鋼棧橋技術(shù)應(yīng)用于高速公路跨海大橋工程的施工工藝

彭航行

摘要：在介紹杭甬復(fù)線寧波一期高速公路工程二標(biāo)段修建威?；ネ⒔粯蚝屯８呒軜虻墓こ谈艣r基礎(chǔ)上，簡述了鋼棧橋的設(shè)計思路和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)闡述了鋼棧橋布置和結(jié)構(gòu)型式，從鋼棧橋施工準(zhǔn)備、施工方法、施工工藝流程、下部結(jié)構(gòu)施工、上部結(jié)構(gòu)施工等方面闡述全過程施工工藝，為同行業(yè)技術(shù)人員提供了鋼棧橋施工經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：高速公路；跨海大橋；鋼棧橋技術(shù)；施工工藝

1? ?工程概況

杭甬復(fù)線寧波一期高速公路工程是杭州灣地區(qū)環(huán)線并行線G92N的重要組成部分。路線起訖點分別是杭州和寧波，控制點為杭州、慈溪和寧波。該項目位于杭州灣南岸、長三角南翼，與國家高速公路網(wǎng)中的杭州灣跨海大橋銜接，建成后將大大縮短長三角南翼與北部地區(qū)的上海、嘉興、蘇州、湖州等城市之間的時空距離，是省際之間及長三角城市群之間的快速通道。

杭甬復(fù)線寧波一期高速公路工程二標(biāo)段的起點樁號為K37+920，終點樁號為K40+520，主線總長2600m。標(biāo)段內(nèi)設(shè)有路基471m，收費站1處，互通式立交1處，主線大橋2座。這2座主線大橋分別是威海互通立交橋和威海高架橋。

威?；ネ⒔粯蚝屯８呒軜蛭挥阪?zhèn)海區(qū)威海路沿海岸線向西北方向延伸，全部位于灘涂區(qū)域，退潮時為灘涂，漲潮時最高水位3.7m。該項目所處的地質(zhì)、水文、氣候條件復(fù)雜，建設(shè)期間除了受強潮汐的影響外，每年7～9月份臺風(fēng)肆虐，還伴隨著狂風(fēng)、暴雨和風(fēng)暴潮。該項目所在區(qū)域為漁民漁業(yè)養(yǎng)殖張網(wǎng)區(qū)，施工過程需考慮漁民捕魚期的安全。通過分析各種不利因素所造成的影響，考慮工程造價和實際需求，決定采用鋼棧橋施工方案進行施工，以保證該項目施工的順利進行，為緩解寧波各區(qū)縣及舟山群島的交通壓力提供有利保障。威海互通立交橋和威海高架橋平面布置如圖1所示。

2? ?鋼棧橋的設(shè)計

2.1? ?設(shè)計思路

杭甬復(fù)線寧波一期高速公路二標(biāo)段的威?；ネ⒔粯蚝屯８呒軜蚓璐钤O(shè)鋼棧橋和鉆孔作業(yè)平臺。由于地理環(huán)境復(fù)雜，鋼棧橋和作業(yè)平臺易受潮水、臺風(fēng)、荷載等因素影響，會造成鋼棧橋結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)斷裂等事故，可導(dǎo)致鋼棧橋或作業(yè)平臺坍塌。因此在施工前需要對鋼棧橋的設(shè)計和施工進行安全風(fēng)險評估。通過對安全風(fēng)險的摸排與評估，提出合理建議，有助于提高施工過程中的安全管理水平，同時也有助于該項目在完成施工任務(wù)的同時，提高經(jīng)濟效益，達(dá)到提質(zhì)增效的目的。

2.2? ?設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

荷載等級為汽車-超20級。主線橋驗算荷載為50t汽車+100t履帶起重機（實際采用的最大車輛組合）。匝道橋驗算荷載為200t履帶起重機+單片鋼梁60t（估算）。棧橋頂標(biāo)高為+6.5m，鋼管樁頂標(biāo)高為+4.29m，設(shè)計略高于百年一遇洪水水位（+3.53m加壅水、浪高0.5+4.03m）。

鋼棧橋標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)劃分為2孔24m、3孔36m、4孔48m、5孔60m、7孔84m、8孔96m；每聯(lián)鋼棧橋長度設(shè)置時，需確保貝雷主梁轉(zhuǎn)彎半徑與主橋平曲線相符合。為確保鋼棧橋整體的穩(wěn)定性，在每聯(lián)端頭設(shè)置雙排制動墩和伸縮縫。

鋼棧橋橋面按標(biāo)準(zhǔn)化要求分為人行道和車行道，實行人、車分離，以黃色警戒線標(biāo)識，其中人行道寬度為1m。整個鋼棧橋施工區(qū)域?qū)嵭蟹忾]化管理并設(shè)置門禁系統(tǒng)，所有人員、車輛通過指紋和車牌號識別進入鋼棧橋，并形成記錄。鋼棧橋設(shè)計行車速度為15km/h，限寬6.5m。主線及引線鋼棧橋限載110t，匝道橋限載140t。鋼棧橋全線貫通并與S3標(biāo)段鋼棧橋相連，確保施工材料、設(shè)備到達(dá)各個墩位處。

3? ?鋼棧橋的布置和結(jié)構(gòu)型式

3.1? ?鋼棧橋布置

鋼棧橋起點位于L匝道第2聯(lián)附近，沿L匝道右側(cè)下穿化工管廊預(yù)留口，上跨防浪堤后在褲衩區(qū)左、右分開。左側(cè)沿B匝道曲線外側(cè)直至濱海1號高架橋主線，右側(cè)沿A匝道曲線外側(cè)布置，直至主線加寬處并與主線鋼棧橋相連。威?；ネ⒔粯蛑骶€與濱海1號高架橋的鋼棧橋相通，位于線路左側(cè)，匝道橋的鋼棧橋位于匝道中心線曲線之外，L匝道至B匝道至主線是運輸?shù)闹鞲傻?，于K1+000處增設(shè)支線鋼棧橋1處并與主線鋼棧橋連接，其標(biāo)準(zhǔn)與主線鋼棧橋相同。

3.2? ?鋼棧橋結(jié)構(gòu)型式

鋼棧橋基礎(chǔ)采用螺旋鋼管樁，一般墩采用?710mm×8mm鋼管樁，雙排墩采用?630×8mm 鋼管樁，鋼管樁之間采用?273×6mm的鋼管和雙拼的[20a槽鋼進行焊接固定，以加強樁基礎(chǔ)的整體穩(wěn)定性。鋼管樁頂部的承重梁用于安裝鋼棧橋的縱向貝雷梁，采用雙拼的Ⅰ45a型工字鋼制作，單根長度為9m。

貝雷梁的主桁架采用321型標(biāo)準(zhǔn)鋼桁架拼裝，每片鋼桁架長3m，高1.5m，材料為16Mn，質(zhì)量為270kg。主線橋鋼桁架橫向間距布置為90m+135m+90m+135m+90m+

135m+90m，匝道橋鋼桁架橫向間距布置為2×45m+165m+2×45m+165m+90m+165m+90m。貝雷梁上部的鋼橫梁采用Ⅰ22a熱軋普通工字鋼，每根長度為9m。鋼橫梁下部與貝雷梁上弦桿采用抱箍固定，鋼橫梁在縱向每隔75cm布設(shè)1根?？v梁即橋面板，采用鋼板與鋼橫梁焊接。

貝雷梁的豎向支撐架用于2片相鄰鋼桁架的橫向連接，在2片相鄰鋼桁架端部設(shè)置，鋼桁架的連接間距為 90cm。豎向支撐架采用支撐架螺栓及螺母與鋼桁架連接，連接時將其空心圓錐套筒插入鋼桁架弦桿端或支撐架豎桿螺栓孔內(nèi)，使用支撐架螺栓固定，以加強鋼桁架的整體性。支撐架螺栓用于固定支撐架與鋼桁架之間的連接，與支撐架配套使用，每根支撐架匹配4根支撐架螺栓。

相鄰的鋼桁架采用桁架銷連接。桁架銷的銷錐端有1個小孔，用于插保險銷；另一端有1個導(dǎo)向凹槽，其方向與保險銷孔相同。在安裝時如果看不見銷孔，可借助凹槽確定銷孔方向，以順利插入保險銷。桁架銷材料為30CrMnSi，直徑為49.5mm，質(zhì)量3kg。鋼棧橋橫截面如圖2所示。

4? ?鋼棧橋的施工工藝

4.1? ?施工準(zhǔn)備

鋼棧橋搭設(shè)前，完成其對海堤破壞的安全評估及恢復(fù)方案，取得產(chǎn)權(quán)單位的施工許可。技術(shù)部門至少提前2周向物資管理部門提交材料計劃，提前1周進行預(yù)拼裝、預(yù)焊接，并臨時存儲于材料存放場備用。每個作業(yè)面預(yù)拼及存放場地不小于1000m2，使用前用特制運輸車轉(zhuǎn)運到現(xiàn)場。

所需的位架、臨時作業(yè)平臺提前加工完成備用。作業(yè)點附近配備800kVA變壓器1臺，并配備315kW發(fā)電機各1臺。測量人員完成導(dǎo)線復(fù)測加密，并在鋼棧橋附近設(shè)置臨時加密點，測設(shè)鋼棧橋位置及走向。

4.2? ?施工方法

整個海域施工區(qū)域基本處于灘涂區(qū)，無法采用打樁船施工，整個鋼棧橋的施工均采用單工作面逐步推進的方式進行作業(yè)。根據(jù)實際情況及施工進度，適當(dāng)增加施工機械，同步進行作業(yè)平臺施工，為樁機進場奠定基礎(chǔ)[1]。

4.3? ?施工工藝流程

鋼棧橋的施工工藝流程如下：施工準(zhǔn)備（含原材料進場、鋼構(gòu)架加工、樁位測量放樣）→安裝導(dǎo)向架（測量配合）→鋼管樁下沉（含測量定位、打樁設(shè)備和鋼管就位）→鋼管樁平聯(lián)牛腿施工→樁頂橫梁架設(shè)（含測量放樣）→貝雷梁結(jié)構(gòu)安裝→橋面鋼板鋪設(shè)→欄桿等附屬設(shè)施施工（包括測量放樣）。

4.4? ?鋼棧橋下部結(jié)構(gòu)施工

鋼管樁基礎(chǔ)施工包括鋼管樁后場加工運輸和前場“釣魚法”沉樁施工。鋼管樁插打前，必須采用無明顯缺陷、無變形的鋼管樁。采用起重機配合振動錘施工。

4.4.1? ?鋼管樁下沉

首先使用起重機將導(dǎo)向架放至樁位處，然后起吊鋼管樁，同時由測量員指揮精確定位，并復(fù)核導(dǎo)向架位置及鋼管樁垂直度。測量員復(fù)核導(dǎo)向架位置及鋼管樁垂直度滿足設(shè)計要求后，起重機主鉤脫離鋼管樁，打沉鋼管樁至設(shè)計標(biāo)高。鋼管樁以貫入度控制為主，貫入量小于5cm/min時持荷5min，鋼管樁無明顯下沉即可停止振動。

在打設(shè)鋼管樁的過程中，要不斷檢測樁位與樁的垂直度，發(fā)現(xiàn)偏差要及時糾正。鋼管樁沉樁質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

4.4.2? ?鋼管樁接樁

由于起重機能力有限，超長鋼管樁需分2次打設(shè)、1次前場接樁，在接樁時下節(jié)樁的打剩高度，應(yīng)留出使接樁容易就位的高度。為了便于焊接作業(yè)，下節(jié)樁應(yīng)提供良好的焊接作業(yè)位置和操作姿勢。一般下節(jié)樁的打剩高度以位于導(dǎo)向架以上50～80cm為宜。

鋼管接長時必須先將接頭切割整齊，管節(jié)對口應(yīng)保持在同一個軸線上。在保證接口對接完好后，進行周邊滿焊，并在每一接頭外貼焊6塊厚度為8mm的加強鋼板。下節(jié)樁打入后，應(yīng)檢查下節(jié)樁的上端是否變形，如有損傷，可用千斤頂或其他方法加以修復(fù)。

在上節(jié)樁就位之前，要掃除上節(jié)樁接頭開口部位在搬運及吊裝作業(yè)中附著的泥土，有變形的修正后再就位。此外，現(xiàn)場接頭焊接完畢后，應(yīng)留有大約1min的焊口冷卻時間，然后再進行打樁作業(yè)。在打樁作業(yè)過程中，盡量避免長時間中斷作業(yè)。

4.5? ?鋼棧橋上部結(jié)構(gòu)施工

4.5.1? ?鋼棧橋主梁及分配梁施工

鋼棧橋主梁采用貝雷梁架設(shè)。在架設(shè)貝雷梁之前，先根據(jù)圖紙?zhí)崆霸诩庸龅仄唇映砷L3m倍數(shù)的單層排架體，再使用起重機安裝成貝雷梁。將拼裝好的貝雷梁使用平板車運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，將擬安裝的貝雷梁抬起，放在已安裝好的貝雷梁后面，并與其成一直線[2]。

2名作業(yè)人員用木棍穿過節(jié)點板，將貝雷梁前端抬起。下弦銷孔對準(zhǔn)后插入銷栓，然后再抬起貝雷梁后端，插入上弦銷栓并設(shè)保險插銷。用吊裝設(shè)備進行型鋼分配梁的安裝，吊裝設(shè)備按設(shè)計的間距安裝分配梁，并用騎馬螺栓予以固定。

4.5.2? ?鋼棧橋橋面系施工

單跨鋼棧橋上部結(jié)構(gòu)安裝完成后，進行橋面系施工。用汽車起重機吊裝單塊質(zhì)量約1.6t的橋面板，橋面板與縱梁采用U型螺栓固定，用于防止因溫度變化而引起的橋面翹曲起伏。最后安裝護欄立桿、護欄扶手和護欄鋼筋以及涂刷油漆。

4.5.3? ?欄桿及安全防護措施

鋼棧橋、鉆孔平臺屬于臨時結(jié)構(gòu)，為了行人安全，在橋面兩側(cè)設(shè)立欄桿，主鋼棧橋、匝道鋼棧橋以及支線鋼棧橋的欄桿采用1.2m的標(biāo)準(zhǔn)高度，欄桿從上至下布置3道鋼管制作的橫桿。欄桿涂裝采用紅白相間的警示油漆。

考慮到履帶起重機旋轉(zhuǎn)高度要求，平臺施工區(qū)域的3面采用0.9m+0.4m插口組合式護欄。上部的0.4m使用［8槽鋼加工制作，并根據(jù)需要進行局部降低，外觀同標(biāo)準(zhǔn)欄桿，作業(yè)平臺每側(cè)欄桿上各掛2個救生圈。

主鋼棧橋及匝道鋼棧橋分配梁工字鋼，在遠(yuǎn)離主體橋梁一側(cè)需超出橋面板65cm，用于欄桿焊接、臨時用電電纜、給水管道等平臺鋪設(shè)。電纜槽平臺凈尺寸50cm，在電纜及水管敷設(shè)完成后采用塑鋼電纜槽封閉覆蓋。鋼棧橋每隔50m設(shè)置一處安全警示燈，鋼棧橋兩側(cè)欄桿外每隔50m各掛設(shè)1個救生圈。

5? ?結(jié)束語

杭甬復(fù)線寧波一期高速公路工程二標(biāo)段的威?；ネ⒔粯蚝屯８呒軜虿捎娩摋蜻M行施工，搭設(shè)作業(yè)平臺，將海上施工變成“陸地施工”，以便降低施工成本，保障施工安全，使得該工程有序進行。鋼棧橋的應(yīng)用為跨海大橋的安全、質(zhì)量、進度、生態(tài)環(huán)保、文明施工等提供了切實的保障，可在相似項目施工中借鑒和推廣。

參考文獻

[1] 張波，彭啟明，陳倩，等.鋼棧橋施工技術(shù)分析[J].交通科

技與經(jīng)濟，2011，13（6）：4-9.

[2] 謝發(fā)良.淺談施工棧橋型式與棧橋結(jié)構(gòu)型式的選擇[J].價值

工程，2018，37（12）92-94.