淺談施工棧橋型式與棧橋結(jié)構(gòu)型式的選擇

謝發(fā)良

摘要：施工棧橋型式和結(jié)構(gòu)型式的選擇，主要考慮施工棧橋地理位置的氣候水文地質(zhì)條件、施工棧橋長(zhǎng)度、施工棧橋使用時(shí)間、施工機(jī)械設(shè)備通行頻率等因素。本文通過介紹漳江灣特大橋施工棧橋型式和結(jié)構(gòu)型式是如何選擇并實(shí)施，使棧橋滿足施工需求、可操作性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便。

Abstract： The selection of construction trestle type and structure type mainly considers the climatic hydrogeological conditions of the trestle location， the length of construction trestle， the use time of construction trestle and the pass frequency of construction machinery equipment. This article describes how to select and implement the construction trestle type and structure type of the Zhangjiangwan Large-span Bridge， so that make the trestle meet the construction requirements， have strong operability and economic simplicity.

關(guān)鍵詞：特大橋；棧橋施工；結(jié)構(gòu)型式；設(shè)計(jì)

Key words： large-span bridge；trestle construction；structural type；design

中圖分類號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）12-0092-03

1 工程概況

1.1 工程概述

漳江灣特大橋位于漳州市境內(nèi)，連接漳浦縣和云霄縣，除終點(diǎn)橋臺(tái)位于岸上之外，其余全長(zhǎng)范圍位于海域水中，全長(zhǎng)3564.5m。漳江灣特大橋是漳州沿海大道（縱一線）漳江灣特大橋及連接線工程中關(guān)鍵性的控制節(jié)點(diǎn)。漳江灣特大橋設(shè)計(jì)寬度32.0m；該橋分為三個(gè)部分：主跨150m懸澆連續(xù)箱梁，全長(zhǎng)316m，跨徑組合為83+150+83m；北引橋采用跨徑40m先簡(jiǎn)支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制T梁，全長(zhǎng)925m，跨徑組合為23×40m；南引橋采用跨徑40m先簡(jiǎn)支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制T梁，全長(zhǎng)2323.5m，跨徑組合為58×40m。項(xiàng)目分為兩個(gè)施工合同段，分別為A1和A2合同段，兩合同段以26墩為界。

1.2 工程地質(zhì)情況

區(qū)內(nèi)地層自上而下主要由第四系土層及燕山晚期侵入巖組成。第四系地層主要為第四系人工填土（Q4me）、第四系全新統(tǒng)沖海積層（Q4al-m）、第四系殘積土（Qel）、第四系更新統(tǒng)沖海積層（Q3al-m）?；鶐r巖性主要為燕山晚期花崗巖（γ52（3）c）及其風(fēng)化層。

根據(jù)鉆探揭露，地層由第四系全新統(tǒng)：填筑土（①-1、①-2、）①-3）、沖海積成因的淤泥（②-1）厚度3.10～14.00m、淤泥混砂（②-2）厚度0.80～2.80m、粉質(zhì)粘土（②-3）厚度1.30～4.60m、細(xì)砂（②-4）厚度0.90～6.80m、中砂（②-5）厚度7.70m、粗砂（②-6）厚度1.20～9.30m、殘積成因的砂質(zhì)粘性土（③）厚度4.60～16.20m，土石類別為：普通土；土石等級(jí)為：Ⅱ級(jí)組成。

2 棧橋施工

2.1 棧橋總體設(shè)計(jì)及方案選擇

從充分利于施工需要出發(fā)，結(jié)合兩項(xiàng)目實(shí)際情況，且為滿足施工階段主航道臨時(shí)通航需求和兩個(gè)合同段施工棧橋要連通的要求，決定A1棧橋設(shè)置在橋梁上游，A2棧橋設(shè)置橋梁下游，在26墩橋下設(shè)置橫向連接棧橋，在24-25墩中間設(shè)置臨時(shí)可提升施工棧橋。

本棧橋作為橋梁水中區(qū)域施工運(yùn)輸?shù)奈ㄒ煌ǖ?，為滿足使用要求，本棧橋設(shè)計(jì)雙向車道。考慮到施工期間主要行走車輛為10m3的混凝土運(yùn)輸車，根據(jù)混凝土罐車自身寬度為2.5m，雙車道寬度達(dá)7.0m，附屬設(shè)施包括欄桿、電纜管道、供水管道支架和警示標(biāo)志設(shè)施的寬度2*0.5m，所以，棧橋橋面寬度擬定8.0m寬。臨時(shí)用電等管線布置在棧橋右側(cè)欄桿外沿。

在棧橋跨度的選擇上，通過以往施工經(jīng)驗(yàn)，棧橋多采用12m跨徑或15m跨徑。綜合棧橋施工、運(yùn)營(yíng)期間的荷載以及棧橋的拆除，本棧橋選擇單跨12m跨徑。

在棧橋結(jié)構(gòu)選擇上，本著經(jīng)濟(jì)合理、便于維護(hù)和可回收的原則，棧橋面板采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其它部位采用鋼結(jié)構(gòu)。上部結(jié)構(gòu)選擇拆裝快捷的貝雷梁加預(yù)制鋼筋混凝土面板體系，下部結(jié)構(gòu)采用單排三根？覫630×8mm鋼管樁基礎(chǔ)。

根據(jù)水文資料及橋址水位觀測(cè)，棧橋起始點(diǎn)按設(shè)計(jì)最高潮水位+3.48m進(jìn)行設(shè)計(jì)，上部結(jié)構(gòu)高度1.7m，考慮0.5m富余高度（壅水高度），起始棧橋頂面標(biāo)高設(shè)計(jì)為3.48+1.7+0.5=+5.68m。為了滿足施工區(qū)域養(yǎng)殖漁船通行要求，在棧橋里程K1+552.5處為起點(diǎn)，設(shè)置1.1%的縱向坡，將棧橋頂標(biāo)高抬高至+6.5m。棧橋?qū)捑鶠?m，跨徑12m，棧橋施工考慮用履帶吊逐跨推進(jìn)施工?？缭浇滩糠?，采用12m跨徑的型鋼梁棧橋。考慮棧橋樁基入土部分均為淤泥或粘土等軟弱層，并要承受海潮沖擊影響，為增加棧橋整體剛度，棧橋每六跨設(shè)一制動(dòng)墩。制動(dòng)墩棧橋基礎(chǔ)選用雙排三根？覫630×8mm鋼管樁。

2.2 棧橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

貝雷梁棧橋上部構(gòu)造從上到下依次是鋼筋混凝土面板、貝雷主梁。采用6跨一聯(lián)布置，棧橋聯(lián)與聯(lián)之間預(yù)留10cm伸縮縫（貝雷梁）。面板采用寬度為2m、長(zhǎng)度為8m的砼面板，厚度20cm。鋼筋混凝土面板上預(yù)埋鋼板，便于焊接安裝護(hù)欄立柱及電纜管道架設(shè)支撐；混凝土面板四個(gè)角預(yù)埋四個(gè)隱藏式吊裝鉤，便于吊裝。安裝完成后用混凝土填充補(bǔ)平。棧橋橋面護(hù)欄采用？覫48mm×3.5mm鋼管+I12.6型鋼制作，高度1.0m。護(hù)欄立柱采用I12.6工字鋼焊接在砼面板的預(yù)埋件上，扶手橫桿三層，與立柱焊接（立柱上開孔）。

2.3 棧橋下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

棧橋采用鋼管樁基礎(chǔ)，每排采用三根直徑，？覫630mm，壁厚8mm的鋼管樁，鋼管樁橫向間距3.2m。鋼管樁平聯(lián)、斜撐采用[20槽鋼。樁頂承重梁采用2I36工字鋼，跨徑3.2m。棧橋結(jié)構(gòu)型式如圖1所示。

3 棧橋施工

該鋼棧橋有施工簡(jiǎn)單、快捷的特點(diǎn)，正常情況每天能夠完成3～4跨。

3.1 簡(jiǎn)單介紹棧橋施工步驟

步驟一：利用履帶吊機(jī)配合電動(dòng)錘振動(dòng)下沉鋼管樁；

步驟二：利用履帶吊機(jī)安裝貝雷縱梁。

步驟三：利用履帶吊安裝棧橋面板。

3.2 下部結(jié)構(gòu)施工

3.2.1 懸臂定位導(dǎo)向架

鋼管樁的定位思路考慮利用架橋機(jī)的原理，采用貝雷桁架與型鋼加工形成一個(gè)整體懸臂導(dǎo)向架，導(dǎo)向架末端與已鋪設(shè)完成的棧橋前端貝雷梁銷接，導(dǎo)向架前端按設(shè)計(jì)的樁位預(yù)留孔位進(jìn)行導(dǎo)向。利用已形成的棧橋或平臺(tái)作為待施工鋼管樁的定位導(dǎo)向，導(dǎo)向架定位鋼管樁既可靠，又簡(jiǎn)單易用，避免了水流對(duì)鋼管樁定位的影響，保證了施工作業(yè)的安全。

一排鋼管樁振沉完畢后將導(dǎo)向架移開，鋪設(shè)分配梁、主梁及橋面系，然后轉(zhuǎn)入下一孔棧橋施工。

在施工時(shí)，對(duì)導(dǎo)向架進(jìn)行整體吊裝。一側(cè)與已施工完成的棧橋貝雷片連接，一側(cè)懸臂。矩形框架位于鋼管樁樁位上方，用以定位鋼管樁。

在鋼管樁施工過程中，用履帶吊將鋼管吊至導(dǎo)向架矩形框中，緩慢下落，通過鋼管樁自身重力保證其下落并入土。受水流影響，管樁會(huì)出現(xiàn)一定偏斜，由現(xiàn)場(chǎng)施工人員應(yīng)用“吊線目測(cè)法”將偏斜的鋼管樁校正。

3.2.2 鋼管樁的對(duì)接

施工用鋼管樁采用Q235鋼板在工廠卷焊而成，鋼管樁端頭處設(shè)有坡口以方便焊接。根據(jù)計(jì)算，棧橋用鋼管樁平均長(zhǎng)度為24m，故需要在施工現(xiàn)場(chǎng)焊接連接鋼管樁。焊接工藝為手工電弧焊，焊接方法為對(duì)接焊接，在鋼管四周設(shè)置6塊加勁板，與鋼管樁四周滿焊，焊縫高度不得小于6mm，以保證鋼管樁對(duì)接強(qiáng)度。在施工場(chǎng)地設(shè)鋼管樁焊接平臺(tái)，用以固定待焊鋼管樁并保證其水平，使其不致滾動(dòng)，保證焊接的強(qiáng)度和鋼管樁整體的順直。

3.2.3 鋼管樁的振沉

導(dǎo)向架上的鋼管樁限位板焊接完成，鋼管樁下落至河床底部，并對(duì)鋼管樁進(jìn)行垂直度調(diào)整穩(wěn)定后，進(jìn)行鋼管樁振沉作業(yè)。操作步驟為，采用履帶吊將液壓振動(dòng)錘起吊至豎起的鋼管樁頂口處，操作液壓振動(dòng)錘使其液壓鉗夾緊鋼管樁，開啟振動(dòng)開關(guān)，鋼管樁在振動(dòng)錘激振力的作用下，震動(dòng)下沉。鋼管樁施沉?xí)r應(yīng)保證同一排鋼管樁接頭錯(cuò)開，避免最不利截面的形成。

在鋼管樁施沉過程中，要對(duì)其垂直度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)其垂直度偏差超過1%時(shí)，應(yīng)停止沉樁作業(yè)，指揮履帶吊校正鋼管樁垂直度，然后繼續(xù)施打。

當(dāng)鋼管樁振沉至導(dǎo)向架平面上50cm處時(shí)，關(guān)閉振動(dòng)錘電源，松開液壓鉗，將液壓振動(dòng)錘吊放至已搭設(shè)好的棧橋橋面上，對(duì)導(dǎo)向框進(jìn)行拆除。

導(dǎo)向框拆除完畢后，按照之前的施工步驟，焊接鋼管樁，然后對(duì)鋼管樁進(jìn)行二次振沉，插打至設(shè)計(jì)標(biāo)高?？紤]樁的固結(jié)效應(yīng)，沉樁以樁長(zhǎng)控制為主，若與設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)偏差較大時(shí)，應(yīng)停止施工，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，會(huì)同各方研究解決。

3.2.4 平聯(lián)、斜撐及分配梁安裝

打樁至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，檢查樁的偏斜度及入土深度，其誤差均符合要求后，立即進(jìn)行鋼管樁間斜撐、平聯(lián)、樁頂分配梁等的施工。

測(cè)量鋼管樁頂面標(biāo)高，通過計(jì)算得出鋼管樁槽口的切割深度。利用氧炔焰割炬在鋼管樁頂部水平對(duì)稱切割兩個(gè)底寬30cm缺口，以安裝樁頂橫梁。

鋼管樁槽口切割完成后，將分配梁吊裝至鋼管樁上。分配梁采用兩根平行且橫向連接的型鋼，用以橫向連接鋼管樁，同時(shí)傳遞橋面荷載到鋼管樁基礎(chǔ)，使基礎(chǔ)均勻受力，保證棧橋的整體穩(wěn)定性。分配梁與鋼管樁采用加勁板進(jìn)行焊接連接。

鋼管樁下沉結(jié)束后，用履帶吊懸吊平聯(lián)、斜撐（平聯(lián)，斜撐采用[20a槽鋼），進(jìn)行平聯(lián)、斜撐與鋼管樁之間焊接連接，所有焊縫高度不得小于6mm。斜撐端頭應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況切割成斜面，以便增大與節(jié)點(diǎn)板的接觸面。

3.3 上部結(jié)構(gòu)施工

3.3.1 貝雷桁架的拼裝

棧橋及平臺(tái)貝雷桁架采用321型貝雷片拼制而成。貝雷桁架分組依次吊裝、運(yùn)輸至棧橋，先與已搭設(shè)完成的棧橋或平臺(tái)連接，再安裝支撐架完成兩組間拼接。

棧橋桁架組拼裝時(shí)，貝雷片與貝雷片間順橋向采用銷栓銷接，橫橋向支撐花架或剪刀撐連接。貝雷銷栓安裝完成后，必須安裝保險(xiǎn)插銷，防止貝雷銷栓脫落。支撐花架和貝雷片之間用螺栓固定。

3.3.2 貝雷梁的運(yùn)輸和架設(shè)

后方拼裝好的12m跨徑貝雷梁（兩組為一個(gè)安裝單元）重約2.4t，寬約0.9m。貝雷梁運(yùn)輸采用加寬平板車運(yùn)輸。由于一個(gè)安裝單元貝雷梁重量不大，70t履帶式起重機(jī)有足夠的起重量，故單跨一個(gè)安裝單元的貝雷梁可以同時(shí)架設(shè)。貝雷梁架設(shè)時(shí)，先在下部結(jié)構(gòu)頂橫梁上進(jìn)行測(cè)量放樣，定出貝雷架準(zhǔn)確位置并安裝好減震橡膠片，然后用履帶式起重機(jī)吊裝一個(gè)安裝單元貝雷梁與已建成的棧橋貝雷梁相連，并焊接限位器。一個(gè)安裝單元貝雷梁完成后，安裝另一個(gè)安裝單元貝雷梁，同時(shí)與安裝好的貝雷梁用剪刀撐進(jìn)行連接。依此類推完成整跨貝雷梁的安裝。

3.4 橋面系及附屬工程施工

3.4.1 橋面系施工

棧橋用鋼筋混凝土面板在預(yù)制場(chǎng)預(yù)制，鋼筋采用？覫14mm鋼筋網(wǎng)上下兩層，間距12cm。為了減小面板使用過程中啃邊掉角，在混凝土面板橫橋方向上邊緣埋置40mm角鋼保護(hù)?；炷撩姘屦B(yǎng)護(hù)達(dá)到70%強(qiáng)度后，用平板車運(yùn)送到棧橋施工位置處，利用履帶吊吊裝鋪設(shè)安裝。用U型限位器對(duì)面板進(jìn)行限位，面板之間用連接板焊接。貝雷梁與混凝土面板中間要鋪設(shè)15mm厚的橡膠墊層，減小面板使用過程中對(duì)貝雷梁的直接應(yīng)力。鉆孔平臺(tái)采用I 25a作為分配梁，按照40cm間距布置，鉆孔平臺(tái)后半部分（5×17.5m），分配梁25a型工字鋼間距為30cm，面板采用10mm厚鋼板做面板，與分配梁焊接固定。

3.4.2 附屬工程施工

附屬設(shè)施包括欄桿、電纜管道、供水管道支架和警示設(shè)施。棧橋的電纜管道、供水管道支架設(shè)置在棧橋外側(cè)，分別焊接在鋼筋混凝土面板的預(yù)埋板上。棧橋及平臺(tái)欄桿在每跨橋面系施工完畢后立即施工。棧橋及平臺(tái)欄桿扶手采用鋼管48×3.5mm鋼管，欄桿立桿高1.0m，為I 12.6型鋼，焊接在鋼筋混凝土面板的預(yù)埋板上，焊角高度不小于6mm。棧橋欄桿的立柱、橫桿刷紅白相間的油漆。棧橋每隔30m設(shè)置一處安全警示燈，棧橋上下游每隔30m掛設(shè)救生圈。

4 總結(jié)

對(duì)于漳江灣特大橋施工棧橋，下部結(jié)構(gòu)采用鋼管樁及型鋼分配梁，上部結(jié)構(gòu)采用貝雷梁組合結(jié)構(gòu)和預(yù)制混凝土橋面板的結(jié)構(gòu)型式；與下部結(jié)構(gòu)采用鋼管樁及型鋼分配梁，上部結(jié)構(gòu)采用貝雷梁組合結(jié)構(gòu)和型鋼組合或?qū)Ｓ娩摌蛎姘宓慕Y(jié)構(gòu)型式相比較；具有一次投入費(fèi)用低，使用階段維修養(yǎng)護(hù)成本低、施工搭設(shè)拆裝快捷方便、施工車輛行走時(shí)路面噪音小等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是棧橋混凝土橋面板轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)相對(duì)較高。通過對(duì)漳江灣特大橋跨海施工棧橋型式比較、總結(jié)，為跨海施工棧橋選擇提供一些參考意見。

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