龍溪高架特大橋臨時鋼棧橋施工技術研究

曾祥澤，呂 敏，劉 崢，曹璀璨

(廣西桂鹿高速公路有限公司，廣西 南寧 530022)

0 引言

隨著我國橋梁工程技術的不斷發展和施工工藝的不斷創新，越來越多的橋梁需跨越江河湖海。隨著國家對環保水保越來越重視，人們的水土保護意識也越來越高，傳統的筑島施工工藝也逐漸被棄用，臨時鋼棧橋作為水中橋梁基礎施工的運輸通道及施工平臺逐漸被廣泛使用。本文以G72泉州至南寧高速公路桂林至柳州段改擴建項目中龍溪高架特大橋臨時鋼棧橋施工的成功實施為背景，重點介紹了在深水淺覆蓋層斜巖的地質條件下，鋼棧橋鋼管樁設計及加固等施工工藝，總結出該地質條件下的相關技術要求。

1 工程概況

龍溪高架特大橋為本項目全幅新建主線橋梁，位于路線前段，左幅全長1 208.5 m，右幅全長528.5 m。橋梁上部結構由40 m T梁構成，灌注樁基礎，鄰近龍溪水電站，其中左幅7#～18#墩共計34根樁基處于洛清江中，施工需搭設鋼棧橋。

1.1 氣象條件

本項目所處地區屬于低緯度地區，整體為亞熱帶季風氣候，一年四季氣候較為溫和，全年降雨多，無霜期長，光照十分充足，熱量豐富，四季分明，且雨熱基本同季，具有十分優越的氣候條件。該地區年平均氣溫約19.1 ℃。整體上看7、8兩月天氣較為炎熱，平均氣溫約28 ℃，1、2兩月較為寒冷，平均氣溫約9 ℃，最低氣溫偶爾達到0 ℃以下；平均每年降水日數在166 d左右，最長連續降水日數30 d，年平均降雨量1 887.6 mm，年平均相對濕度為76%。全年以偏北風風向為主，平均風速為2.2～2.7 m/s，年平均日照時數為1 447.1 h，平均氣壓為995.1 hPa。3～8月為當地雨季，降水量占全年降水總量的75%～79%，9月至次年2月為旱季(平均月降水量<100 mm)，降水量占全年降水總量的21%～25%。多年平均無霜期為313 d，絕大部分年份為300 d以上。每年都有霜期出現，一般都出現在12月至次年2月期間，也有個別年份出現在11月份和3月份。影響項目的主要氣候災害是洪澇、干旱、低溫寒害等，其中以洪澇災害影響較為嚴重，主要發生在3～8月。

1.2 水文條件

龍溪高架特大橋鋼棧橋位于洛清江中，該處水位標高常年為137.7 m，為等級外河道，水流速度整體較緩，鄰近龍溪水電站處水流受水電站放水等影響水流加快。雨季汛期影響整體水位變化較大。

1.3 地質條件

龍溪高架特大橋鄰近龍溪水電站，由于水電站的正常放水、泄洪等加快了局部水流速度，對原地面形成侵蝕作用，導致鄰近水電站處覆蓋層較薄、巖層裸露不利于施工，受雨季汛期影響與旱季正常水位變化較大，對整體結構穩定性影響大。鋼棧橋施工范圍內，地質情況主要分為兩種：第一種為7#～10#墩，該段覆蓋層為素填土；第二種為11#～18#墩，該段靠近龍溪水電站，由于鄰近水電站處水流速度較大，對河床常年沖蝕，導致覆蓋層較薄甚至部分出現巖石裸露情況，經實際量測，巖層傾斜角度約為45°。

2 鋼棧橋設計方案

2.1 鋼棧橋設計要求

龍溪高架特大橋鋼棧橋由水中主棧橋及水上施工平臺兩部分組成，其中，主棧橋是現場施工材料、機械設備運輸通行的主要通道；施工平臺主要為現場樁基施工提供水上作業面。鋼棧橋整體除承受豎向車輛、施工荷載外，還受風、浪、流等外力作用，故鋼棧橋必須滿足以下要求：

(1)在施工情況下，鋼棧橋滿足65 t履帶吊和12 m3混凝土運輸車(重46 t)的正常通行和樁基沖擊鉆機施工的適用性和安全性要求，同時需要足夠的安全儲備。

(2)鋼棧橋在施工情況下，應滿足自身施工的承載要求，確保整體安全。

(3)整體鋼棧橋平面位置設計不得妨礙灌注樁施工及橋臺施工。

(4)主鋼棧橋僅用作通行，禁止堆放材料妨礙通行。施工平臺在施工情況下另外兩跨平臺可用作材料堆放，同時考慮部分沖擊鉆機不滿足正對樁基放置時，需采用斜對樁基布置。

2.2 鋼棧橋設計方案

龍溪高架特大橋主鋼棧橋設置兩座，主棧橋1設置在6#～11#墩，主鋼棧橋2設置在11#～18#墩。沿著主鋼棧橋設置水中樁基施工平臺共13處，橋面標高設計標準按300年一遇洪水標高控制，設計標高為137.7(正常年水位)+3 m+1.5+0.25+0.14=142.59 m。主鋼棧橋橋結構形式設計如下：

(1)基礎：基礎采用630×10 mm鋼管樁。

(3)縱向主梁：縱向受力主梁采用321標準貝雷片，貝雷片在順橋向上通過花窗連接組合成桁架結構，貝雷架與下承重梁間通過定位塊固定牢固?？紤]到該處漂浮物較多，為保證整體結構安全，每排貝雷于下承重梁之間均需連接，作為質量檢驗控制重點[1]。

(5)鋼棧橋橋面系：采用定型橋面板，單塊定型橋面板尺寸為2 m×6 m，與分配梁間采用U型螺栓連接，單塊板固定8處。

(6)鋼棧橋護欄：護欄采用Ⅰ12工字鋼作為護欄立柱，橫桿采用φ48 mm×3.5 mm普通鋼管，護欄、擋腳板面漆紅白相間涂裝。

3 鋼棧橋施工

3.1 鋼棧橋施工工藝

完成承重梁架設后，測量人員采用精密水準儀進行測量放樣，確定貝雷主梁準確位置，利用履帶吊將貝雷梁起吊安裝，與已完成安裝的貝雷梁形成一條直線，在貝雷梁片下弦銷孔對準后，插入銷栓，然后再抬起貝雷梁后端，插入上弦銷體并設保險插銷。履帶吊首先進行第一組貝雷梁吊裝，吊裝到位后先將貝雷梁牢固捆綁在承重梁上，然后焊接限位器，再安裝另一組貝雷梁，利用花窗對既已吊裝的兩組貝雷梁進行連接，依此類推完成貝雷梁的安裝。

3.2 棧橋鋼管樁貫入度控制

針對龍溪高架特大橋所處地質較為復雜的情況，在經過驗算后，為保證整體棧橋穩定性和施工安全性，現場以鋼管樁貫入深度以及貫入度兩個指標對其進行雙控。

(1)其中7#～10#墩段覆蓋層為一定厚度的素填土，鋼管樁需要穿越素填土層入卵石層；9#墩為代表性地質，根據其地質情況計算得出需入土7.18 m，現場按照入土7.5 m以及5 cm/min的貫入度進行雙控，確保結構穩定。

(2)11#～18#墩段覆蓋層較薄或無覆蓋層，根據其地質情況計算得出需入河床2.79 m，現場按照入河床4 m以及5 cm/min的貫入度進行雙控，確保結構穩定。

3.3 臨水電站淺覆蓋層斜巖的鋼管樁基礎施工

由于龍溪高架特大橋11#～18#墩橋址鄰近龍溪水電站，水電站附近水流速度快，導致臨近水電站部分地層覆蓋層被沖刷，巖層裸露傾斜，鋼管樁在巖層上下沉插打難度大，鋼管樁嵌入深度難以控制。

對此，根據以往經驗分析最終選擇采用板凳樁(雙排樁)代替單排樁，加強整體穩定性，即將前后兩排鋼管樁，通過平聯及斜撐連接形成整體，以形似板凳的方式，極大地增加鋼棧橋的穩定性，確保施工安全滿足設計要求。針對入土深度<2 m的鋼管樁采用調整跨徑的方式進一步保證承載力；同時，針對地質較差局部無覆蓋層且水流過急的樁位，可先行在后場將鋼管樁加工成“板凳”形式，然后通過履帶吊將加工好的板凳樁直接沉放到預定位置，然后再進行后續承重梁、貝雷梁及分配梁橋面板等的施工[3]。

4 結語

本項目鋼棧橋設計及搭設方式較為科學合理，大大縮短了鋼棧橋施工周期，可在較短時間內為橋梁樁基施工搭設好有效的施工平臺和運輸通道，有效保證了橋梁施工工期，減少了雨季汛期對樁基施工造成的風險。同時，根據現場實際地質條件，采用板凳樁和適當調整主鋼棧橋跨徑等措施，較好地保證了鋼棧橋的整體穩定性，縮短了項目的工期。本項目鋼棧橋施工完成后較好地保證了在雨季汛期來臨之前橋梁下構施工的順利進行，降低了第一個雨季汛期對橋梁施工的影響，而且在經過雨季汛期考驗后該鋼棧橋的整體穩定性良好，安全性高。