跨河橋梁工程下部棧橋施工技術(shù)

申世久

（中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津市 300350）

棧橋在跨河橋梁工程施工中，施工難度比較大，要結(jié)合橋梁工程所處地域的水文條件、地質(zhì)條件等，從實(shí)際出發(fā)，制定有針對性的施工方案，才能保證施工質(zhì)量和施工的安全性[1]。棧橋的主要作用是為承擔(dān)運(yùn)輸通道和吊裝平臺，具有安裝拆卸便捷、經(jīng)濟(jì)適用等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用在跨河橋梁施工中，通過棧橋可代替水上船只的運(yùn)輸及一些機(jī)械設(shè)備，主要用在施工人員通行、施工材料運(yùn)輸、結(jié)構(gòu)吊裝、混凝土運(yùn)行等方面，對提升施工效率，降低施工勞動強(qiáng)度，克服雨季施工難度大有重要意義?；诖耍_展跨河橋梁工程下部棧橋的施工技術(shù)研究就顯得尤為必要。

1 工程概述

濱玉公路改建工程還鄉(xiāng)河分洪道大橋橋梁工程位于濱玉公路K33+163處，跨越還鄉(xiāng)河分洪道，橋梁全長247m。橋梁采用先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力小箱梁結(jié)構(gòu)形式?？鐝讲贾脼椋海?×30 m）+（4×30 m）共2聯(lián)。

斷面布置：橋梁由左右兩幅橋組成，橋梁整體橫斷面布置為：2 m（人行道）+15 m（機(jī)動車道）+0.5 m（防撞護(hù)欄）+1.5 m中央分隔帶+0.5 m（防撞護(hù)欄）+0.5 m（防撞護(hù)欄）+15 m（機(jī)動車道）+2 m（人行道），全寬36.5 m。還鄉(xiāng)河分洪道大橋橫截面圖見圖1。

圖1 還鄉(xiāng)河分洪道大橋橫截面圖（mm）

橋梁上部結(jié)構(gòu)：30 m預(yù)應(yīng)力小箱梁，梁高1.6 m，梁頂寬2.4 m，每幅橋中梁4片，邊梁2片，橫向共計(jì)布設(shè)6片，全橋共計(jì)中梁64片，邊梁32片。

橋梁下部結(jié)構(gòu)：下部結(jié)構(gòu)不連接，按照兩幅橋進(jìn)行設(shè)計(jì)。0#、8#為雙排8根Φ1.2 m鉆孔灌注樁，其余為3根Φ1.5 m鉆孔灌注樁。橋墩采用樁基接承臺柱形方墩。還鄉(xiāng)河分洪道大橋縱斷面圖如圖2所示。

圖2 還鄉(xiāng)河分洪道大橋縱斷面圖（mm）

2 工程特點(diǎn)和重難點(diǎn)

受到季節(jié)性因素的影響，需要本工程在施工中跨年度施工，跨越雨季和冬季。尤其是在雨季，該河流河面水位會上漲1 m～2 m。需要綜合考慮施工總體平面布置和施工順序，主要涉及工程的總體進(jìn)度及工程成本控制，合理安排各道施工工序和施工進(jìn)度計(jì)劃是施工的核心內(nèi)容。還鄉(xiāng)河分洪道大橋橋梁工程所在河流段，多年未清淤泥，其底部均有黑色淤泥，平均厚度在3 m～4 m之間，需要管樁插入較大深度，灌注樁護(hù)筒插入深度加長和厚度加厚，大大提升了施工的難度。

3 總體施工方案

本工程地處天津市寧河區(qū)，按照工程設(shè)計(jì)形式及交通要求，結(jié)合工程總體進(jìn)度，為保證施工質(zhì)量，在預(yù)訂工期內(nèi)完成施工任務(wù)，需要在橋東側(cè)修建施工輔道，橋梁基礎(chǔ)為普通灌注樁形式，并在墩位處修建水中施工平臺，以滿足正常施工作業(yè)和施工人員及車輛通行的要求。

輔道作為分洪道兩側(cè)河堤的相互連接，搭設(shè)寬為6 m，長為300 m，水中部分棧橋的長度超過240 m。在具體施工中，為便于水中下部結(jié)構(gòu)施工，計(jì)劃每2排灌注樁之間修建1座施工平臺，共修建40 m長，35 m寬平臺4個(gè)；40 m長，10 m寬平臺1個(gè)。棧橋及施工平臺示意圖如圖3所示。

圖3 棧橋及施工平臺示意圖（m）

4 下部棧橋施工技術(shù)在跨河橋梁工程的應(yīng)用要點(diǎn)

4.1 鋼管樁受力分析及搭設(shè)

施工通道橋極限荷載來源：①混凝土罐車：本工程施工用12 m3混凝土罐車自重20 T，最大載量12方混凝土重量29 T，合計(jì)約50 T。②70 T汽車吊：70 T汽車吊自重約70 T。需進(jìn)行承載力驗(yàn)算。

現(xiàn)場實(shí)際布樁樁距較近，各單樁以均衡受壓狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算：

最大重量G=70T

平臺承受重量為：g1=G/(12 m×10 m)=0.58T/㎡=6 kN/㎡

工字鋼、方木自重：g2=2 kN/㎡

總驗(yàn)算荷載：g=1.2(g1+g2)=9.6kN/㎡

單樁受壓力:N=1.1×5×g=53kN

單樁承載力:

式中:P——單樁阻力，kN；U=2.1 m——樁周長；hi=8 m——各土層厚度；fiy=15 kpa——各土層極限摩阻力；（亞黏土層）Ry=800 kpa——樁尖處單位面積極限阻力；（亞黏土層）

P=0.942×8×15+0=113.04 kN

P＝113.04kN＞N=53 kN

鋼管樁單樁承載力滿足結(jié)構(gòu)受力要求。

鋼管樁由螺旋管樁制作而成，制作完成之后，需進(jìn)行系統(tǒng)檢查，嚴(yán)禁存在任何質(zhì)量缺陷，如裂紋、夾渣等[2]。此外，還要按照工程特性，選擇符合國家標(biāo)準(zhǔn)的焊接材料。為防止鋼管樁在插打過程中產(chǎn)生彎曲變形，可將鋼管樁端部再制作成錐形，提升鋼管樁的剛度和樁端承載力。為保證鋼管樁施工質(zhì)量，需要嚴(yán)格做好以下幾點(diǎn)：

第一，在開始焊接之前，需要結(jié)合焊接件實(shí)際情況，做好清理工作，保證焊縫周圍約30 cm的區(qū)域中沒有雜物。

第二，多層焊效果比較好，因此，在本工程施工中，就采用了此種焊接方法，一層焊接完成后，要進(jìn)行清渣作業(yè)，然后進(jìn)行下一層焊接，保證焊接質(zhì)量，盡量錯開焊接接頭。

第三，鋼管樁對口拼裝是焊接的前提條件，為保證焊接質(zhì)量，盡量選擇埋弧焊，對稱施焊，避免發(fā)生焊接變形。

檢查時(shí)要保證表面沒有氣孔、裂紋、弧坑、夾渣等。如果存在焊瘤必須用打磨機(jī)磨平處理，保證焊縫高度誤差不超過3 mm[3]，鋼管樁管節(jié)外形尺寸允許偏差如表1。

表1 鋼管節(jié)外形尺寸允許偏差

鋼管樁制作完成之后，需進(jìn)行檢驗(yàn)驗(yàn)收，確認(rèn)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)要求之后，才能進(jìn)行下一道工序施工。

4.2 棧橋支撐體系施工

本工程棧橋支撐體系采用直徑為630 mm的圓管樁作為樁基礎(chǔ)，沿著橋梁縱向每排間距為5 m布置，橫橋向鋼管樁間距為1.2 m，圓管樁因河床斷面變化的影響樁長有可能略有所不同，每排樁的圓管樁按受力相同考慮，每根樁打入河床里土內(nèi)8.0 m。鋼管樁頂面高于水面2 m，用以在鋼管樁之間焊接剪刀撐，采用16#槽鋼做剪刀撐連接。再考慮到水深及河底下部淤泥層厚度，單根鋼管樁的總長度為20 m[4]。利用震動錘對棧橋樁基礎(chǔ)進(jìn)行打樁，兩側(cè)同步錘擊，確保樁的垂直度，相臨兩樁的接口采用焊接方式，且還須焊接4塊加勁肋對稱布置在焊口兩側(cè)，增加穩(wěn)定性，以防焊口開裂。

棧橋鋼管樁沿橋橫向布置I7b#工字鋼作為主梁布置于每排鋼管樁上，縱梁采用I3a#工字鋼，間距為0.5 m，然后采用Φ22鋼筋將所有縱向工字鋼進(jìn)行焊接，Φ22鋼筋間距3 m，以保證平臺整體穩(wěn)定性，最后在工字鋼平面上鋪設(shè)20 mm鋼板。鋪設(shè)橫梁之前需對所有圓管樁的頂面標(biāo)高進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)整，以減小打樁時(shí)的標(biāo)高誤差，打完樁后在樁頂面割除兩個(gè)豁口，并將橫向分配梁放入豁口中[5]，棧橋支撐體系縱斷面圖如圖4。

圖4 棧橋支撐體系縱斷面構(gòu)造圖

在鋪設(shè)之前，對選擇的工字鋼進(jìn)行詳細(xì)檢查，確認(rèn)達(dá)到設(shè)計(jì)要求之后，才能進(jìn)行鋪設(shè)。如果存在變形、破損、扭曲、缺角等，嚴(yán)禁使用，避免影響總體施工質(zhì)量。結(jié)合施工實(shí)際，用Φ22的鋼筋加設(shè)橫向連接在縱梁工字鋼之間，以防工字鋼傾覆，同時(shí)可確?？v梁的穩(wěn)定。

4.3 棧橋基礎(chǔ)施工

橋梁工程所有基礎(chǔ)都采用直徑為630 mm的鋼管樁施工，長度在12 m～16 m之間，入土深度不得小于8 m，每根鋼管樁之間的橫向間距控制在1.2 m左右，縱向間距控制在5 m左右[6]。橫向頂樁用17b#工字鋼作為橫梁，通過16#槽鋼剪刀撐相互連接，縱向頂面則采用12 m長，I3a#工字鋼交叉擺放作為總梁，工字鋼間距控制在0.5 m左右，頂部用間距為3 m、直徑為22 mm的鋼筋橫向連接，管樁橫向連接示意圖如圖5所示，縱梁橫向連接布置示意圖如圖6所示。

圖5 管樁橫向連接示意圖

圖6 縱梁橫向連接布置示意圖

4.4 棧橋橋面施工

本棧橋最大設(shè)計(jì)運(yùn)輸荷載為70 T，橋面寬度為6 m，長240 m。橋面采用6 m×2 m×2 cm鋼板鋪面，采用螺栓固定兩端，連接順暢便橋，以保證行車平穩(wěn)，順暢通行，工程車輛通行時(shí)由信號人員負(fù)責(zé)指揮通過，不能超過棧橋荷載[7]。護(hù)欄用鋼管扶手，焊成1.5 m高的簡易護(hù)欄，固定在縱向型鋼上，用黃黑油漆刷好，起到警示作用。鋼管樁平面布置圖如圖7所示。

圖7 鋼管樁平面布置圖（m）

4.5 棧橋荷載試驗(yàn)

棧橋施工完成后，為了確保承載力達(dá)到設(shè)計(jì)承載力的要求，確保使用安全，對鋼棧橋進(jìn)行靜載試驗(yàn)和動載試驗(yàn)。

根據(jù)棧橋設(shè)計(jì)承載力70 T的要求，靜載試驗(yàn)采取在一個(gè)墩位墩頂，堆放一定數(shù)量橋面板，通過計(jì)算每片橋面板的重量，按照設(shè)計(jì)承載力1.5倍堆放荷載[8]。動載試驗(yàn)通過在棧橋上按照設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)讓車輛來回試運(yùn)行。在試驗(yàn)過程中對棧橋的監(jiān)控量測，通過反饋的量測數(shù)據(jù)進(jìn)行理論分析，判定棧橋的施工安全系數(shù)，確保棧橋運(yùn)行施工過程中的安全。經(jīng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)對應(yīng)，棧橋荷載試驗(yàn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

4.6 棧橋沉降觀測

棧橋荷載主要為吊車、混凝土運(yùn)輸車、鉆機(jī)等施工機(jī)械設(shè)備。在荷載作用下棧橋的沉降及變形通過布設(shè)觀測點(diǎn)進(jìn)行觀測。棧橋共設(shè)置觀測點(diǎn)10個(gè)，布置于橫梁工字鋼上[9]。棧橋觀測安排：①棧橋施工完畢后，在棧橋上布設(shè)觀測點(diǎn)（將鋼筋焊接于工字鋼上），測量各個(gè)觀測點(diǎn)標(biāo)高，記錄標(biāo)高數(shù)據(jù)。②每次測量觀測點(diǎn)標(biāo)高后，將觀測記錄進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)標(biāo)高變化判斷棧橋在荷載作用下的沉降量，驗(yàn)算荷載作用下的穩(wěn)定性，以確保施工的安全性。

4.7 施工注意事項(xiàng)

首先，為確保鋼管樁施工時(shí)樁軸線的精準(zhǔn)，樁位順直，單樁樁位把控在5 cm以下。故此，在沉樁時(shí)，橋墩處水位深，測量人員采用導(dǎo)向框架控制樁位，并跟蹤放樣，框架樁位要大于樁徑2 cm～3 cm。

其次，沉樁開始時(shí)，將樁吊起平穩(wěn)落水，確保樁軸垂直。其中，若發(fā)現(xiàn)樁軸傾斜及樁位偏差較大，需拔樁重打，以確保樁基穩(wěn)定性。

5 結(jié)束語

綜上所述，本文結(jié)合工程實(shí)例，分析了跨河橋梁工程下部棧橋的施工技術(shù)，結(jié)果表明，棧橋是跨河橋梁工程施工的主要內(nèi)容。案例工程棧橋支撐體系采用直徑為630 mm的圓管樁作為樁基礎(chǔ),縱向每排間距為5 m布置，橫橋向鋼管樁間距為1.2 m,橫向頂樁用17b工字鋼作為橫梁，通過16#槽鋼剪刀撐，經(jīng)荷載試驗(yàn)，受力均滿足工程要求，最大限度上保證棧橋施工質(zhì)量及結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在保證施工效率和安全性的基礎(chǔ)上，降低勞動強(qiáng)度。且為跨河橋梁工程施工積累經(jīng)驗(yàn)，值得類似工程借鑒。