貝雷梁式鋼棧橋設(shè)計施工技術(shù)

楊 魁

（中鐵十八局集團第三工程有限公司，河北 涿州 072750）

0 引言

隨著時代的進步，我國橋梁工程如火如荼地發(fā)展起來， 極具新時代特色的橋梁在全國各地拔地而起。其中，為適應(yīng)高速公路跨越河流、峽谷的需要，獨具匠心的大跨度橋梁在全國迅速地興建起來［1］。 在這類跨越河流、峽谷的大跨度橋梁的施工過程中，由于無法修建施工便道，常修建鋼棧橋，作為施工材料、機械設(shè)備和施工人員的上橋通道， 同時也是施工電纜線、水管等的依托結(jié)構(gòu)。鋼棧橋的形式很多，其中貝雷式鋼棧橋由于具有承載力高、操作流程較短、自身重量輕、可重復(fù)利用鋼質(zhì)材料、支撐體系加固簡單、安全性好等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于跨河橋梁的施工中［2］。

安徽廬江兆河特大橋全長1 352.06 m， 跨河道上口寬度約為180 m。 為了確保水中橋梁下部結(jié)構(gòu)的施工，根據(jù)施工現(xiàn)場周邊環(huán)境的情況，在河中搭設(shè)鋼棧橋。 根據(jù)工程特點、 現(xiàn)場的地形及周圍環(huán)境情況，并結(jié)合現(xiàn)有的機械設(shè)備、工期及施工工藝，該工程采用了貝雷式鋼棧橋為施工便道。 筆者對其鋼棧橋的設(shè)計和施工技術(shù)進行探討， 以期供類似工程參考。

1 工程概況

1.1 兆河特大橋概況

安徽廬江兆河特大橋處于廬江縣盛橋鎮(zhèn)與巢湖市沐集鎮(zhèn)交界處， 位于兆河中下游， 距離巢湖河口10 km， 下游536 m 處有盛橋河匯入， 下游2.43 km處建有兆河船閘。 該橋全長1 352.06 m，跨河道上口寬度約為180 m， 兩岸堤壩上的行車道路為瀝青混凝土路面。 兆河特大橋設(shè)計采用135 m 的鋼箱系桿拱橋跨兆河主航道，采用45 m 簡支鋼板組合梁橋跨越兩岸大堤，其余引橋采用35 m 的連續(xù)鋼板組合梁橋。兆河特大橋工程區(qū)為丘陵區(qū)和平原區(qū)的過渡段，地勢較為平坦。

1.2 鋼棧橋概況

兆河特大橋施工棧橋主要用于兩岸的物資、機械設(shè)備和人員通行。原河道為Ⅵ級航道，按照對通航安全更有利的原則， 棧橋設(shè)計結(jié)構(gòu)物外輪廓凈跨徑不小于10 m，供過往船舶通過。 查《上海至武漢國家高速公路無為至岳西段兩階段施工圖設(shè)計文件》中的橋梁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確定兆河設(shè)計洪水位為11.4 m，測時水位為7.0 m，最低水位為4.85 m。 施工棧橋需按大于兆河節(jié)制閘的標(biāo)準(zhǔn)進行布置， 由此確定該棧橋頂面高程為15.0 m，底面高程為13.1 m，設(shè)計寬度為12.0 m，橋下凈空大于6.0 m。

2 鋼棧橋設(shè)計

鋼棧橋兩端利用兆河兩側(cè)大堤瀝青混凝土道路作為施工便道， 由下游兆河船閘沿路堤進入施工現(xiàn)場。

2.1 鋼棧橋結(jié)構(gòu)設(shè)計

兆河特大橋工程鋼棧橋設(shè)計長為180 m、寬為8 m（市場提供材料的標(biāo)準(zhǔn)尺寸為8 m 或6 m），結(jié)構(gòu)為臨時支墩+分配梁及貝雷梁承重結(jié)構(gòu)+橋面結(jié)構(gòu)。

兆河特大橋工程鋼棧橋斷面設(shè)計如圖1 所示。

2.2 設(shè)計荷載和通行形式

鋼棧橋設(shè)計荷載按100 t 履帶吊、50 t 重型汽車、146 t 旋挖鉆機考慮。 履帶吊起吊必須在樁頂進行［3］。 棧橋設(shè)計車速為5 km／h、行車間距大于12 m。

2.3 橋基礎(chǔ)設(shè)計

圖1 鋼棧橋斷面設(shè)計示意圖Fig.1 Steel trestle section design

鋼棧橋基礎(chǔ)采用直徑為630 mm、 壁厚為8 mm的鋼管樁布置，鋼管樁縱向步距為12 m，橫向間距為3.2 m （每排布置3 根）。 依據(jù)勘察報告及相關(guān)驗算，確定河道鋼管樁樁長為26.2 m，入土埋深16 m。鋼管樁分節(jié)拼裝，現(xiàn)場焊接，各樁之間用作剪刀撐，槽鋼距樁頂20 cm。

2.4 承重結(jié)構(gòu)設(shè)計

鋼管樁頂部的承重梁為雙拼I36a#工字鋼，縱橋向設(shè)321 型貝雷梁。 16 片貝雷梁為一個承重體系，貝雷梁之間采用■7#角鋼連接。

2.5 橋面結(jié)構(gòu)設(shè)計

橋面由縱、橫橋向分配梁與厚10 mm 的花紋鋼板焊接而成。 橫橋向分配梁為I22b#工字鋼，間距為1 m；縱橋向分配梁為I12a#工字鋼，間距為0.3 m?；y鋼板接頭部位加焊鋼板。 橋面結(jié)構(gòu)與貝雷梁采用U 型螺栓栓結(jié)固定。鋼棧橋兩側(cè)設(shè)置護欄，每側(cè)設(shè)置上、下2 道，護欄扶手為直徑48 mm、厚3.5 mm 的鋼管。 護欄立桿采用高1.2 m 的I12a#工字鋼，間距為2 m。 護欄立桿焊接在鋼板上。

3 鋼棧橋施工

3.1 鋼棧橋施工工藝流程

鋼棧橋的施工工藝流程如圖2 所示［4］。

3.2 原材料準(zhǔn)備

圖2 鋼棧橋施工工藝流程圖Fig.2 Steel trestle construction process flow

物資部門在購進原材料時， 必須要求廠家提供質(zhì)量保證書和產(chǎn)品合格證。 購進成品時，如鋼管樁，生產(chǎn)廠家必須提供卷制鋼管樁所用鋼材的產(chǎn)品合格證、質(zhì)量保證書以及鋼管樁的出廠產(chǎn)品合格證。

在施工過程中，鋼管樁需要鉚接加長時，需在施工現(xiàn)場進行垂直對接，施工班組需要進行補強連接，并采用焊槍滿焊加固（用4 塊鋼板在滿焊的鋼管樁部位四周進行加固處理）。

鋼管樁成品堆積應(yīng)該安全牢靠，整齊美觀，避免因堆積過高使成品鋼管樁產(chǎn)生變形和坍塌滑落，出現(xiàn)砸傷施工人員或損害集體利益的問題。 根據(jù)國家規(guī)范要求，堆放或存放層數(shù)不得超過兩層，超過兩層以上時，需要采取加固措施。

鋼管樁在起吊和運輸過程中， 應(yīng)當(dāng)盡量避免出現(xiàn)由于碰撞或震動造成管節(jié)變形彎曲和機械破損的現(xiàn)象。 吊車吊裝時，采用多個支點吊裝的方法，可以避免管節(jié)彎曲變形。 將鋼管樁從加工廠運輸至現(xiàn)場時，采用膠輪式平板車進行運輸，下墊緩沖輪胎起到防震作用。

3.3 鋼管樁插打

3.3.1 插打方法

鋼棧橋鋼管樁的插打采用“釣魚法”，即在部分已施工完成的鋼棧橋橋面上，使用履帶吊逐跨前進，振動捶打鋼管樁［5］。每一跨鋼管樁施工完成后，架設(shè)承重結(jié)構(gòu)體系和橋面系，然后履帶吊向前移動，進行下一跨的施工。 該工程采用100 t 履帶吊攜帶DZJ-70 型號振動錘進行鋼管樁的水下施工。在已架設(shè)好的棧橋上，將1 組長度為12 m 的貝雷梁懸挑架設(shè)起來，在端頭安裝臨時定位架，由測量班組使用全站儀和其他輔助設(shè)備準(zhǔn)確放樣，確定鋼管樁所在的位置。將鋼管樁吊入定位架內(nèi)， 利用監(jiān)測儀器把控鋼管樁的偏移距離和垂直誤差，對插打樁深控制好標(biāo)高，最后由現(xiàn)場技術(shù)負責(zé)人對鋼管樁插打深度進行校核。

3.3.2 插打步驟

（1）插打第一跨鋼管樁。 根據(jù)設(shè)計圖紙準(zhǔn)確放樣，確定貝雷梁的分布位置，并使用測量儀器放出2號墩所在位置。 然后， 用履帶吊的大鉤起吊振動錘（可在錘頭系一根粗繩），小鉤吊起鋼管樁。當(dāng)下方振動錘開始錘擊時，通過人工牽動粗繩，調(diào)整好角度，使振動錘準(zhǔn)確錘擊鋼管樁， 并用經(jīng)緯儀檢測鋼管樁的垂直度，將鋼管樁打入地層，以貫入度為準(zhǔn)。 當(dāng)?shù)谝慌艠洞蛟O(shè)完畢后，要對管節(jié)進行環(huán)切，環(huán)切至設(shè)計標(biāo)高位置后，架設(shè)承重梁。

（2）插打2 號鋼管樁（注意：需將貝雷梁牢固連接在1 號鋼管樁和2 號鋼管樁上，以抵抗架設(shè)3 號鋼管樁懸挑施工的重量。）。將貝雷梁片拼接安裝到墩中心。 以安裝完畢的貝雷梁片為基準(zhǔn)，向外懸挑架設(shè)貝雷梁片。貝雷梁上面安裝導(dǎo)向架。然后，根據(jù)設(shè)計， 由現(xiàn)場技術(shù)負責(zé)人準(zhǔn)確推算出樁的具體位置，調(diào)節(jié)導(dǎo)向架，并由技術(shù)管理人員進行復(fù)核。 若導(dǎo)向架安裝符合要求，用螺栓將導(dǎo)向架固定在貝雷梁上，并通過調(diào)節(jié)鋼板的數(shù)量（導(dǎo)向架與貝雷梁接觸的間隙），使導(dǎo)向架始終保持水平。 然后，用履帶吊的大鉤起吊振動錘（可在錘頭系一根粗繩），小鉤起吊鋼管樁。 當(dāng)下方振動錘開始錘擊時，通過人工牽動粗繩，調(diào)整好角度，使振動錘準(zhǔn)確錘擊鋼管樁，并采用經(jīng)緯儀檢測鋼管樁的垂直度，將鋼管樁打入地層，以貫入度為準(zhǔn)。 當(dāng)?shù)谝慌艠洞蛟O(shè)完畢后，要對管節(jié)進行環(huán)切，環(huán)切至設(shè)計標(biāo)高后，先不安裝承重梁（避免因第一排插打鋼管樁樁頂標(biāo)高過高而導(dǎo)致下一步導(dǎo)向架安裝無法定位）， 將導(dǎo)向架向前滑移到設(shè)計位置，并進行加固處理。 然后，按照上述的施工順序進行第二排樁的插打。

（3）參考2 號鋼管樁的插打方法，對其他鋼管樁進行插打。

3.3.3 注意事項

（1）插打鋼管樁時，要控制好鋼管樁的樁頂標(biāo)高（規(guī)范要求控制在0～8 cm）。 （2）插打鋼管樁循環(huán)進度較為遲緩或者遇到較大阻礙時， 應(yīng)立即停止振動錘錘擊鋼管樁，分析地質(zhì)情況，并采取應(yīng)急措施，避免樁頭破損或嚴(yán)重變形。（3）在鋼管樁樁基插打過程中，遇到樁頂破損開裂的情況時，施工班組要及時截斷破損部分，并滿焊接長管節(jié)至設(shè)計標(biāo)高。 （4）嚴(yán)格控制鋼管樁最終貫入度。 3 根樁單排樁的貫入度控制為2 cm／min；制動樁和伸縮縫樁鋼管的貫入度控制為5 cm／min。

3.4 鋼管樁平聯(lián)及牛腿安裝

鋼管樁插打施工完成后， 進行鋼管樁間平聯(lián)和剪刀撐的安裝。用槽鋼進行鋼管樁間的平聯(lián)，采用焊接的方式進行加固處理， 并且槽鋼與鋼管樁必須滿焊。 考慮到鋼管樁插打過程中存在一定誤差， 平聯(lián)時，需根據(jù)實際量測樁間距進行下料。對槽鋼進行加工前，一定要進行除銹處理，以保證槽鋼表面清潔干凈無污染。

在平聯(lián)施工過程中， 測量班組放樣牛腿的準(zhǔn)確位置，施工班組進行焊接處理。插打鋼管樁會造成水平位移誤差， 導(dǎo)致實際牛腿的部位與設(shè)計的部位不能吻合。 因此，應(yīng)該采取補強措施，以保證鋼棧橋的施工質(zhì)量［6］。

3.5 安裝樁頂橫梁

樁頂橫梁采用I36a#的工字鋼。 施工時，應(yīng)根據(jù)工字鋼的尺寸和規(guī)格，提前在加工廠加工成品。在鋼管樁插打操作完成后， 進行樁頂橫梁的吊裝作業(yè)和加固作業(yè)。在加工過程中，一定注意精確標(biāo)記好加勁焊板的位置。若牛腿與樁頂橫梁未能密貼在一起，為了使樁頂橫梁更加牢固， 可在間隙處堵塞相同厚度的鋼板，進行平整度調(diào)節(jié)。

3.6 履帶吊吊裝、安裝貝雷梁

當(dāng)橫梁安裝完后，可以用履帶吊進行貝雷梁的吊裝工作。 首先，加工班組在加工廠提前試拼貝雷梁，監(jiān)理驗收后，進行成品加工，即拼裝好每一片貝雷梁。 拼裝好的貝雷梁用汽車吊進行運輸，用履帶吊將每組貝雷梁架設(shè)、安放在樁頂橫梁上。 調(diào)好位置后，加固貝雷梁與樁頂橫梁的連接部位。 若因操作原因產(chǎn)生較大的誤差，使貝雷梁和樁頂橫梁不能密切連接在一起，施工班組必須填塞或增設(shè)同空隙厚度的鋼板， 再采用焊接的方式進行補強加固，從而保證鋼棧橋支撐體系的完整性。為增強貝雷梁橫橋向抗失穩(wěn)能力，在每二組貝雷梁間實施斜支撐連接，以加強橫橋向連接剛度。

3.7 安裝橫、縱向分配梁

先按間距1 m 鋪設(shè)橫向I22b#分配梁， 并采用“U”型螺栓把橫向分配梁與貝雷梁加固在一起。 施工班組依據(jù)設(shè)計圖紙調(diào)整間距后， 對每根橫向分配梁的兩端分別進行加固處理和防銹處理（一般采用黃油涂抹的方法）。 在橋梁施工過程中，安排專人對“U”型螺栓進行定期的養(yǎng)護和檢查，以避免因荷載承重和機械振動產(chǎn)生松動，出現(xiàn)螺栓脫落的現(xiàn)象。橫向分配梁安裝完成后， 按0.3 m 間距鋪設(shè)縱橋向I12a#分配梁。 縱向分配梁采用焊接形式，進行加固處理。

3.8 橋面系施工

分配梁安裝完成后，用吊車吊裝10 mm 厚的花紋鋼板，將其鋪設(shè)在分配梁上。花紋鋼板與縱橋向分配梁用點焊方法連接。 鋼棧橋外側(cè)護欄扶手采用直徑為48 mm 的鋼管，每側(cè)設(shè)置上、下2 道。 護欄立桿為高度1.2 m 的I12a#工字鋼，按間距2 m 焊接在縱橋向分配梁上。

4 結(jié)語

鋼棧橋適用于跨越峽谷及河流等大跨度橋梁工程中。 當(dāng)鋼棧橋處于流速快、船舶行駛多的河床時，其施工將受到河水流速、 棧橋跨度及往返船舶等因素的干擾。為了避免諸多外在因素的干擾，保證鋼棧橋能夠快速、平穩(wěn)地順利施工，兆河特大橋貝雷式鋼便橋采用“臨時支墩＋分配梁及貝雷梁＋橋面”的結(jié)構(gòu)。實踐證明，兆河特大橋工程通過合理使用貝雷式鋼棧橋，節(jié)約了成本、提高了工作效率、減少了施工風(fēng)險。 該工程對貝雷式鋼棧橋的成功應(yīng)用可以為類似工程提供經(jīng)驗。