋼，型鋼的橫向布置間距為25cm+10×75cm+25cm。橋面板采用 I16工字鋼[2]。

主棧橋及橫向支棧橋：

主棧橋及橫向支棧橋采用型號為Φ630mm×10mm的鋼管樁，需要注意的是，為了增強穩定性，在第22#、23#主墩的一聯棧橋處，調整使用規格更大一些的Φ720mm×10mm鋼管樁。每個標準斷面為3 根鋼管樁，間距為 4m，圍堰附近受局部沖刷影響的支墩采用鋼筋混凝土樁嵌巖。

鋼棧橋自下而上依次為：鋼管樁、橫向連接系及斜撐（兩層）、橫梁、貝雷梁、橋面板。主體結構中的鋼管樁使用的是規格Φ630mm×10mm 材料，在22#、23#主墩的一聯棧橋這一特殊區域，替換使用Φ720mm×10mm鋼管樁），以增強鋼管樁的結構穩定性。在鋼棧橋的兩側需要安裝防護欄，其高度設定在1.2m，每間隔3m安裝一個立桿用于固定防護欄，防護欄和立桿采取焊接工藝進行連接，需要嚴格控制焊接質量[3]。

巴河一般地段的主棧橋與橫向支棧橋采用Φ630mm鋼管（23#墩采用Φ720mm鋼管）。

巴河特大橋22#主墩的一聯主棧橋與橫向支棧橋采用Φ720mm×10mm鋼管樁（21#主墩采用Φ630mm×10mm鋼管樁），并引孔3米長、直徑φ500mm的鋼筋混凝土樁嵌巖。

縱向支棧橋：

縱向支棧橋采用鋼管樁基礎，規格為Φ630mm×10mm（22#、23#主墩的一聯棧橋鋼管樁加強為Φ720mm×10mm鋼管樁）。每個標準斷面為3 根鋼管樁，間距為 2.5m，圍堰附近受局部沖刷影響的支墩采用鋼筋混凝土樁嵌巖。

鋼棧橋自下而上依次為：鋼管樁、橫向連接系及斜撐（兩層）、橫梁、貝雷梁、橋面板。橋面板采用 I16工字鋼@30cm+10mm厚花紋鋼板。鋼棧橋外側設置1.2m高防護欄桿。

巴河一般地段的縱向支棧橋采用Φ630mm鋼管（23#墩采用Φ720mm鋼管）。

5 主要施工步驟

5.1 棧橋的施工工藝流程

棧橋的施工工藝框圖如圖所示。

5.2 棧橋施工

在施工過程中，需要對每個鋼管樁的樁基位置進行確定，確保鋼管樁孔洞位置的準確性。在鉆進成樁過程中，施工人員必須要對鋼管樁的成樁質量進行嚴密監控，確保鋼管樁的成樁效果符合施工預期設定標準。棧橋鋼管樁為φ630×10mm鋼管（22#、23#主墩的一聯棧橋鋼管樁加強為Φ720mm×10mm鋼管樁），根據地質情況及試樁結果，采用履帶吊、DZ-120振動錘配合施打鋼管樁，下沉到設計位置。

每根樁的下沉一氣呵成，21#、22#主墩的一聯棧橋鋼管樁及支縱橋設引孔。22#主墩在草袋圍堰處先打設棧橋Φ720mm鋼管樁（21#墩在原地面打設Φ630mm鋼管樁），旋挖鉆在鋼管樁內用φ500mm的鉆頭鉆孔，引孔3米，終止鉆孔。泥漿池利用主墩樁基的泥漿池。旋挖鉆引孔完成后，放入6米長的鋼筋籠，利用導管水下灌注樁底的6米長鋼筋混凝土樁基。

棧橋的鋼管接長采用四塊15cm（寬）×30cm（長）或20cm（寬）×25cm（長）的厚10mm的鋼板進行幫焊加固，滿焊的焊縫高度不小于6mm。

為了確保鋼棧橋的穩定性，施工人員需要用槽鋼將鋼棧橋和平臺進行連接，連接點設計在鋼棧橋鋼管和平臺支撐鋼管上。連接方式采取焊接連接法，在確定焊接位置后，焊縫類型采取角焊縫這一形式。在鋼管樁入孔完畢后，需要對其高度進行調整，當高度調整完畢后，需要對長出部分進行切割處理，之后再安裝橫梁。同樣鋼管樁和橫梁為了保證穩定性，需要通過焊接的方式進行固定處理，焊縫類型為直角焊縫，所有接觸點都需要進行焊接，進而最大限度提升鋼管樁和橫梁H型鋼之間的牢固程度。另外每根鋼管樁與主橫梁之間采取加勁板加固焊接，焊縫高度不小于6mm[4]。

鋼棧橋縱梁采用321貝雷梁組裝。為了提升施工現場的安全性和施工效率，應當將貝雷梁采取預裝配組裝安裝方式。施工人員先在場外組裝好貝雷梁，然后再通過汽車和吊裝機運抵場內，并在預設位置進行安裝。貝雷梁架設至橫梁后，需要采取焊接工藝，對貝雷梁進行固定，這樣可以確保貝雷梁不會出現位移，從而限制貝雷梁的活動，確保其不失穩。在焊接過程中必須要嚴格遵守焊接施工守則，焊接材料之間不允許出現違規夾角，焊縫高度限制在15mm，同時保證焊材表面的潔凈程度，這是確保貝雷梁穩定性的重要方式。

貝雷梁支點未落在節點處的處理措施：

需要注意的是，當貝雷梁未能完全搭接在橫梁上，其整體結構穩定性會受到較大影響，因此，施工人員應當對這一結構強度弱勢區域進行加固處理，可以采取設置加固立桿的方式進行二次固定。每組加強豎桿采由 2 根[10 槽鋼（長 1.3m）、8 塊綴板（規格為 170mm×100mm×10mm鋼板）及 4 塊加勁板組成。每個型鋼之間必須要保證有足夠的結構強度，這就需要采取焊接固定的方式進行連接，進而實現穩固主體結構的建設目標。

單塊板平面輪廓尺寸為9m×1.5m和6m×1.5m。棧橋橋面同樣采取預加工的裝配方案，在場外裝配完畢后再吊裝到施工現場。采用履帶吊分段拼裝橋面板。為了保證結構強度，需要在設置支撐架，用于穩定貝雷梁主體結構。每節貝雷梁桁架下弦桿均設水平撐架。經核查巴河棧橋的水文設計參數，主棧橋與支棧橋結合部采用鋼板進行焊接連接[5]。

6 鋼棧橋、平臺拆除

在斜拉橋施工完畢后，鋼棧橋便可以進行拆解處理。鋼棧橋拆除時，應從一側向另一側后退逐孔進行，先拆除體積、重量較小的，再依次拆除體積、重量較大的。為了確保施工安全性，最大限度降低拆解過程中的丟件率，可以先對表現一些小型和易拆解的非承重結構件拆除，然后再拆除體積較大和主體部位承重結構件，拆解順序遵循自上而下的原則。在拆解過程中必須要做好施工現場的安全保障工作，派遣專人負責施工現場的拆解工程監理工作。針對體積較大的梁結構、板結構可以使用吊裝機拆解，鋼管樁采取切割處理的方式。

7 結束語

新建黃岡至黃梅鐵路跨巴河特大橋主跨部分的鋼棧橋在施工采用的新技術及設計施工技巧，既保證了施工質量，又有所創新，還提高了經濟及社會效益，與傳統的搭設支架吊裝架設法相比，施工周期明顯縮短，其實用性、經濟性以及產生的社會效益得以更大提升，希望此項目的鋼棧橋設計及施工技術研究能對土木工程行業的的同行們有一定的借鑒義。

[1]黃奕佳.跨海鋼棧橋設計施工要點淺析[J].福建交通科技,2020(05):84-87.

[2]王智雄.九佛特大橋跨東干渠鋼棧橋設計與施工[J].公路與汽運,2020(02):108-110.

[3]徐良安.鋼棧橋基礎錨固施工技術研究[J].工程技術研究,2020,5(01):85-86.

[4]楊魁.貝雷梁式鋼棧橋設計施工技術[J].黃河水利職業技術學院學報,2020,32(02):17-20.

[5]林志文.生態公園中鋼棧橋設計與施工技術[J].綠色環保建材,2020(09):106-107.

夏獻潔（1985.12- ），男，漢族，籍貫：安徽省宿州市，職稱：工程師，學歷：大學本科，單位：中鐵十六局集團第五工程有限公司，研究方向：橋梁施工。

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1007-6344（2021）04-0252-02