长悬臂桩钢栈桥设计与架设施工要点

长悬臂桩钢栈桥设计与架设施工要点

张涛

远东国际租赁有限公司上海200000

摘要：钢栈桥作为有效解决水域桥梁施工期间水平运输需求的大型临时设施，钢栈桥设计施工的安全性、实用性、经济性越来越受到社会的关注。本文以某大桥钢栈桥设计施工为例，针对大桥的地质与水文条件，详细介绍了钢栈桥裸露河床地质及长悬臂钢管桩栈桥设计和施工要点，总结了一些具有实际工程意义的结论，以供类似工程参考。

关键词：钢栈桥；裸露河床；长悬臂桩；施工

0引言

随着社会经济的日益发展，国家对基础设施领域投资不断增加以及我国桥梁技术的不断发展，技术复杂的大型水上桥梁建设越来越多，在桥梁水中墩施工时，一般需修建钢栈桥作为运输通道，并依附钢栈桥搭设作业平台，实现由水中转为为陆地作业的目的，但钢栈桥设计施工往往受到水域地质、周边地貌、通航要求等因素的影响[1-3]。因此，本文某桥梁临时钢栈桥的设计和施工为例，总结了对裸露河床地质及高桩钢栈桥的设计和施工的一些经验。

1工程概况

某大桥位于江西景德镇地区，桥梁横跨昌江，距上游九景衢铁路桥1KM，桥梁起点桩号K1+280，终点桩号为K2+266，全桥长986m，采用分幅布置，每幅桥桥宽20.3m。桥跨布置为4×（4×35）m+（3×35）m（预制箱梁）+（72+125+72）m（连续刚构）+（1×35）m（预制箱梁），其中第六联跨越昌江航道，第18#~21#墩（72+125+72），其中19#、20#位于昌江水域中，为便于水中墩结构施工，拟修建一座连接昌江两岸的钢栈桥作为施工物资的运输通道，将水中转为陆地作业。

2水文地质条件

2.1水文条件

昌江为雨洪式河流，洪枯季节明显，每年4~6月为主要汛期，7~10月洪水一般由台风雨形成，洪水过程一般较尖瘦，洪水暴涨爆落，历时较短，一般为1~3天，枯水季节为12月~翌年4月。昌江正常水位22.5m，最大洪水位达34.5m，枯水季节水位21.5m，历年平均流量150m3/s、最大流量8600m3/s、最小流量1.28m3/s，正常水深为2.0-5.50m左右。

2.2地质条件

拟建桥梁位于昌江旸府滩村弯道处，江面宽约185m，河床高程约19.5m。江东岸大堤相邻青塘路高程约36m，西岸大堤高程约32m，主要为村庄及耕地。河床由于冲刷原因，基本无覆盖层，大部分河床直接裸露强风化千枚岩或中风化千枚岩。

2.3通航条件

昌江现状航道的技术等级为Ⅴ级双向通航河道，大桥桥区航道规划为300t级货船，最高通航水位+33.35m，通航孔净宽118m，净高10.55m。

3钢栈桥设计

本桥梁钢栈桥为上承式贝雷钢桥结构，设计荷载为挂车-80t级，设计时速5Km/h。钢栈桥设在主线桥路线上游与线路平行，栈桥桥面边缘离大桥结构边缘5.0m。钢栈桥里程为K1+960～K2+170，全长210m，跨径布置为3+9+12×8+21×2+12×4+9+3=210m，主跨经为12m，通航单孔跨径为21m，栈桥桥面宽度6米。为增加栈桥的整体稳定性，提高抗洪水冲击能力，栈桥设置五处制动墩，分别位于通航孔跨及两边跨。栈桥顶面标高根据20年水位及顺接青塘路要求设置为36m，桥面纵坡为1%。

栈桥采用φ630×10mm钢管桩排架作基础，排架纵向间距采用12m、18m组合，。横桥向设两根钢管桩，桩中心距为4.0m，纵横向桥高方向桩间设两道连接系，采用[20槽钢设置水平连接及剪刀撑连接。为保证桥梁整稳定性，在通航孔两侧及中间、桥台第一跨设四桩“板凳”基础，板凳纵横间距4m。桩顶承重梁采用两根2工40a工字钢，布置在钢管桩顶部槽口上。上部承重梁采用贝雷梁，共6片单层成3组贝雷梁，组间距为1.1m，贝雷梁上分配梁采用I25b工字钢，间距为75cm；上铺自制桥面板（I14+10mm钢板），栏杆采用[10槽钢，间距2m，中间穿两道Φ48镀锌管，红白油漆间隔涂刷，栈桥结构纵断面图见图1所示。

4钢栈桥施工

4.1钢管桩施工

栈桥采用整体推进法施工逐跨搭设，钢管桩打设采用50T履带吊、60型液压振动锤施工，焊接6m长导向架。陆地上钢管桩下沉采用钓鱼法施工，钢管桩平面位置及垂直度调整完成后，开始压锤，依靠钢管桩及打桩锤的重量将其压入土层，压锤过程中观测桩位和倾斜度及时调整偏差。钢管桩的最终入土深度采用桩底设计标高和最终贯入度双控的办法来确定，在钢管桩尚未达到桩底设计标高时，最后10击每击平法贯入度≤1.0mm，可停止打桩。水中钢管桩采用营孔法[4]，先利用用船舶采用冲击桩基进行钻孔，钻孔深度为深入河床中风化千枚岩5m，孔径800mm，经反循环清除孔内沉渣后灌注C30水下混凝土，最后利用振动锤将钢管桩插打进入混凝土中。

4.2钢管桩分节焊接

本桥钢管桩悬臂高度达15m，施工中无法一次性打入，钢管桩需二次对焊加高，管节间连接在采取水平缝对焊接的同时，采用6块20cm×10cm×1cm厚钢板竖向帮条焊，增加钢管的连接强度。

图1栈桥结构纵断面图

4.3桩间连接

每排钢管桩下沉到位后，增加桩的稳定性，进行桩之间连接系设置。连接系主要有节点板、水平撑、剪刀撑组成，水平撑采用φ480钢管，剪刀撑采用[20槽钢，节点板采用10mm厚钢板。在高度方向，横向设置两道连续系，上道连续系顶部水平撑距桩顶横梁0.5m，下道连接系底部水平撑在满足施焊时间的情况下尽可能的向河床面靠近，以减少钢管桩的自由长度。各水平撑水平撑间距2.7m，节点钢板竖直焊接在钢管外侧，每排不同钢管上的节点板安装时必须确保在同一平面内，以使水平连接杆、剪刀撑等安装后同排钢管受力均匀。

4.4、分配梁安装

钢管桩架设完毕后，经测量放线抄平后将上部多余钢管割除，在钢管桩顶开槽340×160mm，每个桩顶用4块10mm厚120mm长三角钢板焊接钢管桩上作为牛腿增加钢管受力面积，安装2I40a工字钢横梁控制好标高和平整度，用4块180*80*10mm钢板将工字钢与钢管桩固定，避免因横梁移动误差造成钢管桩受力不均匀，产生不均匀沉降。

4.4桥面及附属结构安装

横梁安装完毕后即可安装贝雷梁。贝雷梁预先在陆上或已搭设好的便桥上按每组尺寸拼装好，然后运输到位，经放线后安装在桩顶2I40横梁上，横桥向贝雷片二片一组，共三组。贝雷梁安装到位后，贝雷梁每组及相邻两组之间用剪刀撑（L75×75×5角钢）、支撑架用螺栓在每片贝雷梁的节点进行固定成整体，剪刀撑交叉处采用焊接。在横梁上焊接定位[10型钢型限位器固定贝雷梁。贝雷梁之间采用螺栓连接，螺栓连接与连接构件紧贴，外露丝口不应小于2口。

贝雷梁安装完毕后，形成整体承重系统后，可开始铺设I25b工字钢分配梁，分配梁间距0.75m，利用焊接槽钢与贝雷梁相连。分配梁安装后利用履带吊吊装桥面板至分配梁上，钢板与分配梁焊接固定，每块面板设置1cm的伸缩缝。栈桥栏杆高1.2m，[10槽钢立柱间距2米，焊接在栈桥和钢平台的分配梁上，栏杆横杆采用Φ48×3mm钢管表面涂红白相间油漆，设置两道水平横杆，间距0.6m，通过穿槽钢预留洞口焊接固定。

4.5、施工要求

（1）钢管桩施打时要注意桩顶标高的控制，若桩顶有损坏或局部压曲，则对该部分予以割除并接长至设计标高。

（2）施工钢管桩联结时必须保证联接钢管桩的焊接质量，联接钢管与钢管桩接触的空间曲线要尽量保证无大间隙，钢管与钢管间满焊。为了保证联接的牢固性，采取在联接钢管与钢管桩的联接四周加设节点钢板。

（3）上部结构安装前，应对桥台、钢管桩顶高程、中心线及各孔跨径进行复测，误差在允许偏差内方可安装；在放样下料前，应对原材料进行调直，调平，矫正，矫正偏差在允许误差内，必要时须进行清洁、除锈处理。

（4）栈桥施工时应合理安排作业时间，注意施工安全，注意对灾害性自然气候条件的防护；对施工现场产生的废弃物应及时分类回收，避免环境污染。

（5）栈桥上应按有关规定布设安全警示设施；在使用期间应注意维护和保养，安排人员对便桥主要构件及构件间的焊缝和螺栓连接进行定期检查，发现问题应及时处理。

5结语

钢栈桥是桥梁建设中的大型临时工程之一，其具有工程造价高、技术复杂、施工难度大等特点。本工程钢栈桥设计与施工结合工程地质、水文特点、周边环境条件等实际情况，在使用过程中钢管桩沉降、桥面平整度等指标均满足使用要求，期间顺利安全渡汛，未发生安全问题。本栈桥的设计与施工为今后类似工程积累了经验，具有借鉴意义。

参考文献：References

[1]程灿，熊明祥，李昌元，雷万钧.某特大桥钢栈桥设计和架设施工要点[J].价值工程，2017（22）：115-116.

[2]刘松亮.沪昆客专沅江大桥钢栈桥设计和施工技术[J].价值工程，2015（18）：103-107．

[3]李楠.茅岭江特大桥钢栈桥设计和施工技术[J].工程技术，2017（04）：147-149．

[4]张奋飞.浅覆盖层水域钢栈桥设计及施工技术探讨[J].中外建筑：2017（06）：235-237.