鋼棧橋基礎(chǔ)錨固施工技術(shù)研究

徐良安

（中鐵十一局集團(tuán)第五工程有限公司，重慶 400037）

跨河橋梁工程施工中，水中結(jié)構(gòu)施工多根據(jù)所采用的圍堰方案，采用土方填筑臨時(shí)道路和操作平臺(tái)或采用水中鋼棧橋與鋼平臺(tái)的措施方案，為結(jié)構(gòu)施工提供充足的工作面。文章針對(duì)漯河市解放路沙河大橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)、工程所處的環(huán)境特點(diǎn)，本著安全、經(jīng)濟(jì)的原則，結(jié)合中鐵十一局集團(tuán)第五工程有限公司實(shí)際情況，提出采用鋼棧橋加鋼平臺(tái)的措施方案，為結(jié)構(gòu)施工提供作業(yè)面。文中，針對(duì)各種工況的受力情況，采用MIDAS 建模，深入分析棧橋、平臺(tái)在擬定工況下的變形以及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，為漯河市解放路沙河大橋水中結(jié)構(gòu)的施工，提供了必要的理論依據(jù)。

1 設(shè)計(jì)概況

施工棧橋設(shè)置在線路右側(cè)，其中鄭州側(cè)（小里程方向）棧橋長(zhǎng)60m，跨度（12+9+6+3×9+6）m，寬度900cm，棧橋橋面標(biāo)高175m，鋼管樁采用φ1000×12mm 鋼管，單排設(shè)置兩根鋼管樁，鋼管樁橫向間距630cm 并采用鋼管φ630×10mm 鋼管連接成整體，樁頂設(shè)置雙拼工40b作為橫梁，橫梁上布置貝雷梁，橫向間距采用90cm、45cm 花窗連接，貝雷梁上鋪設(shè)工18b 分配梁，間距為225mm，最后鋪設(shè)5.75mm 厚花紋鋼板。

2 棧橋施工方案

鋼棧橋施工采用逐孔振沉鋼管樁、逐孔架設(shè)上部結(jié)構(gòu)的施工方法，即“釣魚法”施工。鋼棧橋上部結(jié)構(gòu)采用150T 履帶吊進(jìn)行架設(shè)。各主要工序施工順序?yàn)闇?zhǔn)備工作→鋼管樁施工（沖擊鉆沖孔施工）→鋼管樁間平聯(lián)和剪刀撐、樁頂分配梁施工→貝雷梁架設(shè)→型鋼分配梁施工→錨固樁施工→橋面系及附屬設(shè)施的施工。

2.1 鋼管樁施工

棧橋分別由10#、11#墩岸邊處向10#、11#承臺(tái)逐跨施工，利用現(xiàn)有的道路運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備及材料進(jìn)場(chǎng)。施工前需向相關(guān)部門報(bào)批，并取得水上施工許可證方可施工，同時(shí)需安置航標(biāo)，對(duì)航道進(jìn)行保護(hù)，保證通航安全。材料設(shè)備到位后在棧橋橋臺(tái)處準(zhǔn)確設(shè)置導(dǎo)向架，用150t的履帶吊機(jī)在岸邊起吊第一排第一根鋼管樁放入導(dǎo)向架初步標(biāo)識(shí)位置，測(cè)量人員確定樁位與樁的垂直度滿足要求后，開動(dòng)振動(dòng)錘振動(dòng)，依靠振動(dòng)錘沖擊力和鋼管樁重力插入覆蓋層中。

（1）鋼管樁沉放。①陸上鋼管樁沉放。陸上部分樁底基礎(chǔ)采用擴(kuò)大基礎(chǔ)施工。底模采用開挖基底，夯機(jī)夯實(shí)，鋪5cm 厚碎石墊層，墊層頂面抹5cm 厚水泥砂漿作為擴(kuò)大基礎(chǔ)底模，四周邊模采用組合木模板現(xiàn)場(chǎng)拼裝?；A(chǔ)內(nèi)預(yù)埋鋼板，鋼管樁與預(yù)埋鋼板之間進(jìn)行環(huán)焊，澆筑混凝土?xí)r確保預(yù)埋鋼板底混凝土振搗密實(shí)。

②水中鋼管樁沉放。振動(dòng)錘采用液壓夾具，通過液壓油缸的進(jìn)油和回油實(shí)現(xiàn)迅速夾緊鋼管和放松鋼管。利用夾具夾住鋼管樁，同時(shí)用履帶吊通過鋼絲繩吊住鋼管樁頂。準(zhǔn)備好后，履帶吊通過振動(dòng)錘及鋼絲繩直接起吊鋼管樁，在測(cè)量引導(dǎo)下調(diào)整鋼管樁到測(cè)量標(biāo)定的樁位后快速下鉤，鋼管樁靠自重入土穩(wěn)定后，開啟振動(dòng)錘振動(dòng)下沉鋼管樁暫時(shí)穩(wěn)定。樁頂鋪設(shè)好型鋼主梁及橋面板后，使用直徑800mm 沖擊鉆在鋼管立柱內(nèi)沖孔施工錨固樁，待同一排錨固樁施工灌注完成后，履帶吊前移，進(jìn)行插打下一跨鋼管樁。按此方法，循序漸進(jìn)地施工直至完成棧橋搭設(shè)。

鋼管樁每排樁施打完畢后，馬上用Φ630×10mm鋼管焊接鋼管樁作為橫向剪刀撐，以防水流的沖擊力而使鋼管樁傾斜，影響正常施工和造成不必要的損失。

棧橋開始施工前設(shè)置航標(biāo)，懸掛夜間紅燈示警等通航導(dǎo)向標(biāo)志，以保證安全。

③鋼管樁沉放應(yīng)注意：振動(dòng)錘重心和樁中心軸應(yīng)盡量保持在同一直線上；每一根樁的下沉應(yīng)連續(xù)，不可中途停頓過久，以免土的摩阻力恢復(fù)，繼續(xù)下沉困難；每排鋼管樁下沉到位后，應(yīng)立即進(jìn)行樁之間的連接，增加樁的穩(wěn)定性，避免水的反復(fù)沖擊產(chǎn)生鋼管的疲勞斷裂，以至發(fā)生意外事件。沉樁到位后，用水準(zhǔn)儀測(cè)出樁頂高程，為安裝墩頂縱梁橫梁提供數(shù)據(jù)。

施工過程中，安排專人對(duì)河床沖刷深度進(jìn)行定期測(cè)量，及時(shí)掌握沖刷深度。因長(zhǎng)度不夠需在加工場(chǎng)或現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接時(shí)，鋼管樁對(duì)接面必須打“坡口”，同時(shí)將鋼管樁對(duì)接前接口焊縫上下30mm 處兩側(cè)的鐵銹、氧化鐵皮、油污、水分清除干凈，并顯露出鋼材的金屬光澤。在樁與樁之間加設(shè)連接板，連接塊共設(shè)4 塊，每塊15cm×20cm，厚度16mm。連接板與鋼管樁的焊接應(yīng)滿焊，并保證焊縫的厚度不小于連接板厚度的0.7 倍。

鋼管柱施工完成后，灌砂提高鋼管柱承載力及穩(wěn)定性。

（2）鋼管樁聯(lián)結(jié)系施工。棧橋樁基礎(chǔ)聯(lián)結(jié)系采用焊接聯(lián)結(jié)系加大水平剛度。鋼管樁插打完成后，利用型鋼臨時(shí)連接成整體，并焊接哈佛接頭中的下弧形板。聯(lián)結(jié)系在場(chǎng)內(nèi)加工成整體“Z”字形，聯(lián)結(jié)系采用Φ630×10mm 焊接，焊接完成后運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)采用履帶吊整體吊裝，掛在下弧形板上。最后焊接上弧形板，焊接完成后拆除臨時(shí)聯(lián)結(jié)系。

（3）鋼管樁錨樁施工。橋區(qū)河床地層強(qiáng)度較高，鋼管樁插打深度不能滿足要求，必須對(duì)鋼管樁作錨樁處理，以滿足穩(wěn)定性要求，擬采用“沖擊鉆成樁”法對(duì)鋼管樁樁底進(jìn)行錨固處理：

①施工準(zhǔn)備工作：準(zhǔn)備4 臺(tái)小型鉆機(jī)，鉆機(jī)型號(hào)能滿足?800mm 成孔。

②鉆孔：當(dāng)插打的鋼管樁不能滿足入土深度要求時(shí)，即將一排兩根鋼管用雙拼40b 工字鋼臨時(shí)連接，再鋪設(shè)兩排貝雷梁作為鉆機(jī)操作平臺(tái)。

③將鉆機(jī)置于沖孔平臺(tái)上開始鉆孔，鉆孔采用低沖程，并加入足夠的泥漿，防止碰撞鋼管樁或孔樁偏斜，當(dāng)振動(dòng)錘插打鋼管柱滿足停錘標(biāo)準(zhǔn)時(shí)（見表1），表明鉆孔深度為不小于錨固樁設(shè)計(jì)插打深度，即保證錨樁進(jìn)入弱風(fēng)化泥巖夾砂巖5m。

表1 停錘標(biāo)準(zhǔn)

④鋼筋籠總長(zhǎng)8m，其中入巖5m，鋼筋籠內(nèi)3m。主筋選用Φ20 鋼筋，加強(qiáng)箍筋Φ8 每隔2m 設(shè)置一根，接頭處采用長(zhǎng)度為10d 的單面焊縫連接。

⑤下放錨樁鋼筋籠并完成C30 強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)混凝土澆筑。

⑥待錨樁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，進(jìn)行下一跨施工。

2.2 上部結(jié)構(gòu)施工

（1）鋼管樁樁帽、樁間聯(lián)結(jié)系、平聯(lián)、樁頂分配梁施工。鋼棧橋一個(gè)墩位處鋼管樁施工完成后，立即進(jìn)行該墩鋼管樁間聯(lián)結(jié)系、平聯(lián)、樁頂分配梁施工。完成后將整體樁帽及組合橫梁在場(chǎng)內(nèi)統(tǒng)一加工并運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)。測(cè)量班根據(jù)設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高進(jìn)行放樣標(biāo)識(shí)，將多余的鋼管樁切除至設(shè)計(jì)樁頂位置，并將整體樁帽蓋上并限位牢固。

（2）貝雷片拼裝。在工字鋼分配梁、剪刀撐、平撐、鋼管樁樁帽及組合橫梁安裝并加固好后，即可進(jìn)行貝雷梁的安裝。貝雷梁在已經(jīng)搭設(shè)好的鋼管樁上根據(jù)每跨長(zhǎng)度進(jìn)行拼裝，每跨共布置14 排貝雷梁，間距為（900+4×450+3×900+4×450+900）mm。貝雷梁與貝雷梁的連接采用銷接，連接時(shí)貝雷銷一定要全部打入，并加保險(xiǎn)，以防貝雷銷退出。吊裝前測(cè)量人員應(yīng)對(duì)便橋的中心線控制點(diǎn)放樣，施工班組應(yīng)根據(jù)中心線控制點(diǎn)進(jìn)行實(shí)地放樣，標(biāo)出每組貝雷片的具體位置。所有標(biāo)記用紅漆標(biāo)出，然后進(jìn)行貝雷梁安裝，貝雷梁安裝應(yīng)從一側(cè)裝起，與原施工完畢的貝雷梁用貝雷銷銷起，并加保險(xiǎn)。貝雷梁組與組之間用事先已經(jīng)加工好的斜撐連接牢固。前進(jìn)方向的貝雷梁端按標(biāo)出的位置安裝，前進(jìn)端的橫向位置誤差不應(yīng)超過10mm。貝雷片任何位置嚴(yán)禁施焊。

（3）型鋼分配梁施工。貝雷梁安裝到位后，安裝橫向I18b 型鋼分配梁，間距225mm。

一跨貝雷梁全部安裝完畢后即進(jìn)行貝雷梁與分配梁的連接，連接仍然采用U 型卡把貝雷片與I18 工字鋼分配梁連接在一起，橫向、豎向均焊定位擋塊及壓板，將其固定在橫梁上，并焊接牢靠，以防貝雷梁在剎車等其他外力時(shí)移動(dòng)。

（4）橋面板的制作及鋪設(shè)。橋面系統(tǒng)采用5.75mm花紋鋼板滿布，鋪設(shè)時(shí)鋼板間預(yù)留30 ～40mm 伸縮縫，同時(shí)將鋼板與工字鋼在加工廠焊接牢固，再運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)拼裝。

（5）橋面欄桿的安裝。橋面鋪設(shè)完成后，開始安裝橋面欄桿，欄桿高1.5m，縱桿采用[10 槽鋼焊接，縱桿上下布設(shè)兩排，欄桿統(tǒng)一用紅白油漆涂刷，交替布置，達(dá)到簡(jiǎn)潔、美觀。棧橋欄桿底部?jī)蓚?cè)設(shè)置180mm 高踢腳板并掛設(shè)救生圈。

（6）其他。在棧橋上設(shè)置車輛限速行駛警示牌，限制車速10km/h，并派專人負(fù)責(zé)管理車輛行駛，避免超速超載現(xiàn)象發(fā)生。在棧橋入口設(shè)置門衛(wèi)，以及車輛限重標(biāo)志牌。棧橋要安排專門的衛(wèi)生打掃人員，保證棧橋的清潔。在棧橋上兩邊每隔20m 交錯(cuò)布置路燈，供夜間照明。

棧橋施工過程中應(yīng)對(duì)下面幾個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行控制（見表2）。

表2 鋼棧橋施工過程中控制項(xiàng)目

3 結(jié)論

本文對(duì)某棧橋方案進(jìn)行了討論，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地理環(huán)境，最終確定了合理的施工棧橋方案為鋼棧橋。同時(shí)，對(duì)鋼棧橋的現(xiàn)場(chǎng)施工方案進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述，可以指導(dǎo)今后類似工程的施工。