環境敏感庫區深水淺覆蓋層大跨鋼便橋快速施工技術

張文軍

（中國鐵建大橋工程局集團有限公司，天津 300300）

1 工程概況

（1）設計概況

池黃鐵路正線設計為雙線350 km/h 的高速鐵路，太平湖特大橋全長926.1 m，其中主橋長788 m，采用（48+118+2×228+118+48）m 雙線三塔矮塔斜拉橋形式，橋位位于太平湖東北角，自北向南跨越太平湖，太平湖為國家濕地公園和風景名勝區，施工環保壓力大，橋址處湖面寬約730 m，最大水深約43 m。

（2）地質水文

太平湖特大橋5#墩地質從上至下為：淤泥、卵石、弱風化石英砂巖。6#墩位：淤泥、粗砂、卵石土、弱風化石英砂巖。同時地勘顯示，在大里程左側存在粉質黏土和強風化石英砂巖夾層，厚度在1.5～8.2 m。7#墩位：淤泥、粉質黏土、卵石土、弱風化砂巖、弱風化砂質頁巖、弱風化砂巖。

根據設計資料，湖內水位常年較穩定，湖內水位隨季節變化較小太平湖水流速0.385 m/s。橋位處設計最高通航（Ⅵ級航道），水位117.15 m，施工水位117.51 m（10 年一遇）。湖底形狀同設計圖紙基本一致為U 形湖底。根據安徽省蕪湖水文水資源局，統計了近五年太平湖橋位水位資料，顯示近5 年以來水位情況見圖1，最高水位為118.436 m。

圖1 太平湖特大橋地質情況

2 鋼便橋設計

2.1 鋼便橋總體布置

鋼便橋設置在橋位的上游與大里程側施工便道連通，全長797.2 m，共八聯：（144+104+120+120+128+36+36+108）m；在4#、5# 墩 設 置 通 航 孔2 處（采用提升形式）。Ⅵ級航道，凈高6 m，通航標高+123.15 m，通航孔可提升標高+125.15 m。為利于收集雨污水，橋面以通航孔處為分界點設置雙向縱坡（大里程側為1‰，小里程側3.4‰），設置單向3.5‰橫坡，橋面高程+120.75m/+121.37m，橋面寬8 m，標準跨度24 m，在兩岸淺水區及通航孔處設置28 m 跨。

2.2 鋼便橋斷面結構

鋼便橋采用鋼管貝雷梁（鐵建特種桁梁）結構，由橋面板、貝雷梁（鐵建特種桁梁）、橫梁、鋼管樁、連接系等組成，鋼管樁底部采用灌注樁錨固（淺覆蓋層處）。

鋼便橋標準跨度為24 m，在通航孔處及淺水區設置跨徑28m，橋面寬8 m。設計為鋼管支墩體系，其中鋼管樁采用φ1220×16 mm 鋼管，鋼管樁之間采用鋼管φ325×10 mm 連接成整體，樁頂設置雙拼H700 mm×300 mmH 型鋼，承重梁采用新型組合式桁梁，桁梁間距90 cm、45 cm，采用支撐架連接成整體，最后鋪設95 mm 橋面板，兩側設置防護欄桿，欄桿下方設置50 cm 的擋水板，在遠離主橋一側設置32 mm×69 mm 的雨污水收集槽，并設置警示立柱。

鋼管樁基礎以6 根/4 根一組形成組合墩，組合墩橫橋向間距5.4 m，縱橋向間距8 m，新型組合式桁梁橫向布置12 片，間距為2×0.45+2×0.9+3×0.45+2×0.9+2×0.45=6.75 m；貝雷片（特種桁架）橫向采用花架和銷子連成整體。

2.3 荷載

（1）車輛荷載：

掛-100 重載汽車：掛-100 在棧橋每聯內僅允許布置一輛且間隔2 跨以上；

100 t 履帶吊機：100 t 履帶吊機在棧橋每聯內僅允許布置一輛且間隔2 跨以上。履帶吊僅限在樁頂起吊，最大吊重15 t，履帶吊機吊裝作業時，嚴禁履帶外邊緣距離棧橋邊緣小于0.5 m；

12 m3罐車：12 m3罐車在棧橋每聯不超過六輛且單跨不超過兩輛。

（2）水流力：水流流速取0.385 m/s 計。

（3）風荷載：按照安徽省黃山市50 年重現期基本風壓取0.35 kN/m2。

2.4 結構說明

通行能力及承載能力：棧橋設計荷載主要考慮結構自重和100 t 履帶吊（負載15 t）及12 m3混凝土運輸車荷載。橋墩處的支棧橋可滿足車輛的轉向、變向及會車等需求。棧橋上行走車輛主要為12 m 平板車和混凝土罐車，根據計算棧橋設計汽車荷載可滿足項目施工需求。

3 工程難點

（1）水文地質復雜：根據地質水文報告顯示，橋位處湖底為U 谷，最大水深約43 m，且部分區域為淺覆蓋層或裸巖地質，增大了水中施工的難度。

（2）環保要求高：太平湖風景區屬于國家4A級旅游景區，位于國家濕地公園，對環保施工要求高，施工過程中要嚴格杜絕水質的污染。

（3）鋼管樁沉樁難度大：鋼管樁較長，無法一次起吊，需要在沉樁過程中多次接長，且部分區域為淺覆蓋層或裸巖地質，鋼管樁打入困難，需設置錨樁以增加其穩定性。鋼管柱較長，沉樁過程中的相對位置和垂直度控制難度大。

4 總體施工方案

（1）先用浮平臺配合80 t 履帶吊在水中采用釣魚法由太平湖特大橋大里程向小里程逐樁插打鋼管樁基礎。

（2）滿足錨樁施工條件時，采用浮箱配合沖擊鉆進行錨樁的施工。

（3）滿足陸地履帶吊施工條件時，采用100 t履帶吊從大里程方向逐跨進行鋼便橋上部結構及橋面系施工。

（4）重復上述施工步驟，從大里程向小里程逐孔完成全線棧橋施工。

5 關鍵施工技術

5.1 下部結構施工

下部鋼管樁采用浮吊（浮平臺+85 t 履帶吊）+150 振動錘施工，對于淺無覆蓋層（裸巖區）由浮箱拼裝成浮平臺后采用沖擊鉆施工錨樁。

5.1.1 鋼便橋材料加工及運輸線路

鋼管樁為Φ1220×16 mm 型號，鋼管樁在鋼結構加工場按設計長度分節制作，焊縫采用全熔透對接氣保焊，并在焊縫周圍焊接4 塊1 cm 厚加勁板進行補強，焊接完成的鋼管進行防腐處理，并在樁上用油漆作出刻度標示，便于打樁時觀測其貫入度。

在鋼管樁裝車運輸前需要對鋼管樁的制作質量進行驗收，主要檢查項目：長度、直徑、軸線偏差、樁頭垂直度、防腐涂層、吊點、數量等。對驗收合格的鋼管樁，將其屬性（樁長、墩號等）標志于鋼管樁明顯位置。鋼便橋所需材料由臨時碼頭運輸至橋位處，運輸采用動力船，運輸線路長約8 km。

5.1.2 鋼管樁沉放

鋼管樁采用浮吊配合DJZ150 型振動錘振動下沉，沉樁采用“釣魚法”施工，鋼管樁采用兩點吊，每節樁頂部設置兩個對稱吊點，吊點采用在鋼管樁頂兩側設置吊耳。

本工程鋼管樁沉樁以貫入度控制為主，標高控制校核。當貫入度已達到控制貫入度而樁端標高未達到設計標高時，要求繼續錘擊3 min，避免沉樁中出現虛假現象。當最終1 min 的貫入度小于5mm，且貫入度無增大的趨勢，可停錘。打樁時，技術人員進行實時觀測，記錄鋼管樁的入土深度及貫入度，做好相應的施工記錄。

沉樁過程中，做好鋼管樁定位及鋼管樁入土深度（包括淤泥深度）記錄表，沉樁完成后應及時測定并記錄處于自由狀態的樁頂偏位。

5.1.3 連接系安裝

鋼管樁間連接系選用φ325×10mm 鋼管，待單排鋼管樁施打就位后，即可開始進行平聯的連接工作。平聯連接方式為“哈佛接頭”連接，即在任意一端采用哈佛接頭，接頭分為兩片。所有鋼管平聯按照兩鋼管之間的平聯總長度縮短15 cm 的尺寸下料，一端加工成垂直斷面；“哈佛接頭”的內徑比鋼管平聯外徑大1 cm，長度按照45 cm 進行下料。

5.1.4 承重梁施工

承重橫梁是由雙拼HN700 mm×300 mm 型鋼構成，由后場加工成型、現場進行安裝，雙拼型鋼上下鋼翼板之間采用間斷連接，即焊10 cm 長焊縫留10 cm 長間隔，再焊10 cm 長焊縫，其內外均做加勁肋加強剛度。

鋼管樁下沉到位后，割除樁頂至設計標高并開設槽口，將拼裝成整體的主橫梁雙拼HN700 型鋼吊裝嵌入槽口內，鋼管樁下槽口一定要割平，如出現切割不平整時，采用手工打磨平順，以保證主橫梁擱置平穩，在槽口兩側和下部焊接加勁板將主橫梁與鋼管樁焊接固定，焊接采用三圍焊接法。

5.2 上部結構安裝施工

上部結構采用100 t 履帶吊“釣魚法”施工。在橫梁上鋪設12 片特種桁梁作為主縱梁，梁中心距0.9 m 及0.45 m，特種桁梁之間采用標準支撐架連接；縱梁上面橫向鋪設橋面板。

5.2.1 新型組合桁架安裝

待橫梁安裝完畢，可在橫梁上測量放樣定出特種桁梁位置。為吊裝方便，特種桁梁可根據履帶吊的吊裝能力大小，在橋尾拼裝成型，根據實際需要將特種桁架拼接成單層雙排或三排，用支撐架拼成整體，用履帶吊安裝就位。特種桁梁的節點應放置在承重梁頂面，各組特種桁梁之間用支撐架聯結成整體，全部特種桁梁安裝就位后，用U 形卡固定在承重梁上。

5.2.2 橋面板安裝

鋼便橋新型組合式桁梁安裝完畢后，其上鋪設δ=9 cm 的特種橋面板，橋面板采用U 形栓與新型組合式桁梁弦桿固定在一起。

5.2.3 錨樁施工

對于淺覆蓋層區鋼管樁沉樁完成后，入土深度達不到計算要求，需將浮平臺移至樁孔處，以浮平臺橋為鉆孔平臺，以鋼管樁為護筒，采用沖擊鉆進行鉆孔，入巖深度保證2 m。

沖擊鉆選擇 CZ-1200 型沖擊式鉆機，該鉆機沖孔直徑為φ600 ～1500 mm。

錨樁采用清水樁工藝，鉆孔過程中，始終保持孔內水位高出鋼管外水位1.5 ～2.0 m。起鉆時，要控制進尺速度，緩慢鉆進，使底腳處有堅固的泥皮護壁后，開始以正常速度鉆進。過程中注意土層變化，在土層變化處必須撈取渣樣，判斷土層，記入鉆孔記錄表并與地質柱狀圖核對，操作人員必須認真填寫鉆孔記錄。鉆渣直接采用掏渣筒排放至指定位置。

終孔后，進行清孔，再進行水下混凝土灌注。

5.2.4 鋼便橋變形監測

鋼便橋施工完成后，在鋼便橋橋面跨中左右邊緣對稱設置1 對觀測點，共設23 對觀測點即46 個。對鋼便橋進行沉降及變形監測，及時發現異常變化，對其穩定性和安全性做出正確判斷。

6 結論

太平湖特大橋跨湖鋼便橋經過4 個月順利施工完成，未出現沉降及變形，未出現任何安全質量問題。

環境敏感區深水大跨鋼便橋快速施工工藝在太平湖特大橋的成功應用。鋼便橋上部采用新型組合桿件加大棧橋跨度，減少水中鋼管樁數量，減少管樁施工的不確定性，快速拉通施工便橋；采用下部與上部分離施工工法，加快便橋施工進度；封閉庫區無大型起吊施工設備，采用履帶吊機+浮箱拼裝起吊設備，可靈活進行360°旋轉起吊，且施工成本較低；橋面設計一種雨污水收集系統，運用于環境敏感水體中鋼便橋的施工。可為其他類似工程提供有益的參考。