鋼棧橋、鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

邱永勝

（中國水利水電第八工程局有限公司鐵路公司）

1 工程概況

鉗口水庫大橋橫跨鉗口水庫，橋梁起止樁號(hào)：K1+640～K1+796，橋跨組合型式3×30+2×30m預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁，橋梁全長156m。該橋1#～4#墩樁基全部位于水庫中，下部結(jié)構(gòu)采用樁柱式，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，測(cè)量常水位15m。

2 鋼棧橋、鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)

對(duì)于鋼棧橋、鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)，目前常采用鋼管樁、貝雷梁結(jié)構(gòu)或鋼管樁、工字鋼結(jié)構(gòu)。鉗口水庫大橋鋼棧橋、鋼平臺(tái)結(jié)合施工進(jìn)度、安全、質(zhì)量等綜合考慮采用貝雷梁結(jié)構(gòu)。

2.1 鋼棧橋構(gòu)造形式

考慮水庫最高水位，橋面標(biāo)高設(shè)置為17m，在特大洪水來臨之時(shí)，本橋不通行。棧橋設(shè)計(jì)采用多跨連續(xù)梁方案，全長162m，共18跨。

貝雷梁結(jié)構(gòu)：施工鋼棧橋采用“321”型貝雷桁架，采用2組單層雙排貝雷桁架，其間距采用4.5m；橋面全寬6.0m；

墩頂墊梁：采用雙拼I45a工字鋼；

橋面系：由防滑鋼板和型鋼組成的，橋面板厚度為10mm；

橫梁為I25工字鋼，間距0.3m；

樁基礎(chǔ)：φ630，d=10mm厚鋼管樁，材質(zhì)為Q235，采用鋼板卷焊。

棧橋設(shè)計(jì)使用期為6個(gè)月；

棧橋設(shè)計(jì)荷載參數(shù)：汽-超20（單列）；設(shè)計(jì)行車速度為10km/h。

圖1 鋼棧橋設(shè)計(jì)斷面圖

2.2 鋼平臺(tái)構(gòu)造形式

貝雷梁結(jié)構(gòu)：施工鋼棧橋采用“321”型貝雷桁架，采用3組單層雙排貝雷桁架，其間距采用4.5m；平臺(tái)全寬12m；

墩頂墊梁：采用雙拼I45a工字鋼；

橋面系：由防滑鋼板和型鋼組成的，橋面板厚度為10mm；

橫梁為I32b工字鋼，間距0.3m；

樁基礎(chǔ)：φ630，d=10mm厚鋼管樁，材質(zhì)為Q235，采用鋼板卷焊。

平臺(tái)設(shè)計(jì)使用期為6個(gè)月；

平臺(tái)設(shè)計(jì)荷載參數(shù)：汽-超20（單列）；設(shè)計(jì)行車速度為10km/h，如圖2所示。

3 鋼棧橋及平臺(tái)施工方法

鋼棧橋施工時(shí)采用50T履帶吊從岸邊向河中心打管樁，施作完成的鋼管樁需要及時(shí)焊接剪刀撐保證鋼管樁的穩(wěn)定、樁頂環(huán)向焊接加強(qiáng)鋼板。然后用50T履帶吊依次逐跨安裝貝雷梁鋼棧橋。計(jì)劃5～7d完成一跨。

圖2 鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)斷面圖

3.1 鋼棧橋、鋼平臺(tái)施工步驟

施工步驟：現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備→測(cè)量定位→施打鋼管樁→焊接平、縱聯(lián)→安裝橫向雙拼工字鋼→安裝縱向貝雷梁→焊接剪刀撐→工字鋼分配梁→鋼面板鋪設(shè)→定型欄桿焊接。

3.2 測(cè)量定位

按照剛臨時(shí)棧橋施工圖設(shè)計(jì)，反算每根鋼管樁的三維坐標(biāo)和高程，在棧橋兩岸設(shè)置水準(zhǔn)點(diǎn)和控制點(diǎn)，對(duì)棧橋施工過程和使用時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，精確定位每根鋼管樁，并對(duì)使用過程進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)，做好放樣及監(jiān)測(cè)記錄。

施工過程中嚴(yán)格控制棧橋軸線與橋位中線的距離。防止偏位造成對(duì)棧橋通行及荷載造成影響。

3.3 鋼管樁打設(shè)

鋼棧橋施工采用50T履帶吊，在已經(jīng)搭好的棧橋上，先通過吊車吊住夾著樁的振錘，然后放入樁位，開始打樁。

圖3 剛棧橋、平臺(tái)施工示意圖

（1）采用從一側(cè)橋頭向另外一側(cè)橋頭施打剛管樁，按照施工圖紙計(jì)算的坐標(biāo)及高程采用全站儀放樣，沉樁開始時(shí)，可依靠樁的自重下沉，然后使用50T履帶吊吊裝DZ90的振動(dòng)錘（激振力為677kN）打壓鋼管樁。

（2）在實(shí)際打樁過程中根據(jù)不同的地址變化而采取相應(yīng)的變動(dòng)措施。鋼管樁的最終入土深度根據(jù)地勘資料采用邁達(dá)斯模擬計(jì)算確定，按照設(shè)計(jì)樁長和貫入度雙控的辦法來確定并保證鋼管樁打入持力層不小于10m。若鋼管樁施工難以打至設(shè)計(jì)樁長，但貫入度可達(dá)到3～5cm/min時(shí)，視為進(jìn)入持力層并滿足深度要求。

（3）靜力壓入鋼管樁時(shí)用全站儀跟蹤測(cè)量，隨時(shí)指導(dǎo)沉樁位置。鋼管樁傾斜率控制在1%以內(nèi)，平面位置偏差控制在2cm以內(nèi)。

（4）鋼管樁采用分節(jié)段壓入水庫中，每節(jié)段按照6m設(shè)置，但第一節(jié)段進(jìn)入水庫底后必須露出水面約2m左右，在此時(shí)停止壓樁，移開靜壓設(shè)備進(jìn)行鋼管樁豎向接長。

（5）橋墩鋼管墩打設(shè)到位后，鋼管樁打設(shè)好后，每搭設(shè)完成一跨及時(shí)焊接平縱槽鋼，并測(cè)量放點(diǎn)后按照設(shè)計(jì)標(biāo)高抄平?，F(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員及時(shí)檢查焊縫質(zhì)量，合格后進(jìn)行樁頂墊梁施工。

3.4 墊梁、縱梁、分配梁安裝

（1）同一墩號(hào)的鋼管樁橫向采用［22b槽鋼橫向焊接為整體，［22b槽鋼以“X”形狀將兩根樁連接形成剪刀撐保持穩(wěn)定，采用焊接成型。施工平臺(tái)與棧橋相鄰的鋼管樁之間同樣采用［22b槽鋼以“X”形焊接為剪刀撐，樁之間設(shè)［22b槽鋼水平及斜向聯(lián)接。

（2）雙拼工字橫梁施工：鋼管樁靜壓至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，并在頂部切割一個(gè)45cm的槽口，槽口四周焊40cm高、1cm厚的加強(qiáng)鋼板，采用履帶吊將雙拼I45a工字鋼橫梁吊裝就位，并采用臨時(shí)焊接固定，鋼管樁頂部切割槽口面要平整光滑，在受到荷載時(shí)保證有足夠的受力接觸面，鋼管樁內(nèi)灌滿砂礫石增強(qiáng)鋼管樁的穩(wěn)定性及受力，橫梁雙拼工字鋼在加工廠預(yù)先焊成整體，橫梁吊入槽口內(nèi)確保工字鋼與平鋼管樁頂平齊。

（3）貝雷梁在安裝前先根據(jù)棧橋設(shè)計(jì)跨徑預(yù)先在岸邊拼接成長3m倍數(shù)的花架，在安裝前測(cè)量人員采用全站儀測(cè)量恢復(fù)樁位軸線，并標(biāo)示在橫梁頂面。安裝工人按照標(biāo)示的軸線位置逐跨安裝貝雷梁，貝雷縱向軸線與鋼管樁軸線必須重合。

在橫梁上貝雷梁兩側(cè)焊接橫向限位塊，防止貝雷梁橫向移位。用履帶吊從岸邊逐跨吊裝拼裝好的貝雷梁，兩組貝雷梁之間采用花架每3m設(shè)置一道水平橫聯(lián)，花架與貝雷之間用螺栓連接固定。

（4）工字鋼分配梁：每安裝完成一跨貝雷梁，并及時(shí)在貝雷梁頂部施工橫向工字鋼分配梁，分配梁長6m，采用I25工字鋼。

3.5 橋面及防護(hù)欄桿安裝

橋面板采用1cm厚花面鋼板，橋面板與分配梁采用焊接連接，橋面板鋪設(shè)并焊接完成后后，及時(shí)進(jìn)行橋面護(hù)欄施工，護(hù)欄采用φ48mm×3.5mm鋼管與橋面焊接為整體，護(hù)欄高1.2m，橫、豎桿均采用φ48mm×3.5mm鋼管，頂部和離橋面高0.6m分別設(shè)置一道橫桿。豎向每2m設(shè)置一道焊接在橋面上。防護(hù)欄桿刷黃黑油漆、每隔0.3m交替刷一道，以達(dá)到簡(jiǎn)潔、美觀安全警示的效果。

3.6 臨時(shí)用電敷設(shè)及橋面照明

在欄桿外側(cè)焊接電纜橋架，臨時(shí)用電線路敷設(shè)在電纜橋架上。為保證夜間施工安全在護(hù)欄外側(cè)每隔10m敷設(shè)臨時(shí)照明燈，照明燈具采用節(jié)能型LED燈具。

4 鋼棧橋使用及維護(hù)

（1）為確保鋼棧橋及平臺(tái)穩(wěn)定性，在施工完成后不得立即使用。主要因?yàn)榇驑稌r(shí)振動(dòng)錘對(duì)樁身周圍土在振搗導(dǎo)致土液化，土質(zhì)對(duì)鋼管樁摩阻力將大大減少，減少了對(duì)樁身的摩阻力。鋼棧橋及平臺(tái)施工完工后停放三天后開始方可投入使用。

（2）車輛行駛速度限制不允許超10km/h。車輛行駛間距不小于15m。

（3）鋼棧橋及平臺(tái)是水中橋梁施工的重要臨時(shí)設(shè)施，在投入使用期間對(duì)鋼棧橋進(jìn)行日常安全檢查和維護(hù)，并定期進(jìn)行全方位的檢查和保養(yǎng)，以保證棧橋和平臺(tái)的安全穩(wěn)定。日常檢查與維護(hù)注意事項(xiàng)包含以下內(nèi)容：

①嚴(yán)格按照棧橋及平臺(tái)設(shè)計(jì)的荷載要求，嚴(yán)禁超荷車輛及設(shè)備進(jìn)入鋼棧橋及作業(yè)平臺(tái)，對(duì)于重型車輛在鋼棧橋及平臺(tái)上行駛要居中慢行，嚴(yán)禁采用緊急制動(dòng)以減小對(duì)鋼棧橋及平臺(tái)的沖擊。

②鋼棧橋及平臺(tái)上需要堆放材料時(shí)在不影響施工前提下，嚴(yán)禁局部集中堆放材料，造成局部集中荷載過大造成安全隱患。

③在施工時(shí)，避免運(yùn)輸車輛、吊車、鉆機(jī)等機(jī)械等對(duì)鋼棧橋受力機(jī)構(gòu)進(jìn)行撞擊，特別是鋼管樁。

④在每個(gè)墩位的鋼管樁上必須設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)，施工期間對(duì)鋼棧橋的沉降及位移進(jìn)行定期觀測(cè)，特別對(duì)相鄰鋼管樁基之間的相對(duì)沉降。如出現(xiàn)相對(duì)沉降超過預(yù)警值時(shí)，必須暫停使用，采取加固措施（如在橫梁頂部墊鋼板抬高貝雷梁，但應(yīng)保證其與桁架和樁端橫梁的連接）來減小相對(duì)沉降量。

⑤在水庫蓄水與泄洪時(shí)觀測(cè)棧橋鋼管樁周邊的沖刷情況，對(duì)于沖刷過大的管樁周圍進(jìn)行投放石籠或砂袋的辦法防沖刷和保護(hù)。

⑥定期檢查貝雷梁縱向連接處的安全銷、定位銷的松動(dòng)脫落情況。如有松動(dòng)應(yīng)及時(shí)加固。

⑦檢查連接處螺栓情況，對(duì)螺栓、螺帽脫落的部位及時(shí)安裝緊固。

⑧日常巡查棧橋及平臺(tái)各構(gòu)件之間的焊縫情況。如出現(xiàn)焊縫松脫、斷裂等，及時(shí)補(bǔ)焊。

⑨對(duì)橋面板發(fā)生翹曲、變形的部位，及時(shí)修復(fù)或更換。

⑩經(jīng)常檢查鋼棧橋分配梁、橫梁的工作狀況，如發(fā)現(xiàn)不良變形的鋼構(gòu)件應(yīng)及時(shí)更換。

5 拆除作業(yè)

在橋梁基礎(chǔ)及下部結(jié)構(gòu)施工完成后，需要拆除水庫中臨時(shí)棧橋及作業(yè)平臺(tái)。拆除時(shí)應(yīng)避開汛期。

5.1 拆除施工工藝

施工準(zhǔn)備→橋面系割除→分配梁拆除→貝雷桁架梁拆除→墊梁、連桿、剪刀撐割除→鋼管樁拔出→進(jìn)入下一垮。

5.2 拆除施工

拆除方向由一側(cè)向另一側(cè)逐段拆除，拆除順序先施工的后拆、后施工的先拆的原則，起重設(shè)備用50t履帶吊，鋼管樁拆除采用靜力壓樁機(jī)。

（1）防護(hù)欄桿、橋面拆除

防護(hù)欄桿采用人工逐段、逐根拆除，橋面板采用對(duì)焊接車切割后分片吊裝，采用平板車運(yùn)輸至材料堆放場(chǎng)地。

（2）上部承重結(jié)構(gòu)拆除

分配梁采用吊車逐根吊裝拆除后，分配梁拆除完成后進(jìn)行貝雷梁拆卸?？v向按跨吊裝拆除，貝雷梁在未拆除棧橋部位拆除連接銷，拆除為單片用平板車運(yùn)走存放。

（3）鋼管樁拆除

貝雷梁及橫梁拆除完成后，采用氣割法割除鋼管樁頂面工字鋼聯(lián)系及聯(lián)桿。采用靜力壓樁機(jī)壓鉗夾緊鋼管樁后，啟動(dòng)液壓提升裝置對(duì)沉入的鋼管樁進(jìn)行左右晃動(dòng)土質(zhì)對(duì)鋼管樁的摩阻力將大大減少，此時(shí)履帶吊可緩慢將液壓鉗夾及鋼管樁往上提動(dòng)，逐漸將整跟鋼管樁拔除，并利用平板車通過棧橋轉(zhuǎn)運(yùn)到材料堆放場(chǎng)存放。

6 結(jié)束語

便橋的設(shè)計(jì)及施工是水中橋梁施工的一項(xiàng)重要工作，通過以鉗口水庫大橋鋼棧橋、鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)施工，通過設(shè)計(jì)施工總結(jié)貝雷梁鋼棧橋施工技術(shù)及拆除方法?？晒╊愃乒こ探梃b。