生態(tài)公園中鋼棧橋設(shè)計與施工技術(shù)

林志文

福州市建總投資發(fā)展有限公司

1 引言

伴隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)飛速發(fā)展，跨水橋梁工程在交通領(lǐng)域的重要性也越來越受到重視，鋼棧橋作為水上橋梁的關(guān)鍵施工技術(shù)，因此也得到廣泛關(guān)注。現(xiàn)階段，我國鋼棧橋施工技術(shù)發(fā)展迅猛，取得了長足的進步，但仍有改革創(chuàng)新的空間。鋼棧橋施工有其獨特性，施工要求一般較高，同時對區(qū)域地質(zhì)環(huán)境要求也較高，如果是內(nèi)河和長江河道橋梁，還應(yīng)全面考慮水上通航問題[1]。本文以永泰縣小湯山生態(tài)主題公園鋼棧橋的施工工藝為背景進行探討分析。

2 工藝簡介及特點

鋼棧橋施工流程主要從樁基施工到橋面安裝，在樁基施工過程中應(yīng)根據(jù)地質(zhì)揭露情況和現(xiàn)場施工條件選擇合適的樁基類型，從而確定樁基礎(chǔ)施工方法。橋面鋼結(jié)構(gòu)安裝首先應(yīng)符合設(shè)計要求，其次焊接質(zhì)量直接影響橋梁質(zhì)量，應(yīng)聘用技術(shù)合格工人進行專項焊接，并嚴(yán)格執(zhí)行驗收程序。鋼棧橋施工技術(shù)點與其他類型的橋梁有著較大的區(qū)別，由于其結(jié)構(gòu)和材料的不同，通常受到潮位變化影響，此外水流、浪高等不良因素也會給施工帶來不利困擾[2]，在設(shè)計和施工過程中應(yīng)充分考慮。

3 鋼棧橋工程實例

3.1 工程簡介

永泰縣小湯山生態(tài)主題公園及進出城關(guān)通道節(jié)點改造提升工程連接林蔭步道劉岐大橋至塔山城關(guān)大橋段示范段，穿越塔山和小湯山，橫跨六館一中心。林蔭步道主線長約3.5km，支路約1km，總計4.5km，其中主園路步道工程由塑膠休閑步道、架空花崗巖（青石）棧道、鋼棧橋等形式構(gòu)成，鋼結(jié)構(gòu)棧橋位于濱水段湯陽村委會，站前大道及湯洋路，樁基礎(chǔ)施工依山開挖，部分采用人工挖孔樁進行施工，施工期限為180d。

3.2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)站前大道橋鉆孔地質(zhì)揭露情況顯示，鋼棧橋由上至下的主要地層情況為①雜填土：高程范圍39.5m～46.3m，厚度6.8m；②粉質(zhì)黏土：高程范圍37.4m～39.5m，厚度2.1m；③淤泥質(zhì)土：高程范圍36.2m～37.4m，厚度1.2m；④全風(fēng)化凝灰?guī)r：高程范圍30.9m～36.2m，厚度5.3m；⑤強風(fēng)化凝灰?guī)r（砂土狀）：高程范圍29.4m～30.9m，厚度1.5m；⑥強風(fēng)化凝灰?guī)r（碎塊狀）：高程范圍19.6m～29.4m，厚度9.8m；⑦中風(fēng)化凝灰?guī)r：高程范圍14.8m～19.6m，厚度4.8m。

3.3 工程設(shè)計

本項目鋼棧橋，平臺采用上承式結(jié)構(gòu)，下部采用挖孔灌注樁基，同一排樁采用剪刀撐來加強樁基礎(chǔ)的剛度。鋼棧橋上部主桁架使用321型貝雷桁架；橋面橫向分配梁選用中型工字鋼，次梁選用小型號的工字鋼，次梁焊接在分配梁上，分配梁與貝雷片用U型螺栓連接；面板一般采用花紋鋼板滿鋪，鋼棧橋斷面示意圖如圖1所示。

貝雷梁結(jié)構(gòu)：鋼棧橋選用“321”型貝雷桁架，采取2組單層雙排貝雷桁架，桁架間距為4.5m；橋面寬度為6.0m。

墩頂墊梁：采用雙拼I45a工字鋼。

橋面：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。

圖1 鋼棧橋斷面示意圖

4 鋼棧橋施工工藝

小湯山主題公園鋼棧橋施工時由于依山開挖，機械施工困難，部分樁基采用人工挖孔樁，中心地帶采用鉆孔灌注樁，本文主要介紹人工挖孔樁技術(shù)要點。樁基礎(chǔ)施工完成后樁間剪刀撐及時施焊，以保證樁基的穩(wěn)定，然后采用50T履帶吊機逐跨安裝貝雷梁鋼棧橋。

4.1 人工挖孔樁施工方法

4.1.1 人工挖孔樁的優(yōu)勢

（1）人工挖孔樁結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計參數(shù)較少；（2）人工挖孔樁適應(yīng)性強，施工方式簡單，場地限制少，無須大型設(shè)備，便于控制成本；（3）人工挖孔樁對周邊地層具有低擾動，挖孔質(zhì)量便于控制，單樁承載力比較強等優(yōu)點，在混凝土澆筑過程中能有效控制施工過程中鋼筋籠上浮、斷樁等質(zhì)量問題。

4.1.2 人工挖孔樁施工步驟

本項目人工挖孔樁采用如下施工工藝：定位及鎖口→開挖→降水，排水→護壁施工→土石方提升→孔樁封底→鋼筋籠制作安裝→樁身混凝土澆筑。

4.1.3 開挖前準(zhǔn)備工作

首先應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求對每根樁進行精確定位，并用實心木樁進行標(biāo)定。其次由于挖掘過程中，針對復(fù)雜地層常伴有意外情況發(fā)生，因此必須仔細研讀地質(zhì)勘探報告，以對樁位分布區(qū)域的地質(zhì)全面了解[3]，如地層，地下水分布等信息，做好突發(fā)情況應(yīng)急預(yù)案，以保證后期施工順利推進。在確定樁位以后對每個孔位進行編號，便于施工開挖期間工作紀(jì)錄。

4.1.4 樁孔開挖

確定樁位以后，將挖掘樁的第一部分的土方，分段開挖，采用鋼筋混凝土護壁分節(jié)進行支護，采用C25 混凝土，配筋＜8@200，其中混凝土厚度為150mm（如圖2 所示），為保證樁孔及人員的安全，防止護壁整體塌陷，要求在每節(jié)護壁底部預(yù)埋4 根Ф 22鐵環(huán)吊鉤。開挖過程中應(yīng)注意從樁心處起始向外層擴展。隨著深度增加，為確保井下人工開挖安全和護壁順利實施，應(yīng)設(shè)置井點降水措施，以保持孔底巖土體干燥，并在施工區(qū)域四周布置排水溝及時將水排開保持施工場地優(yōu)良條件。

圖2 護壁開挖土方示意圖

4.1.5 鋼筋籠的制作與吊裝

孔位開挖至設(shè)計標(biāo)高后，經(jīng)質(zhì)檢合格后，立即采用C35混凝土封底。鋼筋籠可選擇現(xiàn)場綁扎，尺寸必須滿足設(shè)計圖紙及規(guī)范要求。主筋與箍筋采用點焊連接，鋼筋接頭錯開。

鋼筋籠吊裝時采用汽車起重機，人工輔助對準(zhǔn)。吊放時使鋼筋籠軸線與樁心軸線重合，確保樁頂標(biāo)高滿足設(shè)計要求，在鋼筋籠最上方設(shè)置固定鋼筋，防止在混凝土初凝時因鋼筋籠下沉影響混凝土收縮，造成鋼筋混凝土黏結(jié)力損失。

4.1.6 混凝土的澆筑

人工挖孔樁采用商品混凝土，在灌注前，應(yīng)再次去除孔底的沉淀物和水，清潔之后應(yīng)及時澆筑，若間隔四小時以上，應(yīng)安排重新清孔。

（1）混凝土采用串筒工藝進行澆筑；串筒底端出料口距孔底不超過1m，防止混凝土發(fā)生離析。

（2）將澆筑點固定在樁孔一側(cè)；斜向分層灌注，澆筑點處混凝應(yīng)高出浮漿上表面，澆筑時向四周趕推，防止混凝土穿過浮漿而離析。

（3）采取分層振搗；振搗的層厚小于0.5m。振搗以垂直插入為主，做到快入慢出，并且插入點應(yīng)均勻分布；振搗上層混凝土?xí)r，振動棒應(yīng)插入下層5cm～10cm，促進上下層連接為一個整體。

（4）發(fā)現(xiàn)孔底有少量滲水時，采用抽水機將水抽出，混凝土應(yīng)從無水滲出位置為起澆點，并且要保持澆筑點處的混凝土面高出滲水處混凝土面。如果樁體上部滲水，要設(shè)接水設(shè)備將滲水導(dǎo)入特定容器內(nèi)并抽出，防止水流入下部混凝土而造成離析。

（5）當(dāng)樁內(nèi)滲水量大于18 公升/分鐘，樁身采用導(dǎo)管法進行水下混凝土澆筑。導(dǎo)管每節(jié)長1m～3m，直徑為250mm，兩導(dǎo)管間用膠圈螺栓連接固定。為確保混凝土質(zhì)量，貯斗混凝土存量應(yīng)滿足首次澆筑時能使導(dǎo)管底端嵌入混凝土中0.8m以上。導(dǎo)管底端距孔底保持20cm～30cm 以便于混凝土隔水塞能順利排出，在其排出后，應(yīng)迅速將導(dǎo)管觸底，以防導(dǎo)管埋入深度不夠而漏水。隨著澆筑點上移，適當(dāng)上提導(dǎo)管，但導(dǎo)管要保持在混凝土面下2m～4m，不得小于1m，并設(shè)專人測量導(dǎo)管的埋深、作好記錄。

4.2 型鋼梁棧道橋安裝

4.2.1 橋面組裝

貝雷梁和工字型截面梁在工廠分節(jié)制造，然后運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進行分組安裝。安裝之前，首先根據(jù)構(gòu)件列表核對鋼棧橋構(gòu)件安裝部位，并標(biāo)注清晰；其次結(jié)構(gòu)組合前，應(yīng)重新對支架、橋墩頂面標(biāo)高進行測量，當(dāng)偏差在規(guī)定范圍內(nèi)方可安裝。施工現(xiàn)場鋼棧橋構(gòu)件應(yīng)根據(jù)品類、型號及使用次序堆放在平整干燥的場地上，防止構(gòu)件因受擠壓變形，潮濕環(huán)境腐蝕等影響構(gòu)件的質(zhì)量。

雙拼工字橫梁：鉆孔灌注樁澆筑養(yǎng)護完成后，并在樁頂切割一個平整的槽口，四周焊40cm高、1cm厚的加強鋼板，將工廠預(yù)加工的型號為I45a 雙拼工字鋼橫梁吊裝至加強鋼板，采用焊接臨時固定。

貝雷梁在安裝前先依照設(shè)計跨徑，在施工現(xiàn)場預(yù)先拼接成3m 倍數(shù)花架，待測量人員對樁位進行測量并標(biāo)注樁位軸線后，工人沿軸線逐步吊裝貝雷架，并在兩組貝雷架之間用預(yù)制好的花架安裝水平橫聯(lián)，并利用螺栓將兩者聯(lián)結(jié)固定。

工字鋼分配梁：分配梁長度為6m，根據(jù)設(shè)計采用I25 工字鋼，在貝雷梁頂部橫向安裝分配梁。

高強螺栓安裝時，螺栓孔位應(yīng)對齊，采用統(tǒng)一安裝方向，使得螺栓自由進入孔內(nèi)，不可猛烈敲擊；高強螺栓的安裝應(yīng)按一定的次序施擰，從中央向四周擰緊，當(dāng)日終擰完畢。

5 關(guān)鍵工序質(zhì)量控制要求

（1）鋼棧橋使用的全部鋼材材料必須滿足國標(biāo)質(zhì)量要求。

（2）人工挖孔樁每層開挖1.0m左右，及時用木?，F(xiàn)澆混凝土護壁，防止發(fā)生坍塌事故。樁護壁上段堅向筋按設(shè)計要求（φ8@200）將鋼筋伸入下段護壁內(nèi)，伸入長度應(yīng)滿足設(shè)計要求的長度。上下節(jié)護壁的搭接長度應(yīng)大于50mm。

（3）樁身混凝土要連續(xù)澆筑，依次成樁。如遇突發(fā)情況，如機械故障，發(fā)生堵管或?qū)Ч苓M水等情況，要立即采取措施處理，其間歇時間應(yīng)控制在混凝土初凝時間以內(nèi)，保證混凝土的和易性[4]。

（4）樁基灌注時，控制混凝土灌注的上升速率小于2m/h，水下澆筑提升導(dǎo)管時，應(yīng)避免碰撞鋼筋籠，防止其上浮。

（5）樁間剪刀撐焊接時，工人的技術(shù)水平直接影響鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量，焊工應(yīng)經(jīng)過專業(yè)考核，熟悉焊接業(yè)務(wù)，取得資質(zhì)后方可進行焊接工作。焊工停焊時間大于6個月，應(yīng)再次參加考試。

6 結(jié)語

根據(jù)施工設(shè)計方案，永泰縣小湯山生態(tài)主題公園鋼棧橋在工期范圍內(nèi)高標(biāo)準(zhǔn)完成了施工，經(jīng)檢驗驗收合格。本文主要闡述人工挖孔樁施工以及上部棧橋的安裝的主要技術(shù)節(jié)點，通過施工要點分析可見各環(huán)節(jié)施工工藝是否得當(dāng)直接影響工程最終質(zhì)量，針對項目提出了質(zhì)量控制的5點措施，為今后類似鋼棧橋設(shè)計施工提供較為完備的實際項目施工經(jīng)驗。