中川鐵路西固黃河特大橋棧橋工程的設(shè)計(jì)與施工

符金娥

摘要：隨著國家鐵路建設(shè)的發(fā)展，跨越河流的橋梁日益增多，棧橋在橋梁施工中的作用也越來越重要。作者結(jié)合中川鐵路西固黃河特大橋鋼棧橋工程，重點(diǎn)對鋼棧橋的施工技術(shù)進(jìn)行了全面的總結(jié)。

關(guān)鍵詞：鋼棧橋 黃河 施工技術(shù) 總結(jié)

Abstract: with the development of the national railway construction, more and more of a bridge across the river, the role of pier in bridge construction is becoming more and more important. The author nakagawa railway west of solid steel trestle of the Yellow River super major bridge engineering, focus on construction technology of steel trestle has carried on the comprehensive summary.

Keywords:Steel trestleThe Yellow RiverThe construction technology conclusion

中途分類號：U655.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

一、工程概況

1、地理位置及地質(zhì)條件

新建蘭州至中川機(jī)場鐵路ZCTL-SG1標(biāo)段西固黃河特大橋位于蘭州市西固區(qū)和安寧區(qū)境內(nèi)，全長5837.89延米。

橋址處主要為黃河河床，河漫灘及一級階地，河床寬約350米。黃河北岸陡立，相對高差約30米，南岸地勢狹窄，緊鄰南路濱河。西固黃河特大橋在165#～168#墩之間跨越黃河，跨黃河段為半徑800米的曲線橋，中心里程DK21+283.62，線路與黃河夾角為10～25度，其中165#、168#墩位于黃河兩岸岸邊，166#、167#墩位于黃河中央。上部結(jié)構(gòu)采用(80+2×120+80)m連續(xù)剛構(gòu)形式跨越。為修建水中墩及上部連續(xù)梁提供物資運(yùn)輸通道，擬在橋梁墩身上游沿線路方向修建一座臨時(shí)施工棧橋，棧橋設(shè)計(jì)全長198米。

根據(jù)調(diào)查及鉆探揭示，橋址處分布地層主要為第四系全新統(tǒng)人工填土、沖積黏質(zhì)黃土、砂類土、細(xì)圓礫土、卵石土、漂石土、上更新統(tǒng)沖積黃砂黃土、黏質(zhì)黃土、卵石土、下伏第三系泥巖、砂巖（強(qiáng)度σ0=400kpa）。

2、水文條件

徑流主要來源于上游流域內(nèi)的降雨和冰雪融水，年徑流量隨降雨和氣溫的變化而異，自黃河上游相繼建成多座水電站后，對下游河段洪峰流量的消減作用尤為明顯，其百年一遇洪水流量為6500立方米/秒，十年一遇通航流量為4780立方米/秒。百年一遇洪水水位標(biāo)高1540.20米，設(shè)計(jì)棧橋上部結(jié)構(gòu)底標(biāo)高確定為1539.55米。

二、棧橋搭設(shè)總體方案

西固黃河特大橋的166#、167#墩位于黃河中央，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，目前實(shí)測黃河水位1535.37米，水深約6-8米，設(shè)計(jì)棧橋上部結(jié)構(gòu)底標(biāo)高1539.55米，橋面標(biāo)高為1541.20米。棧橋由黃河北岸搭設(shè)至166#墩位置（165#墩-166#墩之間凈距還有100米，可滿足通航需求），設(shè)置在主橋的右側(cè)、黃河的上游。棧橋?qū)挾仍O(shè)計(jì)為6米,為直線橋，棧橋橋中心距主橋主墩中心距離為21米，并在墩身位置搭設(shè)作業(yè)平臺。平臺設(shè)計(jì)采用鋼管樁平臺方案，結(jié)構(gòu)形式與棧橋相同，其平面尺寸166#墩為36m×32m、167#墩尺寸為36m×36m。平臺上設(shè)置鉆孔樁施工區(qū)、吊車及混凝土罐車行走通道，導(dǎo)管、鉆頭等堆放場地。

棧橋采用鋼棧橋，下部結(jié)構(gòu)采用鋼管樁基礎(chǔ)，上部結(jié)構(gòu)采用連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。棧橋樁基采用D630×10mm螺旋鋼管，樁中心間距4.5米，每墩設(shè)樁基4根，鋼管樁間采用[22a做剪刀撐、φ429x8mm的鋼管或[22a槽鋼做平聯(lián)，使之形成板凳樁結(jié)構(gòu)。樁頂設(shè)工字鋼橫梁，橫梁由兩根I45b工字鋼拼制而成。橫梁上方延橋向鋪設(shè)縱梁，縱梁采用單層6排貝雷梁不加強(qiáng)，橫向中心間距90cm，橋跨形式采用2-（6m+3m）+15-(9m+3m)。橋面采用自制橋面板，橋面板每塊寬度為1.26米，長6米，沿橋向橫向鋪設(shè)，每塊橋面板縱向設(shè)3根［14a槽鋼，橫向設(shè)［14a槽鋼@300mm，和縱橫槽鋼焊為整體，上鋪10mm厚螺紋鋼板。橋面橫向在欄桿外側(cè)設(shè)置電纜管線的槽口，棧橋兩側(cè)設(shè)1.4米高的鋼管欄桿。同時(shí)，在黃河北岸棧橋起始處設(shè)C30鋼筋混凝土橋臺一個(gè)。

棧橋頂面每跨只允許一臺機(jī)械通過或停留，通行標(biāo)準(zhǔn)為：汽-20級車輛；滿載的混凝土罐車；50T履帶吊+20T吊裝物。最大行車速度為15km/h。

三、主要施工工藝

鋼棧橋施工采用逐孔架設(shè)法施工，從168#墩向166#墩方向推進(jìn)，先進(jìn)行橋臺施工，同時(shí)開始施工棧橋的前兩根鋼管樁基礎(chǔ)，鋼管樁基礎(chǔ)采用50t履帶吊懸吊DZ-120型振動錘直接沉樁就位，前兩個(gè)樁基插打結(jié)束后開始焊接剪刀撐及平聯(lián)，利用50t履帶吊吊裝橫梁工字鋼、縱梁貝雷片及橋面板，然后開始施工下一處鋼管樁基礎(chǔ)，循環(huán)施工直至結(jié)束。

（一）樁基礎(chǔ)施工

1、鋼管樁基礎(chǔ)施工

（1）鋼管樁基礎(chǔ)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)

鋼管樁基礎(chǔ)采用板凳樁結(jié)構(gòu)，每個(gè)板凳樁由4根D630×10mm的螺旋鋼管組成，鋼管樁橫向中心間距距4.5米；鋼管樁間采用[22a做剪刀撐、φ429×8mm的鋼管或[22a槽鋼做平聯(lián)，使之形成板凳樁結(jié)構(gòu)。并在每個(gè)樁頂設(shè)置由D650×10mm螺旋管（經(jīng)過現(xiàn)場加工制作）與20mm×750mm×750mm鋼板焊接而成的高0.5m的樁帽。

（2）鋼管樁基礎(chǔ)施工概況

鋼管樁基礎(chǔ)施工從168#墩向166#墩方向推進(jìn)，由50t履帶吊懸吊DZ-120型振動錘直接沉樁就位，當(dāng)震動錘控制臺頻率表讀數(shù)大于50HZ、電壓表電壓大于370V，且振動錘壓力表達(dá)到150kpa以上時(shí)停止振動（經(jīng)設(shè)計(jì)檢算，此時(shí)鋼管樁嵌入砂巖1.0m以上，滿足鋼管樁的穩(wěn)定性要求），此時(shí)根據(jù)振動錘的激振力可確定鋼管樁的承載力為大于775KN。采用水準(zhǔn)儀對樁頂標(biāo)高進(jìn)行測量，然后對鋼管樁進(jìn)行接樁或截樁。然后在每根鋼管樁頂安裝樁帽，樁帽外套在鋼管樁上。如鋼管樁插打造成傾斜，需要在安裝樁帽前對鋼管樁頂面進(jìn)行切割整平，使所有鋼管樁頂標(biāo)高相同。

（3）接樁和截樁

a.接樁：鋼管樁的接樁采用鋼板連接方式，即在D630×10mm的鋼管樁內(nèi)先焊3塊30cm長、10mm厚的鋼板，設(shè)置內(nèi)外兩道焊縫，鋼板平分在兩個(gè)鋼管中，履帶吊起吊鋼管樁至所需接樁的鋼管樁上口，慢慢下沉,使鋼板插入需接樁的鋼管內(nèi)，下沉至兩根鋼管樁管口相對，然后采用人工焊接。焊接牢固、密實(shí)后，并在外側(cè)采用10mm厚的鋼板搭接焊進(jìn)行加強(qiáng)，然后繼續(xù)振動使鋼管下沉至下沉緩慢，且振動錘頻率表大于50HZ、電壓表大于370V，壓力表達(dá)到150kpa以上時(shí)停止振動。

b.截樁：在鋼管樁上以四點(diǎn)法定出設(shè)計(jì)標(biāo)高線，然后用氣割將設(shè)計(jì)標(biāo)高線以上的鋼管樁割去。

在接樁及截樁過程中，人員及機(jī)械可通過吊籃或租用小型船只進(jìn)行作業(yè)。

2、鋼管樁定位

為了保證第一排鋼管樁平面位置準(zhǔn)確、垂直度好。采用全站儀進(jìn)行定位測量，人工用倒鏈配合吊車進(jìn)行作業(yè)。待第一個(gè)板凳樁的四根樁插打結(jié)束后，進(jìn)行鋼管樁間的加固措施施工，并進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)的拼裝作業(yè)。

后面的樁基采用導(dǎo)向架定位施工，導(dǎo)向架主梁采用兩根I40b工字鋼，上面鋪設(shè)8mm厚波紋鋼板形成工作平臺，最前端焊接兩個(gè)樁位限制器,控制鋼管樁的移動。平臺四周焊接護(hù)欄，防止操作平臺由于各種原因滑下工字鋼造成安全事故。施工時(shí)，導(dǎo)向架前段懸挑至準(zhǔn)備施工的鋼管樁位置，后端用倒鏈或螺栓固定在以鋪設(shè)的貝雷梁上，測量班用全站儀進(jìn)行放線定位,根據(jù)放線位置移動操作平臺上的樁位限制器至準(zhǔn)確位置，然后把履帶吊吊鋼管在限位框緩慢下沉，待進(jìn)入河床后，進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)直，對鋼管樁的垂直度進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)整，符合傾斜度〈1%后開始插打。

3、施工技術(shù)要點(diǎn)

（1）測量放樣

棧橋基礎(chǔ)施工采用全站儀放樣，水準(zhǔn)儀全程跟蹤觀測高程。

（2）鋼管樁插打注意事項(xiàng)

①鋼管樁施打時(shí)要注意樁頂標(biāo)高的控制，樁頂標(biāo)高應(yīng)控制在正誤差10mm以內(nèi)。當(dāng)鋼管樁進(jìn)尺極為緩慢或施沉困難時(shí)，則不能強(qiáng)行施沉，以免鋼管偏位或變形，要分析其原因。

②鋼管樁施打時(shí)，若樁頂有損壞或局部壓屈，則對該部分予以割除并接長至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

③鋼管樁施工的平面位置及傾斜度滿足以下要求：平面位置偏差〈20cm;傾斜度〈1%。

（3）施加鋼管聯(lián)結(jié)

鋼管樁施打結(jié)束后，立即進(jìn)行平聯(lián)及剪刀撐焊接施工。此連接采用吊車配合吊運(yùn)連接桿件，人工站在吊籃或小船內(nèi)進(jìn)行。連接桿件采用[22a的槽鋼進(jìn)行連接。連接桿件在岸上加工成型，由四塊連接板與鋼管樁連接。連接設(shè)置的目的在于保證每個(gè)板凳樁的鋼管樁形成整體穩(wěn)定性，因此必須保證連接處的焊接質(zhì)量，所有焊口必須確保滿焊。

鋼管連接施工過程中應(yīng)及時(shí)進(jìn)行鋼管樁牛腿放樣及焊接。若由于鋼管樁偏位造成牛腿的安裝位置無法與設(shè)計(jì)位置吻合時(shí)，采取措施進(jìn)行加固。

在施工平聯(lián)及剪刀撐過程中，人員、機(jī)械、材料可通過吊車吊吊籃及租用小型運(yùn)輸配合施工。

（三）上部結(jié)構(gòu)施工

1、概述

上部結(jié)構(gòu)的施工主要采用50t履帶吊組拼。上部結(jié)構(gòu)的鋪設(shè)主要包括2I45b工字鋼樁頂橫梁安裝、貝雷架安裝和橋面板鋪設(shè)。在上部結(jié)構(gòu)的鋪設(shè)過程中，著重控制結(jié)構(gòu)件相互間的栓結(jié)以及焊接質(zhì)量。

2、安裝樁頂橫梁

在每兩個(gè)橫橋向的鋼管樁頂部設(shè)置橫梁，每個(gè)橫梁由2根45b工字鋼組拼而成,長6m，在岸上進(jìn)行加工，采用人工配合履帶吊將橫梁放在樁帽上，位置放好后將橫梁及肋板與樁帽鋼板進(jìn)行焊接形成整體。

3、安裝貝雷片

橫橋向貝雷片為6排，間距90cm，采用標(biāo)準(zhǔn)90撐架進(jìn)行聯(lián)結(jié)。貝雷片分跨、分組在加工場地組拼成形，運(yùn)輸至現(xiàn)場。采用履帶吊整體吊裝至指定位置，與既有貝雷梁進(jìn)行栓接。然后將每片貝雷梁與橫梁采用型鋼限位器固定，每排桁架梁之間采用標(biāo)準(zhǔn)支撐架連接，將6排貝雷片連成整體。

4、安裝橋面板

橋面采用自制橋面板，鋪設(shè)在縱梁上，與縱梁均采用螺栓連接。橋面板每塊寬1.26米、長6米，橫橋向逐塊鋪設(shè)，每塊橋面板縱向設(shè)3根［14a槽鋼，橫向設(shè)［14a槽鋼@300mm，縱、橫向槽鋼焊接為整體，上鋪10mm厚的波紋鋼板。

橋面板在岸上加工成型，平板車運(yùn)至施工現(xiàn)場進(jìn)行安裝。采用履帶吊逐塊吊裝至指定位置進(jìn)行拼裝，橋面板與貝雷梁桁架以螺栓連接。進(jìn)行橋面板鋪設(shè)時(shí)，橋面鋼板之間的間距控制在2-4cm。

5、鋼棧橋動態(tài)測量

為了能夠充分掌握施工過程中棧橋的平面位移及高程變化，在鋼棧橋每個(gè)板凳樁處設(shè)置測點(diǎn)，每天早晚各進(jìn)行一次測量，鋼棧橋成橋后一周之內(nèi)每天測量一次，一周后每周進(jìn)行一次測量，并形成記錄報(bào)告。

6、鋼棧橋拆除

在主橋的下部結(jié)構(gòu)施工結(jié)束后，對鋼棧橋進(jìn)行拆除作業(yè)。鋼棧橋的拆除采用逐孔拆除法。拆除順序?yàn)榻獬龢蛎姘迓菟?，拆除橋面板；氣焊割除貝雷梁與橫梁的連接卡扣，解除貝雷梁連接處螺栓，將每孔貝雷梁整體拆除；橫梁采用吊車直接連帶樁帽一同拆除；電焊切割鋼管樁間的平聯(lián)及斜撐的連接板，將平聯(lián)及斜撐拆除；最后鋼管樁基礎(chǔ)采用振動錘先向下振動，然后上拔的方式取出。循環(huán)施工至整個(gè)鋼棧橋拆除結(jié)束。

7、附屬工程

鋼棧橋順橋向兩側(cè)設(shè)置高1.4米的防護(hù)欄桿，由于考慮履帶吊轉(zhuǎn)身高度的影響，先設(shè)置0.8米高。欄桿立柱采用φ40mm的鋼管，間距2.5米，焊接在橋面板［14a槽鋼上。立桿頂端設(shè)置φ40mm的鋼管，下面采用φ16mm鋼筋焊接一道,等履帶吊打樁作業(yè)完成后立桿設(shè)置兩道φ40mm的鋼管，上面采用φ20mm鋼筋焊接，并在內(nèi)側(cè)設(shè)置柵欄往。為了確保車輛行車安全，在距離欄桿0.75m處應(yīng)用[10a設(shè)置限位器。棧橋欄桿和[10a限位器上涂刷紅、白相間的反光涂料。棧橋欄桿上設(shè)置夜間行走路燈并每隔5米兩側(cè)交錯(cuò)懸掛一個(gè)救生圈。

8、結(jié)束

通過對鋼棧橋從下部結(jié)構(gòu)到上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工技術(shù)總結(jié)。棧橋具有構(gòu)造簡單、施工方便靈活、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全可靠、具有一定的剛度、操作方便，自重輕、整體變形小等特點(diǎn)。對今后在黃河中棧橋施工起了一定的指導(dǎo)意義，為主橋高質(zhì)量地提前完工提供了技術(shù)保障，從而創(chuàng)造了良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

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