大型海上鋼棧橋及鋼平臺標準化施工工藝研究

嚴海寧　江棟材　向一明　楊地　張金宇

摘 要：在我國沿海地區(qū)位于淺海灣處的水上橋梁施工中，由于無通航條件，大型浮吊無法進入施工區(qū)域，通常搭設鋼棧橋進行輔助施工，但由于這類地區(qū)常年風速較大，且存在半日潮差，臨近海水面的棧橋及鋼平臺結構施工安全及工效受到嚴重影響。為了保證在該類海上強風環(huán)境條件下的樁基施工平臺高效、安全地施工，本文依托漳江灣特大橋及連接線工程，對海上鋼棧橋及鋼平臺施工工藝進行研究，形成了一套標準化施工工藝，可在類似工程中推廣應用。

關鍵詞：強風地區(qū);海上鋼棧橋;海上鋼平臺;標準化施工工藝

中圖分類號：U445? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）05-0112-03

隨著國家經(jīng)濟快速發(fā)展，我國橋梁工程施工方法日趨成熟，在本世紀初期修建的東海大橋和杭州灣跨海大橋正式拉開了我國跨海橋梁建設的序幕[1]。目前我國跨海橋梁正處于蓬勃發(fā)展的階段，大量的海灣、江河入?？凇u嶼、海峽將需要架設海上長橋，當前跨海大橋基礎施工方法常用的施工方法有三種：鋼棧橋+圍堰筑島、大型船只+水上鋼平臺、大型鋼棧橋+鋼平臺[2-3]。針對位于強風區(qū)淺海灣處的橋梁工程施工，該三種施工方法均存在需要完善的不足之處，研究出一套適應于強風淺海地區(qū)的大型海上樁基施工平臺標準化工藝，對未來的同類型工程具有重要借鑒意義。

1工程項目簡介

漳江灣特大橋及連接線工程，是國省道干線公路縱一線的重要組成路段，項目路線起于漳浦縣沙西鎮(zhèn)埔里村，順接縱一線漳州沿海大通道漳浦段，向南建漳江灣特大橋跨漳江，跨越3km的漳江灣海域。

項目所在區(qū)域有如下環(huán)境特點：屬亞熱帶季風性濕潤氣候，暖熱濕潤，每年夏秋兩季是本地區(qū)臺風盛行季節(jié)，累年超過6級風的時間占161天;歷史最大浪高為3.7m，風浪以有效浪高H1/3 小于1.0m的浪為主，出現(xiàn)的頻率約為80%。潮流流速較大，平均漲潮歷時為6時25分，平均落潮歷時為6時，最大潮差可達362cm。受強風、海浪、潮差影響，每日海上作業(yè)有效時間很短，且進行施工作業(yè)時存在很多安全隱患。

2方案比選

當前跨海大橋常用的施工方法有三種：鋼棧橋+圍堰筑島、大型船只+水上鋼平臺、大型鋼棧橋+鋼平臺[8]。

（1）鋼棧橋+圍堰筑島適用于水深較小的水域，優(yōu)點是可以較快開始施工，施工成本較小。但是施工要求天氣情況穩(wěn)定，施工過程中可能會污染水域，填土時必須從中間向兩側填，中間用機械碾壓，邊緣用人工夯實且在水上打入木樁，壓實度應足以支撐鉆孔設備工作時的沖擊和壓力，下構施工完成后應及時將土和木樁清除。

（2）大型船只+水上鋼平臺適用于較深水域，優(yōu)點是靈活機動，鋼平臺穩(wěn)定安全可靠，對環(huán)境影響較小。但是須有通航條件。

（3）大型鋼棧橋+鋼平臺優(yōu)點是受天氣環(huán)境影響較小，轉水上為陸地，不需要通航條件，棧橋、平臺搭設的材料可周轉使用，成本可控，同時減少對施工環(huán)境的不利影響[8]。

經(jīng)過方案的比選，考慮到依托工程實際施工環(huán)境，現(xiàn)場無通航條件，且施工水域臺風頻發(fā)，為了提供施工作業(yè)面安全穩(wěn)定，保證樁基施工順利進行，且保護現(xiàn)場施工環(huán)境不受污染，采用大型鋼棧橋+鋼平臺的施工方法，然后針對現(xiàn)有的施工方法進行符合淺海灣地區(qū)施工環(huán)境的適應性改進。

3鋼棧橋施工工藝優(yōu)選

依托工程鋼棧橋全長2214.5m，布置在漳江下游側，棧橋中心線距離路線中心線21m，鋼棧橋布置為高樁梁式結構，頂面標高設置為+6.5m，棧橋頂面全寬8.6m，其中行車道寬度為8m。棧橋立面圖如圖1所示。

由于本工程處于海洋環(huán)境，鋼棧橋下部結構需做防腐處理，鋼棧橋各結構部位防腐要求見表1。[7]

現(xiàn)有海上鋼棧橋的樁間結構常為鋼管平聯(lián)、槽鋼斜撐，型鋼主橫梁，施工時采用平聯(lián)、斜撐、主梁現(xiàn)場分部安裝焊接，最后對焊接部位補防腐油漆的方式進行。這種結構及其施工方式存在如下缺點：現(xiàn)場安裝時間長，受高潮位影響，有效作業(yè)時間少，施工進度緩慢;海上環(huán)境濕度大，水上焊接數(shù)量越多越難以保證施工質量;海上風力大，吊裝時間越長，安全風險越大;安裝現(xiàn)場焊接部位的增加導致需要現(xiàn)場防腐的數(shù)量增加，同時鋼棧橋拆除時，材料損耗大，功效低，成本高。

經(jīng)過本項研究，發(fā)明了一種鋼棧橋平聯(lián)斜撐整體裝配式施工工藝，采用2根Φ630鋼管基礎，平聯(lián)斜撐為2[25a型鋼，通過12mm厚鋼板作為節(jié)點板與鋼管樁及2工56主橫梁連接成整體，在工廠將平聯(lián)、斜撐加工成整體，整體防腐涂裝，現(xiàn)場整體安裝，大大減少了海上施工的工作量，安裝和拆卸簡單快捷，周轉方便，施工工效高，從而節(jié)約成本，并能使海上作業(yè)風險降低。該整體梁系結構示意圖如圖2所示。[4，6]

本項研究還將常用的鋼棧橋面板由鋼材替換為混凝土面板，混凝土面板的使用提升了棧橋的抗傾覆能力，且相較傳統(tǒng)鋼面板更能抵御海水環(huán)境的腐蝕，可周轉使用率也更高。棧橋與施工便道相接的位置設置鋼筋混凝土橋臺。

4鋼棧橋及鋼平臺標準化施工工藝應用

在對現(xiàn)有工藝進行研究并針對淺海灣地區(qū)施工環(huán)境進行適應性改進后，將該工藝投入現(xiàn)場應用，具體施工工藝流程如下：

4.1 鋼棧橋施工

棧橋采用Φ630×8mm螺旋鋼管樁基礎，基本跨徑為12m，以6跨為一聯(lián)，每聯(lián)設置一個制動墩，鋼管樁之間設置平聯(lián)和斜撐;雙拼工56a主橫梁;321型貝雷梁主縱梁;面板結構為標準20cm厚混凝土面板，施工流程如下：

在加工場地進行鋼管樁加工、防腐涂裝[7];

采用平板車運輸至施工現(xiàn)場;

履帶吊起吊，測量人員免棱放樣螺旋鋼管下口至設計位置（偏差5cm之內(nèi)），下口至設計位置后沉放鋼管0.5m（淤泥固定螺旋鋼管，防止風力、波浪力對鋼管的擺動），測量人員免棱放樣螺旋鋼管上口，調整垂直度，繼續(xù)下放至螺旋鋼管不再下沉，脫鉤;

起吊振動錘，夾緊螺旋鋼管，測量人員再次校核垂直度，調整，開振下沉，（全程控制垂直度）松夾，下根施工[5];

樁間梁系結構整體吊放，焊接;

平臺鋼管樁切割槽口并安放主橫梁，棧橋鋼管樁安放加勁板，封堵板，然后再安放主橫梁至封堵板;

將貝雷架起吊至對接位置后，用倒鏈進行微調，先對接上弦，再對接下弦。插上鋼銷后，進行保險銷安裝，待所有鋼銷及保險銷安裝完畢吊機松鉤。安裝就位后，在貝雷梁下弦桿兩側焊接限位板，保證貝雷梁不左右偏移。每組貝雷梁之間用∠75角鋼設置剪刀支撐，保證貝雷梁整體穩(wěn)定性;

起吊混凝土橋面板，待吊至鋪設位置時安裝限位U型卡，將橋面板與下部貝雷梁固定;

進行安全護欄安裝，安全網(wǎng)掛設，并設置相應警示標牌，保證安全文明施工。

4.2鋼平臺施工

平臺的結構形式為Φ820×10mm螺旋鋼管樁基礎，雙拼工56a主橫梁，321型貝雷梁主縱梁，支棧橋混凝土面板，平臺鋼面板，每個鋼平臺長33m，寬14.3m，平臺橫梁與支棧橋斷開，焊接在支棧橋樁側牛腿上，鉆孔平臺見圖3和4。南引橋鋼平臺采取支棧橋結合鉆孔平臺的形式，其施工方法同棧橋施工。投入15個鋼平臺，周轉四次。

2016年7月至2017年3月完成鋼棧施工，橋經(jīng)過8個月（2016年7月至2017年3月）的周轉施工，依托工程順利完成鋼棧橋及鋼平臺搭設。

5經(jīng)濟效益分析

與傳統(tǒng)的海上鋼棧橋的樁間結構施工時采用平聯(lián)、斜撐、主梁現(xiàn)場分部安裝焊接、最后對焊接部位補防腐油漆的方式進行相比，新型的鋼棧橋樁間整體式梁系結構施工海上焊接工程量少，吊裝、安裝、拆卸簡單快捷，安裝時間短，施工時基本不受潮位影響，有效工作時長增加，施工工效高。比預期計劃完工時間提前三個月，節(jié)省履帶吊+振動錘設備租賃費約21萬元，平板車租賃費6萬元，汽車吊租賃費7.2萬元，人員費用40.5萬元，獲得直接經(jīng)濟效益約74.4萬元，效益良好。

6結論

采用大型鋼棧橋+鋼平臺+預制砼面板的標準化施工工藝，發(fā)明了一種鋼棧橋平聯(lián)斜撐整體裝配式施工工藝，適用于施工水域不通航、天氣情況較惡劣、且施工環(huán)境保護要求較高的要求，解決了臺風地區(qū)海上橋梁施工工作平臺難題。提供了樁基施工穩(wěn)定可靠的工作面，將水上轉為陸地，具有安全環(huán)保等特點，為今后的同類型海上大型鋼棧橋及鋼平臺施工提供了良好的借鑒。

參考文獻：

[1]鳳懋潤.敢教天塹變通途——中國現(xiàn)代公路橋梁建設成就[J]，中國公路，2007.

[2]楊少華.復雜水文地質條件下的橋梁水上基礎施工技術研究[D]，重慶交通大學.

[3]姜楓，朱艷峰.特大鋼棧橋海上施工結構承載力研究與方案設計[J]，鐵道科學與工程學報，2018，6.

[4]羅洪成.一種鋼棧橋樁間整體式梁系結構制造技術[P]，ZL201621187536.X.

[5]喬光，姚杰.釣魚法修建平臺施工技術[J]，建材發(fā)展導向（下），2013，3.

[6]李靈.裝配式鋼棧橋及鋼平臺施工工藝應用[J]，價值工程，2016，30.

[7]紀蒙生.探究鋼管樁防腐涂裝新技術[J]，化工管理，2017，18.

[8]魏書劍，張君華.鋼棧橋及鉆孔平臺設計施工的構建探討[J]，建筑工程技術與設計，2017，32.