跨越通航河道貝雷架鋼便橋施工技術(shù)

左永發(fā)（中鐵十七局集團(tuán)上海軌道交通工程有限公司，上海 200135）

1 工程概況

鋼便橋位于蠡塘河沖積的河口三角洲內(nèi)，濟(jì)學(xué)路與濱河路交口南側(cè)，橋梁采用 12 m ＋ 24 m ＋ 12 m 跨越現(xiàn)狀約30 m 寬河道，橋面寬 9 m，橋面標(biāo)高 5.803 ～ 6.511 m（最高點(diǎn)位于 2 號(hào)橋墩處）；鋼便橋下部河道是澄湖混凝土公司進(jìn)出的唯一通道，屬等外級(jí)航道，航道凈空標(biāo)準(zhǔn)為 12 ×2.5 m ，由于便橋處通行船只較大且處于河道彎道處，航道凈寬要求按 18 m 控制，最高通航水位按 1.49 m 控制，梁底最低標(biāo)高按 4.25 m 控制。

橋梁主梁采用 48 m 長(zhǎng)國產(chǎn)加強(qiáng)貝雷梁（1.7 m 高桁架片），兩端直接放在混凝土蓋梁上，中間放置在橋墩上，橋后設(shè)置 6 m 長(zhǎng)橋臺(tái)搭板。主梁上設(shè)置分配梁，分配梁采用22 a 號(hào)熱軋普通工字鋼，間距按 83 cm ＋ 76 cm 布置。分配梁上設(shè)置橋面板，采用 12 # 熱軋普通工字鋼 +1 cm 厚花紋面板，縱梁間距 23.9 cm。兩片貝雷梁之間采用橫向連接組成標(biāo)準(zhǔn)梁組，貝雷梁上下分別增設(shè)加強(qiáng)弦桿。

2 施工方法

2.1 橋 臺(tái)

橋臺(tái)基礎(chǔ)為Φ1 000 mm 鋼管樁、壁厚 17 mm，鋼管樁樁樁內(nèi)設(shè)置鋼筋籠并澆筑混凝土，用來加固樁基礎(chǔ)；樁基礎(chǔ)上方澆筑 10 cm C 20 混凝土墊層，墊層上方施做鋼筋混凝土蓋梁、背墻及耳墻，背墻后方采用道渣回填，回填后上方施做搭板。

2.2 橋 墩

橋墩為橫向 2 排、縱向 4 排的Φ600 mm 鋼管群樁。

打樁用 DZP 90 振動(dòng)錘，75 t 履帶吊配合作業(yè)。縱向樁之間采用 20 # 槽鋼進(jìn)行剪刀撐及平聯(lián)聯(lián)結(jié)，橫向樁之間同樣采用 20 # 槽鋼進(jìn)行剪刀撐及平聯(lián)聯(lián)結(jié)，樁頂采用成品樁帽并加焊 1 cm 厚的翼板（8 塊）保證樁帽與鋼管連接可靠；在樁帽上方縱向放置鋼蓋梁 4 道 4 拼 25 # 工字鋼，橫向放置鋼蓋梁 1 道 10 拼 25 # 工字鋼，在鋼蓋梁上方放置貝雷梁（安裝加強(qiáng)弦桿），在貝雷梁上方放置 22 # 工字鋼分配梁，上方安裝新型橋面板 2 × 3 m。

DZP 90 振動(dòng)錘參數(shù)：電機(jī)功率 90 kW，靜偏心力矩470 Nm，振動(dòng)頻率 1 050 r/min，激振力 58 T，空載振幅10.2 mm，空載加速度 12.1 g，最大加壓力 16 T，最大拔樁力 25 T，外型尺寸長(zhǎng)（L）= 1.523 m，寬（W）= 1.25 m，高（H）2.33 m，總質(zhì)量 6 160 kg，振動(dòng)質(zhì)量 4 560 kg。

施工步驟如下。

第一步：提前施工 0 號(hào)橋臺(tái)，履帶吊在河道圍堰內(nèi)側(cè)起吊振動(dòng)錘施工 1 號(hào)橋墩鋼管樁。

鋼管樁定位放點(diǎn)及鋼管樁接樁操作比較困難，固采用臨時(shí)平臺(tái)進(jìn)行放樣、鋼管樁接樁及后續(xù)施工，臨時(shí)平臺(tái)采用貝雷架制作，采用兩組貝雷片中間插打臨時(shí)過渡鋼管樁，一端放置于河道圍堰上方，另一側(cè)放置于河道內(nèi)臨時(shí)鋼管樁上方焊接牢固，在貝雷梁上焊接 1 號(hào)橋墩的限位槽鋼，以確定鋼管樁的位置。

第二步：拼裝第一跨貝雷梁（安裝加強(qiáng)弦桿），安裝好分配梁，鋪設(shè)好橋面板，履帶吊坐于第一跨鋼便橋上起吊振動(dòng)錘施工 2 號(hào)橋墩過渡鋼管樁。因第二跨為 24 m，該跨跨度較大，施工難度較高，需插打臨時(shí)過渡樁，且履帶吊的最大安全旋轉(zhuǎn)半徑為 15 m，在施工 2 號(hào)橋墩時(shí)履帶吊需在鋼便橋上施工，所以臨時(shí)過渡樁的承載力需進(jìn)行驗(yàn)算，通過驗(yàn)算，過渡樁需打設(shè) 4 根鋼管樁，分別為兩根 1 000 mm，壁厚為 12 mm，長(zhǎng)度為 24 m 的鋼管樁，兩根 610 mm，壁厚為 10 mm，長(zhǎng)度為 24 m 的鋼管樁。

當(dāng)臨時(shí)鋼管樁施工完成后，在鋼管樁樁頂采用氣割制作安放 60 # 雙拼 H 型鋼的槽位，安放 60 # 雙拼 H 型鋼，安放完成后，安放含加強(qiáng)弦桿的貝雷梁，在貝雷梁上方放置 22 #工字鋼分配梁，上方安裝新型橋面板。

2012年，按照加快實(shí)施最嚴(yán)格水資源管理制度試點(diǎn)相關(guān)要求，上海市水務(wù)局組織編制了 《上海市水資源管理系統(tǒng)實(shí)施方案》，啟動(dòng)了新一輪水資源管理系統(tǒng)建設(shè)，一是在已有水資源監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化完善信息采集，形成與實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度相適應(yīng)的水資源監(jiān)控能力；二是建立市區(qū)兩級(jí)水資源管理應(yīng)用系統(tǒng)，進(jìn)一步增強(qiáng)支撐水資源定量管理和對(duì)“三條紅線”執(zhí)行情況進(jìn)行考核的能力。

打樁時(shí)鋼管的垂直度是控制的關(guān)鍵，一般用兩臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)隨時(shí)調(diào)整鋼管的垂直度，2 臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)拉力方向和吊機(jī)吊桿方向均為 12° 夾角，當(dāng)偏向某一方向時(shí)，另兩個(gè)方向則施加拉力予以調(diào)整。

第三步：按第一步施工順序施工 3 號(hào)橋臺(tái)的鋼管樁及橋臺(tái)。

2.3 主 梁

貝雷桁架分為兩種組織形式，分別采用雙排單層聯(lián)結(jié)和三排單層聯(lián)結(jié)。

第一跨：該跨長(zhǎng)度為 12 m，共使用 18 片貝雷桁架，安放時(shí)按 2 m ＋ 3 m ＋ 3 m ＋ 2 m ＋ 3 m ＋ 3 m ＋ 2 m 擺放貝雷梁。首先單片貝雷桁架由 4 片標(biāo)準(zhǔn)貝雷片拼裝而成的貝雷梁（12 m），在其上下各安裝加強(qiáng)弦桿；待拼裝完成 18 片貝雷桁架后，采用寬度為 0.45 m 的支撐架將 2 片貝雷桁架連接為整體，制作為雙排單層貝雷梁，制作該貝雷梁3 組；采用寬度為 0.9 m 的支撐架將 3 片貝雷桁架連接為整體，制作為三排單層貝雷梁，制作該貝雷梁 4 組。

第二跨：該跨長(zhǎng)度為 24 m，共使用 18 片貝雷桁架，安放時(shí)按 2 m ＋ 3 m ＋ 3 m ＋ 2 m ＋ 3 m ＋ 3 m ＋ 2 m 擺放貝雷梁。首先單片貝雷桁架由 8 片標(biāo)準(zhǔn)貝雷片拼裝而成的貝雷梁 5 m ＋ 3 m，在其上下各安裝加強(qiáng)弦桿；待拼裝完成 18 片貝雷桁架后，采用寬度為 0.45 m 的支撐架將 2 片貝雷桁架連接為整體，制作為雙排單層貝雷梁，制作該貝雷梁3 組；采用寬度為 0.9 m 的支撐架將 3 片貝雷桁架連接為整體，制作為三排單層貝雷梁，制作該貝雷梁 4 組。

每排各貝雷片之間用帶保險(xiǎn)插銷的銷子聯(lián)結(jié)，上下弦全部加設(shè)加強(qiáng)弦桿，弦桿與貝雷片由弦桿螺栓聯(lián)結(jié)。左右兩排每節(jié)貝雷片之間設(shè)置支撐架加以穩(wěn)固，置于每節(jié)貝雷片頂面中央之水平位置，用支撐架螺栓與貝雷片聯(lián)結(jié)。

分配梁的安放按照 83 cm ＋ 76 cm 擺放。分配梁分為兩種，一種為帶螺栓孔的 22 # 工字鋼，該分配梁的作用包含支撐、固定橋面板及安裝波形護(hù)欄等作用；另一種為普通22 # 工字鋼，該分配梁的主要作用為支撐作用，每根分配梁采用專業(yè)夾具固定牢固。分配梁上方安裝成品橋面板，該橋面板為 12 # 的槽鋼及 1 cm 的花紋鋼板，每塊橋面板在安裝好后，均為獨(dú)立橋面板，不會(huì)出現(xiàn)普通橋面板受力不均勻的現(xiàn)象。

3 貝雷梁、支架及基底應(yīng)力檢算

鋼便橋驗(yàn)算以 24 m 跨度作為計(jì)算模型，上部為貝雷片上層式結(jié)構(gòu)，下面主要就貝雷梁、承重梁、鋼管樁驗(yàn)算穩(wěn)定性。

有關(guān)技術(shù)參數(shù)：每片貝雷梁承重彎矩為 97.5 t/m，汽車荷載按 150 t 計(jì)，鋼管外徑D= 610 mm，內(nèi)徑d= 590 mm。

3.1 荷載確定

按 24 m 跨度計(jì)算橋面均布荷載。面板（10 mm 厚花紋板、12 # 的槽鋼、2 × 3 m/塊）：自重 36 × 0.895 t =32.22 t，加上護(hù)欄等配件按 40 t 計(jì)算；“321”貝雷桁梁（1.5 m 寬、3 m 長(zhǎng)）的貝雷片單片重 270 kg，加上配件，24 m 跨度共重：67 t；分配梁及承重梁 24 m 寬度共重：12.08 ＋ 10.51 ＋ 1.2 = 23.79 t ，約 24 t，則該跨梁重 40 ＋67 ＋ 24 = 131 t。

3.2 貝雷梁跨度檢算

實(shí)際跨度取L=24 m；（60L/2+5.45L/8）/8=92.04（t/m）；因 92.04 ＜ 97.5，滿足要求。

3.3 鋼管支架檢算

3.3.1 鋼管的力學(xué)性能

3.3.2 鋼管承受壓力檢算

4 鋼管樁容許承載力檢算

根據(jù)工程勘探報(bào)告，入土深度地層如下：0.5 m 淤泥+ 4 m 粉土 + 7 m 淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土 + 5 m 黏土。淤泥極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值取 15 kPa，粉土極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值取 60 kPa，淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土極限側(cè)阻力取 30 kPa。樁端土極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值取 200 kPa。

上述數(shù)據(jù)根據(jù)相關(guān)取值，則樁的承載力：

最不利情況為 2 根樁承受設(shè)計(jì)荷載，每根樁的計(jì)算荷載：（1 000/2+5.45×24/2）=565.4 kN。

以上合計(jì)：632.7 kN＞565.4 kN。

鋼管樁入土需要 16 m，水深 4 m，樁頂高出潮水位2.5 m 鋼管總長(zhǎng)為 24 m，能夠滿足鋼便橋承載力要求。

5 結(jié) 語

（1）鋼便橋安拆方便快捷，一次性耗材少，成本相對(duì)較低，無污染；

（2）施工過程中安全交底和防護(hù)工作要到位；

（3）使用過程中要定期和不定期對(duì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)量、觀察和檢查；

（4）使用過程中要限制車速，不允許兩輛重型車輛同時(shí)在橋上運(yùn)行；

（5）鋼管樁垂直度是打樁過程中控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

（6）準(zhǔn)確的承載力取值為鋼管樁設(shè)計(jì)提供了可靠依據(jù)，只有鋼管樁基礎(chǔ)的承載力符合設(shè)計(jì)要求才能保證上部結(jié)構(gòu)滿足施工要求，同時(shí)對(duì)貝雷梁、工字鋼（分配梁）、槽鋼和面板做出準(zhǔn)確的驗(yàn)算，才能確保鋼便橋的整體安全。