通航河道可提升鋼棧橋施工綜合技術研究

穆智軍 中鐵七局集團有限公司

伴隨著我國經濟地位的不斷提高，公路行業也收獲了一定的發展，同時，在諸多公路工程項目施工過程當中大范圍應用到了鋼棧橋施工技術，通航河道可提升鋼棧橋施工技術得到行業的認可及重視。

1.工程概況

本項目橋梁上跨東江支流河道，其中仙村涌部分為Ⅴ級通航等級，通航凈寬為100m，凈高要求8m。上跨大橋位于R=1150m的圓曲線上，跨越仙村涌河道，設計橋址處河寬約為170m，歷史最高水位為8.176m，設計最高通航水位為9.23m。依據現場調查數據，最大船只空載通行凈空要求為4.5m，通航寬度24m。

綜合考慮現場的因素，本著安全、可靠、經濟的原則，在線路前進方向的左側設置一座可提升式貝雷鋼棧橋，起到拉通南北交通的作用。

2.可提升鋼棧橋設計

因在水上施工鋼棧橋，又涉及通航要求，采用BIM建模、3D碰撞及模擬提升鋼棧橋、船只通航的方式得到了海事局的充分認可，同意可提升鋼棧橋的方案。

提升鋼棧橋是整體式的上部結構，包括鋼便橋與提升跨為兩個獨立的支撐體系、跨度24m整體式橋梁上部結構、電動/手動提升裝置（功能互補），采用四臺10t卷揚機同步提升整體式結構，以滿足通航船只空載條件下4.5m凈空、通航寬度要求及工程車輛通行要求。依據現場調查數據，河涌最高水位位于8.176m左右，最大船只空載通行凈空要求為4.5m，通航寬度24m。棧橋貝雷梁底面至水面凈空0.75m，為確保船只通行安全，提升鋼棧橋提升高度按6m設計。

3.可提升鋼棧橋計算

3.1 建立模型

采用Midas Civil 2015進行建模、計算、整體分析，鋼管樁底部為固結結構，上下分配梁之間全部采用鉸接方式，即上層分配梁的彎矩不作用至下層分配梁。如圖1所示，為可提升式貝雷鋼棧橋整體模型圖。

圖1 鋼棧橋整體模型圖

3.2 提升階段計算

提升階段下主要考慮棧橋的整體穩定性和相關結構計算。

（1）鋼管樁受力計算。鋼管樁受力與一般棧橋相對比偏小，結構滿足要求。

（3）提升梁受力計算。

（4）分配梁體系受力計算。

（5）吊點受力計算。

吊點受力為15t，對吊點處進行吊耳計算，計算內容包括銷軸和焊縫。

銷軸直徑為φ60mm，材質為45#鋼調質，雙剪設計。

桿件抗撕裂計算：按照《公路鋼結構橋梁設計規范》（JTG D64-2015）規定：耳板需滿足的要求為垂直受力方向銷孔直徑處的凈截面積應比桿件計算所需面積大40%；由銷孔邊至桿端的截面積不小于桿件的計算面積。

受拉桿件最大受力為F=150kN，A'=698mm2。

銷孔橫向斷面面積A=7400mm2＞1.4A'=977mm2。

由銷孔邊至桿端的截面積A=5000mm2＞698mm2。

滿足要求。

4.可提升鋼棧橋施工方法

4.1 提升裝置

（1）在通航孔棧橋墩鋼管樁的同一軸線外側1.97m，左右側各打設4根鋼管樁φ630×10mm，鋼管樁頂高度標高擬定為19.07m，共計施打16根提升鋼管。每兩根鋼管用[14a槽鋼焊接進行連接，以保證其整體穩定性。

（2）同側提升鋼管樁的頂部設置雙拼I45b工字鋼，作為提升吊橋的橫梁。

（3）根據計算提升主跨橋面系、貝雷縱梁及工字鋼分配梁、橫擔重量約為58.6t。依據棧橋提升點位置，在I45b雙拼工字鋼每個點位上安放10t的同步卷揚機各1臺（配合滑輪組），共計4臺，用于棧橋的升降。在棧橋升降時需要4個吊點位置保持平衡升降。

（4）10t卷揚機提升速度為0.5m/min。

（5）通航孔棧橋的最高提升高度為6m。

（6）為防止提升跨在懸吊過程中發生橫向或縱向位移，特在吊橋的四個角各設置縱向、橫向限位滑輪、滑槽。

4.2 防撞墩

在每根提升鋼管橫向軸線位置外側1.35m處打設鋼管樁，按間距2.331m布置成等邊三角形。鋼管頂部用[14a將3根鋼管樁牢固連接成一個整體，增加抗撞能力。

4.3 可提升鋼棧橋的使用及維護

合理安排施工工期和必要的維護工作是維持棧橋使用壽命的有力保障。項目應定期對鋼棧橋進行觀測、檢查和保養，以確保施工過程中鋼棧橋的穩定和安全。具體注意事項如下所述：

（1）項目需合理安排施工工期，減少不必要的重型機械在棧橋上的使用；加強限速管理，減小過往車輛對鋼棧橋的沖擊。

（2）項目應及時清理鋼棧橋上的物資；不影響荷載要求和施工的前提下，物資堆放應滿足攤開均勻的要求，不得集中堆放。

（3）使用期間避免對鋼棧橋的結構產生嚴重撞擊，尤其要確保鋼管樁的穩定性。

（4）施工時在每根鋼管樁上設置沉降觀測點，安排專人對鋼棧橋進行監控測量。定期監測鋼管樁的沉降情況，特別注意相鄰鋼管樁之間的相對沉降。出現相對沉降超限時應立即停止施工，啟動應急措施來減小相對沉降量，確保棧橋的使用安全。

（5）項目定期對棧橋鋼管樁的沖刷情況進行觀測，出現沖刷過大的情況必須及時采用拋砂袋、片石的辦法維護，維持棧橋穩定。

（6）項目定期檢查貝雷桁架銷子的松動脫落情況，如有松動安排人員加固。

（7）定期檢查螺栓松動情況，對螺栓、螺帽松脫的部位及時安排人員緊固。

（8）定期檢查鋼構件之間的焊縫，發現焊縫斷裂時應補焊，出現橋面板翹曲或損壞的情況安排修復或更換。

（9）棧橋施工開始就要及時設置航標。

（10）應定期檢查鋼構件的使用狀況，如發現不良變形應更換鋼構件，確保通行安全。

（11）當發生災害性天氣時，在保證設備及人員安全撤離的情況下，徹底封閉可提升鋼棧橋，待解除災害警報后開放使用。

5.結束語

此可提升式貝雷鋼棧橋在建成投入使用后，項目定期觀測分配梁標高，計算整理觀測數據，整體沉降量很小，完全符合設計要求，既能滿足施工車輛的通行，又能保證當地船只的通航要求。此項舉措得到了多方上級單位的一致肯定和贊賞，這充分證明了此項施工技術具有可實施性，為相似的通航河流工程提供良好的借鑒作用。